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CN106474755B - 一体式降膜蒸发分离器 - Google Patents

一体式降膜蒸发分离器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一体式降膜蒸发分离器，包括：相互连通的一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器；二级降膜蒸发器的底部设置汽液分离器，并通过管道与一级降膜蒸发器的底部连通；设置于所述汽液分离器底部并与汽液分离器连通的储液罐；汽液分离器内置丝网及与中空壳体连通的降液管，降液管贯穿丝网。在本发明中，将两个相互连通的一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器相互连通并在二级降膜蒸发器的底部设置汽液分离器，实现了对含有氯化钙的废水实现浓缩蒸发与汽液分离的效果，减少了蒸汽逃逸及鲜蒸汽的补给量，降低了设备占地面积，并降低了从含有低浓度的氯化钙废水中提取氯化钙的生产成本。

Description

一体式降膜蒸发分离器
技术领域
本发明涉及蒸发浓缩技术领域，尤其涉及一体式降膜蒸发器，用于对自生产环氧丙烷的废水中经过预处理所得到的含有氯化钙的废水进行浓缩蒸发与汽液分离。
背景技术
环氧丙烷是重要的有机化工原料，主要用于生产环氧树脂、玻璃钢、电绝缘材料、表面活性剂、医药、农药、涂料、离子交换树脂、增塑剂、氯醇橡胶。目前环氧丙烷主流的工业生产方法为氯醇化法，其工艺路线如下所示：
H2O+Cl2→HOCl+HCl
采用氯醇化法制备环氧丙烷的过程中必须使用氢氧化钙(Ca(OH)2)作为皂化剂进行皂化反应。在皂化反应中不可避免的副反应是环氧丙烷在碱性环境中水解最终生成甘油，因此皂化反应会产生大量的含甘油、羟基基团和少量有机含氯化合物的高盐度废水。该废水中盐含量：2.5～24wt％，COD含量：900～5000mg/L。由此可见，在生产环氧丙烷过程中所产生的废水具有温度高、含盐量高、PH值高、有机含氯化合物含量高的特点。
在生产环氧丙烷过程中所产生的废水在经过预处理后，废水中的氯化钙浓度约5～12wt％。如果直接对这种含有氯化钙的废水进行浓缩蒸发，会导致生产成本非常高，因此需要对这种废水进行浓缩蒸发处理，以降低废水中的含水量。当废水中的浓度达到一定浓度后，再将废水使用喷雾干燥设备进行最终的干燥处理，以提取出氯化钙固体。
传统的氯化钙废水的浓缩蒸发设备或者技术通常采用降膜蒸发器对含有氯化钙的废水进行浓缩蒸发。但是现有技术中的降膜蒸发器功能单一，只能对含有氯化钙的废水进行浓缩蒸发，无法实现汽液分离，从而导致浓缩蒸发的效率不高，蒸汽的消耗较大。
有鉴于此，有必要对现有技术中的降膜蒸发设备予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于公开一体式降膜蒸发分离器，用以实现对含有氯化钙的废水实现浓缩蒸发与汽液分离，以减少蒸汽逃逸现象，减少鲜蒸汽的补给量，并降低设备的占地面积。
为实现上述目的，本发明提供了一种一体式降膜蒸发分离器，包括：相互连通的一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器；其中，二级降膜蒸发器的底部设置汽液分离器，并通过管道与一级降膜蒸发器的底部连通；以及，设置于所述汽液分离器底部并与汽液分离器连通的储液罐；
所述一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器均包括中空壳体、设置于中空壳体内部且垂直排布的若干换热管、水平设置于中空壳体内部且交错分布的若干塔板，所述换热管贯穿塔板，所述中空壳体的顶部设置循环液进口，所述中空壳体的侧部设置蒸汽进口、第一蒸汽出口、不凝气出口及冷凝液出口；所述汽液分离器内置丝网及与中空壳体连通的降液管，所述降液管贯穿丝网；所述储液罐的侧部设置原液进口、若干循环液出口，以及设置于储液罐底部的出料口；所述汽液分离器的侧部设有第二蒸汽出口。
在一些实施方式中，所述一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器中内置的换热管在投影面上呈正三角形分布。
在一些实施方式中，所述汽液分离器的侧壁设有两个液位计接口，并分别设置在丝网的上下两侧。
在一些实施方式中，所述蒸汽进口与第一蒸汽出口设置于同一水平面上，并垂直贯穿中空壳体。
在一些实施方式中，所述降液管的底部高于管道。
在一些实施方式中，所述汽液分离器的底部还设有检修孔。
在一些实施方式中，所述中空壳体的侧部设置两个不凝气出口，两个不凝气出口分别设置在第一蒸汽出口的上下两侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在本发明中，将两个相互连通的一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器相互连通并在二级降膜蒸发器的底部设置汽液分离器，实现了对含有氯化钙的废水实现浓缩蒸发与汽液分离的效果，减少了蒸汽逃逸及鲜蒸汽的补给量，并降低设备的占地面积，从而降低了从含有低浓度的氯化钙废水中提取氯化钙的生产成本。
附图说明
图1是本发明一体式降膜蒸发分离器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
请参图1所示出的本发明一体式降膜蒸发分离器的一种实施方式。在本实施方式中，一体式降膜蒸发分离器，包括：相互连通的一级降膜蒸发器40a与二级降膜蒸发器40b，二级降膜蒸发器40b的底部设置汽液分离器50，并通过管道14与一级降膜蒸发器40a的底部连通；同时，还包括设置于所述汽液分离器50底部并与汽液分离器50连通的储液罐60。
该一级降膜蒸发器40a与二级降膜蒸发器40b均包括中空壳体44、设置于中空壳体44内部且垂直排布的若干换热管42a与若干换热管42b、水平设置于中空壳体44内部且交错分布的若干塔板41a与若干塔板41b。换热管42a贯穿塔板41a，换热管42b贯穿塔板41b。通过在中空壳体44内部设置塔板41a及塔板41b可提高一级降膜蒸发器40a与二级降膜蒸发器40b的热交换效率并能够提高氯化钙废水中的杂质与液体的分离效果。
在本实施方式中，在一级降膜蒸发器40a的中空壳体44的顶部设置循环液进口3，所述中空壳体44的侧部设置蒸汽进口1、第一蒸汽出口5、不凝气出口及冷凝液出口7。该中空壳体44的侧部设置两个不凝气出口(即不凝气出口4与不凝气出口6)，不凝气出口4与不凝气出口6分别设置在第一蒸汽出口5的上下两侧。同理，在二级降膜蒸发器40b的中空壳体44的顶部设置循环液进口8，所述中空壳体44的侧部设置蒸汽进口9、第一蒸汽出口10、不凝气出口及冷凝液出口13。该中空壳体44的侧部设置两个不凝气出口(即不凝气出口11与不凝气出口12)，不凝气出口11与不凝气出口12分别设置在第一蒸汽出口10的上下两侧。
汽液分离器50设置于二级降膜蒸发器40b的底部，这种结构可降低整个设备的占地面积，并降低制造成本且结构更加合理。该汽液分离器50内置丝网501与中空壳体44连通的降液管502。降液管502的底部高于管道14。降液管502贯穿丝网501。降液管502在汽液分离器50中可起到更好的汽液分离效果，而丝网501主要用以起到进一步提高汽液分离的效果，防止由下向上流动的蒸汽夹带液体进入到二级降膜蒸发器40b的内部，延长二级降膜蒸发器40b的使用寿命。
储液罐60的侧部设置原液进口16、循环液出口17、循环液出口18，以及设置于储液罐底部的出料口19。含有低浓度的氯化钙废水(浓度为15％wt)通过不锈钢管道通过该原液进口16输入至储液罐60中，然后关闭原液进口16。低浓度的氯化钙废水通过循环液出口17及循环液出口18在一级降膜蒸发器40a及二级降膜蒸发器40b中执行循环往复的浓缩干燥，以将多余的水分进行蒸发。其中，循环液出口17通过不锈钢管道及循环泵与循环液进口3连通，循环液出口18通过不锈钢管道及循环泵与循环液进口8连通。
该汽液分离器50的侧部设有第二蒸汽出口15，该第二蒸汽出口15可通过不锈钢管道连通入压缩系统(未示出)，并由压缩系统对蒸汽进行压缩，并使蒸汽温度达到101摄氏度以上，然后将压缩后的蒸汽通过不锈钢管道再次与蒸汽进口1及蒸汽进口9连接，以将压缩升温后的蒸汽分别通入一级降膜蒸发器40a与二级降膜蒸发器40b中，以对流经换热管42a及换热管42b中含有氯化钙的废水进行高效加热。
在本实施方式中，含有氯化钙的废水依次通过一级降膜蒸发器40a与二级降膜蒸发器40b中，并在换热管41a及换热管41b中，氯化钙的废水自上而下受热蒸发。蒸发后所形成的浓缩液被循环泵(未示出)输送至干燥设备(例如喷雾干燥设备或者闪蒸干燥设备)中，将浓缩后的废水进行最终的固液分离，从而得到氯化钙。实验证明，含有从原液进口16通入的浓度为15％wt的氯化钙的废水经过两级降膜蒸发器浓缩处理后得到氯化钙废水中的氯化钙的浓度可达到35％wt，从而大大降低了后道的固液分离工序所需要的蒸汽消耗与能源消耗，可显著地降低对自含有低浓度的氯化钙的废水中分离氯化钙固体的生产成本。
在实际运行中，降液管502的末端始终被汽液分离器50中的含有氯化钙的浓缩废水所淹没。当汽液分离器50中的含有氯化钙的浓缩废水达到一定的高度时，可将含有氯化钙的浓缩废水导入储液罐60中。储液罐60底部所设置的出料口19可通过不锈钢管道与上述的干燥设备连通。在本实施方式中，为了观察汽液分离器50中含有氯化钙的浓缩废水的高度，该汽液分离器50的侧壁设有液位计接口21及液位计接口23。液位计接口21及液位计接口23分别设置在丝网501的上下两侧。液位计接口21及液位计接口23中可分别插入液位计。液位计可通过导线与PLC连接，以实现全自动化生产与控制。
在本实施方式中，该一级降膜蒸发器40a与二级降膜蒸发器40b中内置的换热管在投影面上均呈正三角形分布。同时，在一级降膜蒸发器40a中，蒸汽进口1与第一蒸汽出口5设置于同一水平面上，并垂直贯穿中空壳体44；在二级降膜蒸发器40b中，蒸汽进口9与第一蒸汽出口10设置于同一水平面上，并垂直贯穿中空壳体44。同时，在本实施方式中，该汽液分离器50的底部还设有检修孔503。通过该检修孔503可方便的对汽液分离器50中的各种故障进行检修。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一体式降膜蒸发分离器，其特征在于，包括：相互连通的一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器；其中，二级降膜蒸发器的底部设置汽液分离器，并通过管道与一级降膜蒸发器的底部连通；以及，设置于所述汽液分离器底部并与汽液分离器连通的储液罐；
所述一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器均包括中空壳体、设置于中空壳体内部且垂直排布的若干换热管、水平设置于中空壳体内部且交错分布的若干塔板，所述换热管贯穿塔板，所述中空壳体的顶部设置循环液进口，所述中空壳体的侧部设置蒸汽进口、第一蒸汽出口、不凝气出口及冷凝液出口；所述汽液分离器内置丝网及与中空壳体连通的降液管，所述降液管贯穿丝网，降液管的末端始终被汽液分离器中的含有氯化钙的浓缩废水所淹没；所述储液罐的侧部设置原液进口、若干循环液出口，以及设置于储液罐底部的出料口；所述汽液分离器的侧部设有第二蒸汽出口。
2.根据权利要求1所述的一体式降膜蒸发分离器，其特征在于，所述一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器中内置的换热管在投影面上呈正三角形分布。
3.根据权利要求1所述的一体式降膜蒸发分离器，其特征在于，所述汽液分离器的侧壁设有两个液位计接口，并分别设置在丝网的上下两侧。
4.根据权利要求1所述的一体式降膜蒸发分离器，其特征在于，所述蒸汽进口与第一蒸汽出口设置于同一水平面上，并垂直贯穿中空壳体。
5.根据权利要求1所述的一体式降膜蒸发分离器，其特征在于，所述降液管的底部高于管道。
6.根据权利要求1所述的一体式降膜蒸发分离器，其特征在于，所述汽液分离器的底部还设有检修孔。
7.根据权利要求1所述的一体式降膜蒸发分离器，其特征在于，所述中空壳体的侧部设置两个不凝气出口，两个不凝气出口分别设置在第一蒸汽出口的上下两侧。
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