CN110613951A - 一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备及其工艺，该设备包括顺次连接的原液预热组件、蒸发浓缩组件、闪蒸冷却结晶组件以及过滤分离组件。该设备用于冷结晶物料，采用MVR蒸发浓缩加两级闪蒸冷却工艺获得高质量结晶盐，设备结构简单，占地面积小，减少了设备投资的成本，生产效率高、环保程度高，是一种能耗低、自动化程度高的设备；还提供了一种工艺，采用闪蒸冷却替代了传统冷却工艺，省略了一般冷却结晶采用的水循环冷却器，避免了冷却结晶过程中堵塞管道风险以及清洗频繁的问题，并降低了设备成本，进一步简化了结晶工艺，更为节能环保。

Description

一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备及其工艺

技术领域

本发明涉及蒸发结晶设备技术领域，更具体地说是指一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备及其工艺。

背景技术

在生产各种结晶盐时，需要从含盐原液中进行处理后，以结晶的方式将盐析出，而在处理过程中，用到了冷却结晶工艺进行盐的析出操作。冷却结晶工艺是根据物质在不同温度下溶解度不同，一般是高温下溶解度大，低温时溶解度小，冷却结晶是分离或提纯固体物质的一种方法，此方法主要用于溶解度随温度下降而明显减小的物质。

现有的冷却结晶工艺采用水循环冷却器，间接冷却含盐原液，得到结晶盐，此方法由于含盐原液在冷却器内换热冷却，冷却器为列管式换热器，换热管内易产生过饱和度，结晶盐在换热管内析出，堵塞管道，因此冷却器一般为一用一备，且清洗频繁，进而导致生产效率低。

因此，有必要设计一种新的设备，实现减少能耗，结构简单，提高生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备及其工艺。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，包括顺次连接的原液预热组件、蒸发浓缩组件、闪蒸冷却结晶组件以及过滤分离组件。

其进一步技术方案为：所述原液预热组件包括通过管路顺次连接的蒸馏水预热器、不凝气预热器、鲜蒸汽预热器，所述鲜蒸汽预热器与所述蒸发浓缩组件连接。

其进一步技术方案为：所述蒸发浓缩组件包括通过管路顺次连接的强制循环泵、气液分离器、二次分离器、压缩机以及强制循环换热器，所述强制循环泵与所述鲜蒸汽预热器连接，所述气液分离器与所述闪蒸冷却结晶组件连接。

其进一步技术方案为：所述强制循环换热器的底部连接有一蒸馏水罐，所述蒸馏水罐与所述鲜蒸汽预热器连接，所述蒸馏水罐通过积液泵连接有积液罐，所述压缩机与所述积液罐连接。

其进一步技术方案为：所述闪蒸冷却结晶组件包括顺次连接的一级闪蒸冷却结构以及二级闪蒸冷却结构，所述一级闪蒸冷却结构与所述气液分离器连接，所述二级闪蒸冷却结构与所述过滤分离组件连接。

其进一步技术方案为：所述一级闪蒸冷却结构包括通过管道顺次连接的一级闪蒸冷却结晶器、一级闪蒸出料泵、一级闪蒸混合冷凝器以及第一真空泵；所述一级闪蒸出料泵与所述二级闪蒸冷却结构连接，所述气液分离器通过浓缩液出料泵与所述一级闪蒸冷却结晶器连接。

其进一步技术方案为：所述二级闪蒸冷却结构包括通过管道顺次连接的二级闪蒸冷却结晶器、二级闪蒸出料泵以及二级闪蒸混合冷凝器，所述一级闪蒸出料泵与所述二级闪蒸冷却结晶器连接，所述二级闪蒸出料泵与所述过滤分离组件连接。

其进一步技术方案为：所述过滤分离组件包括通过管道顺次连接的稠厚器、双级活塞推料离心机、母液罐以及母液泵，所述稠厚器与所述二级闪蒸出料泵连接。

其进一步技术方案为：所述不凝气预热器还连接有一真空控制单元，所述真空控制单元包括顺次连接的真空泵冷却板以及第二真空泵，所述真空泵冷却板与所述不凝气预热器连接。

本发明还提供了一种利用上述的蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备进行冷却结晶的工艺，包括如下步骤：

S1、原液预热，将所处理物料通入原液罐中，再通过原液泵泵入原液预热组件，依次通过蒸馏水预热器、不凝气预热器和蒸汽预热器，升温至蒸发温度；

S2、蒸发浓缩，预热后的物料进入蒸发浓缩组件，升温升压后闪蒸浓缩，得到饱和溶液和二次蒸汽；

S3、闪蒸冷却结晶，将饱和溶液输入闪蒸冷却结晶组件，进行两级闪蒸冷却，以析出结晶盐，得到含有结晶盐的低温饱和溶液；

S4、过滤分离，将含有结晶盐的低温饱和溶液送至稠厚器内进行提高结晶盐固含量的操作，再将稠厚器输出的含结晶盐的溶液送至双级活塞推料离心机中，进行离心分离，得到低温饱和母液和结晶盐，所述低温饱和母液被输送至原液预热组件再次预热后，进入步骤S2。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，其包括顺次连接的原液预热组件、蒸发浓缩组件、闪蒸冷却结晶组件以及过滤分离组件，可用于冷结晶物料，采用MVR蒸发浓缩加两级闪蒸冷却工艺获得高质量结晶盐，设备结构简单，占地面积小，减少了设备投资的成本，生产效率高、环保程度高，是一种能耗低、自动化程度高的设备。

(2)本发明的一种利用上述的蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备进行冷却结晶的工艺，采用闪蒸冷却替代了传统冷却工艺，省略了一般冷却结晶采用的水循环冷却器，避免了冷却结晶过程中堵塞管道风险以及清洗频繁的问题，并降低了设备成本，进一步简化了结晶工艺，更为节能环保。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例提供的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备的结构示意图。

图中附图标记表示为：1-原液罐；2-原液泵；3-蒸馏水预热器；4-蒸馏水泵；5-蒸馏水罐；6-不凝气预热器；7-积液泵；8-积液罐；9-鲜蒸汽预热器；10-强制循环换热器；11-强制循环泵；12-气液分离器；13-浓缩液出料泵；14-一级闪蒸冷却结晶器；15-一级闪蒸出料泵；16-二级闪蒸冷却结晶器；17-二级闪蒸出料泵；18-母液泵；19-母液罐；20-双级活塞推料离心机；21-稠厚器；22-第二真空泵；23-真空泵冷却板；24-二次分离器；25-压缩机；26-一级闪蒸混合冷凝器；27-二级闪蒸混合冷凝器；28-第一真空泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1所示的具体实施例，本实施例提供的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，其用于处理溶解度变化较大的冷结晶物料，避免冷却结晶过程中堵塞管道风险以及清洗频繁的问题，实现减少能耗，结构简单，提高生产效率。

请参阅图1，该一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，包括顺次连接的原液预热组件、蒸发浓缩组件、闪蒸冷却结晶组件以及过滤分离组件。

在一实施例中，上述的原液预热组件包括通过管路顺次连接的蒸馏水预热器3、不凝气预热器6、鲜蒸汽预热器9，鲜蒸汽预热器9与蒸发浓缩组件连接。蒸馏水预热器3通过原液泵2与原液罐1连接。

原液罐1用于储存待处理物料，该原液罐1通过原液泵2连接于所述蒸馏水预热器3，待处理物料通过原液泵2作用，依次进入蒸馏水预热器3、不凝气预热器6和鲜蒸汽预热器9，与蒸馏水预热器3内的蒸馏水、不凝气预热器6内的二次蒸汽以及鲜蒸汽预热器9内的鲜蒸汽进行换热。

在一实施例中，上述的所述蒸馏水预热器3、不凝气预热器6和鲜蒸汽预热器9均为板式预热器，所述蒸馏水预热器3通过蒸馏水泵4连接有一蒸馏水罐5，所述蒸馏水罐5还通过管路与鲜蒸汽预热器9连接。

在一实施例中，上述的蒸发浓缩组件包括通过管路顺次连接的强制循环泵11、气液分离器12、二次分离器24、压缩机25以及强制循环换热器10，强制循环泵11与鲜蒸汽预热器9连接，气液分离器12与闪蒸冷却结晶组件连接。

所述强制循环泵11的进口与所述鲜蒸汽预热器9通过管路连接，经鲜蒸汽预热后的物料通过强制循环泵11打入强制循环换热器10内进行升温升压，而后进入气液分离器12内闪蒸蒸发浓缩，所述气液分离器12的底部通过管道连接所述强制循环泵11，气液分离器12内闪蒸蒸发浓缩产生的浓缩液通过底部排入强制循环泵11，再次返回强制循环换热器10进入加热，如此循环。

所述气液分离器12内产生的二次蒸汽通过顶部排入管路连接的二次分离器24内，所述二次分离器24的蒸汽出口与压缩机25的蒸汽进口连通，同时，所述压缩机25的蒸汽出口与强制循环换热器10的热源进口连通。

在一实施例中，上述的强制循环换热器10的底部连接有一蒸馏水罐5，蒸馏水罐5与鲜蒸汽预热器9连接，蒸馏水罐5通过积液泵7连接有积液罐8，压缩机25与积液罐8连接。

具体地，所述强制循环换热器10的壳程底部与所述蒸馏水罐5连接，所述蒸馏水罐5内的蒸馏水在蒸馏水泵4的作用下进入所述蒸馏水预热器3与待处理物料换热后排出。

在一实施例中，上述的闪蒸冷却结晶组件包括顺次连接的一级闪蒸冷却结构以及二级闪蒸冷却结构，一级闪蒸冷却结构与气液分离器12连接，二级闪蒸冷却结构与过滤分离组件连接。

具体地，一级闪蒸冷却结构包括通过管道顺次连接的一级闪蒸冷却结晶器14、一级闪蒸出料泵15、一级闪蒸混合冷凝器26以及第一真空泵28；一级闪蒸出料泵15与二级闪蒸冷却结构连接。气液分离器12通过浓缩液出料泵13与一级闪蒸冷却结晶器14连接。

具体地，二级闪蒸冷却结构包括通过管道顺次连接的二级闪蒸冷却结晶器16、二级闪蒸出料泵17以及二级闪蒸混合冷凝器27，一级闪蒸出料泵15与二级闪蒸冷却结晶器16连接，二级闪蒸出料泵17与过滤分离组件连接。

所述一级闪蒸冷却结晶器14与浓缩液出料泵13连接，所述一级闪蒸出料泵15连接与所述二级闪蒸冷却结晶器16，所述二级闪蒸冷却结晶器16为二级蒸汽喷射热抽真空系统。

在一实施例中，上述的过滤分离组件包括通过管道顺次连接的稠厚器21、双级活塞推料离心机20、母液罐19以及母液泵18，稠厚器21与二级闪蒸出料泵17连接。

具体地，上述的母液泵18与原液罐1连接。

不凝气预热器6还连接有一真空控制单元，真空控制单元包括顺次连接的真空泵冷却板23以及第二真空泵22，真空泵冷却板23与不凝气预热器6连接。

上述的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，可用于冷结晶物料，采用MVR蒸发浓缩加两级闪蒸冷却工艺获得高质量结晶盐，设备结构简单，占地面积小，减少了设备投资的成本，生产效率高、环保程度高，是一种能耗低、自动化程度高的设备。

在一实施例中，还提供了一种利用上述的蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备进行冷却结晶的工艺，所述的工艺用于处理流量为20t/h高盐废水，所述高盐废水的浓度为10％，其包括如下步骤：

S1、原液预热，将所处理物料通入原液罐1中，再通过原液泵2泵入原液预热组件，依次通过蒸馏水预热器3、不凝气预热器6和蒸汽预热器，升温至蒸发温度。

具体地，储存于原液罐1的浓度为10％的物料由原液泵2依次打入蒸馏水预热器3、不凝气预热器6和鲜蒸汽预热器9，依次与蒸馏水预热器3中的蒸馏水、不凝气预热器6中的二次蒸汽和鲜蒸汽预热器9中的鲜蒸汽进行换热，达到物料的蒸发温度，即90℃，所述蒸馏水为蒸馏水罐5内的蒸馏水经蒸发得到的二次蒸汽冷凝水，所述二次蒸汽为压缩机25压缩后得到温度为105℃、压力为120.8KPa的高温高压二次蒸汽，所述鲜蒸汽为压力0.1MpaG，温度120℃的饱和蒸汽。

S2、蒸发浓缩，预热后的物料进入蒸发浓缩组件，升温升压后闪蒸浓缩，得到饱和溶液和二次蒸汽。

具体地，预热后的物料进入强制循环换热器10内升温升压，而后进入气液分离器12内进行闪蒸浓缩，气液分离器12内的浓缩液从底部排入强制循环泵11中，由强制循环泵11再次泵入强制循环换热器10内升温升压，如此循环。所述气液分离器12内提供57.8KPa的微负压。闪蒸分离后得到的温度为85℃二次蒸汽，所述二次蒸汽通过气液分离器12的顶部管口排入二次分离器24，二次蒸汽经过二次分离器24进一步气液分离后进入压缩机25，压缩后得到温度为105℃、压力为120.8KPa的高温高压蒸汽，所述高温高压蒸汽回用至强制循环换热器10内加热物料，该高温高压蒸汽在加热物料过程中，冷凝成水流至蒸馏水罐5，并由蒸馏水泵4送入蒸馏水预热器3与原料液换热，降温至比物料温度高约10℃左右后排出。

压缩机25连接有二次蒸汽大管道，开机过程中大管道中残留的冷凝积液流至积液罐8，并由积液泵7送入蒸馏水罐5内。

S3、闪蒸冷却结晶，将饱和溶液输入闪蒸冷却结晶组件，进行两级闪蒸冷却，以析出结晶盐，得到含有结晶盐的低温饱和溶液。

具体地，气液分离器12内的浓缩液达到饱和时通过浓缩液出料泵13泵入一级闪蒸冷却结晶器14，通过第一真空泵28抽真空，在一级闪蒸冷却结晶器14内由于压力降低，饱和溶液开始闪蒸降温，闪蒸出的二次蒸汽进入一级闪蒸混合冷凝器26内，与冷却水混合后冷凝为水排出，由于温度降低和闪蒸出部分水分，一级闪蒸冷却结晶器14产生结晶盐，并沉在底部，所述一级闪蒸冷却结晶器14的底部设有搅拌装置，以防结晶沉在底部堵塞顶部管口，保证结晶盐处于流动状态。当一级闪蒸温度达到70℃时，将一级闪蒸冷却结晶器14的底部含结晶饱和溶液通过一级闪蒸出料泵15泵入二级闪蒸冷却结晶器16内，通过二级闪蒸混合冷凝器27抽真空，达到二级闪蒸温度45℃时，将二级闪蒸冷却结晶器16底部含结晶饱和溶液通过二级闪蒸出料泵17泵入过滤分离系统的稠厚器21中。

S3、过滤分离，将含有结晶盐的低温饱和溶液送至稠厚器21内进行提高结晶盐固含量的操作，再将稠厚器21输出的含结晶盐的溶液送至双级活塞推料离心机20中，进行离心分离，得到低温饱和母液和结晶盐，所述低温饱和母液被输送至原液预热组件再次预热后，进入步骤S2。

具体地，含有晶体的低温饱和母液通过二级闪蒸出料泵17输送至稠厚器21内增稠至固体含量为40％以上，然后进入双级活塞推料离心机20进行固液分离。得到低温饱和母液和结晶盐，输送出所述结晶盐，所述低温饱和母液流入母液罐19内，通过母液泵18输送至原液罐1中，与原液混合后，在经过预热系统预热后进入蒸发浓缩系统，如此循环，将物料处理完。

上述的工艺采用闪蒸冷却替代了传统冷却工艺，省略了一般冷却结晶采用的水循环冷却器，避免了冷却结晶过程中堵塞管道风险以及清洗频繁的问题，并降低了设备成本，进一步简化了结晶工艺，更为节能环保。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，其特征在于，包括顺次连接的原液预热组件、蒸发浓缩组件、闪蒸冷却结晶组件以及过滤分离组件。

2.根据权利要求1所述的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，其特征在于，所述原液预热组件包括通过管路顺次连接的蒸馏水预热器、不凝气预热器、鲜蒸汽预热器，所述鲜蒸汽预热器与所述蒸发浓缩组件连接。

3.根据权利要求2所述的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，其特征在于，所述蒸发浓缩组件包括通过管路顺次连接的强制循环泵、气液分离器、二次分离器、压缩机以及强制循环换热器，所述强制循环泵与所述鲜蒸汽预热器连接，所述气液分离器与所述闪蒸冷却结晶组件连接。

4.根据权利要求3所述的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，其特征在于，所述强制循环换热器的底部连接有一蒸馏水罐，所述蒸馏水罐与所述鲜蒸汽预热器连接，所述蒸馏水罐通过积液泵连接有积液罐，所述压缩机与所述积液罐连接。

5.根据权利要求4所述的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，其特征在于，所述闪蒸冷却结晶组件包括顺次连接的一级闪蒸冷却结构以及二级闪蒸冷却结构，所述一级闪蒸冷却结构与所述气液分离器连接，所述二级闪蒸冷却结构与所述过滤分离组件连接。

6.根据权利要求5所述的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，其特征在于，所述一级闪蒸冷却结构包括通过管道顺次连接的一级闪蒸冷却结晶器、一级闪蒸出料泵、一级闪蒸混合冷凝器以及第一真空泵；所述一级闪蒸出料泵与所述二级闪蒸冷却结构连接，所述气液分离器通过浓缩液出料泵与所述一级闪蒸冷却结晶器连接。

7.根据权利要求6所述的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，其特征在于，所述二级闪蒸冷却结构包括通过管道顺次连接的二级闪蒸冷却结晶器、二级闪蒸出料泵以及二级闪蒸混合冷凝器，所述一级闪蒸出料泵与所述二级闪蒸冷却结晶器连接，所述二级闪蒸出料泵与所述过滤分离组件连接。

8.根据权利要求7所述的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，其特征在于，所述过滤分离组件包括通过管道顺次连接的稠厚器、双级活塞推料离心机、母液罐以及母液泵，所述稠厚器与所述二级闪蒸出料泵连接。

9.根据权利要求3所述的一种蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备，其特征在于，所述不凝气预热器还连接有一真空控制单元，所述真空控制单元包括顺次连接的真空泵冷却板以及第二真空泵，所述真空泵冷却板与所述不凝气预热器连接。

10.一种利用如权利要求8所述的蒸发浓缩闪蒸冷却结晶设备进行冷却结晶的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、原液预热，将所处理物料通入原液罐中，再通过原液泵泵入原液预热组件，依次通过蒸馏水预热器、不凝气预热器和蒸汽预热器，升温至蒸发温度；

S2、蒸发浓缩，预热后的物料进入蒸发浓缩组件，升温升压后闪蒸浓缩，得到饱和溶液和二次蒸汽；

S3、闪蒸冷却结晶，将饱和溶液输入闪蒸冷却结晶组件，进行两级闪蒸冷却，以析出结晶盐，得到含有结晶盐的低温饱和溶液；

S4、过滤分离，将含有结晶盐的低温饱和溶液送至稠厚器内进行提高结晶盐固含量的操作，再将稠厚器输出的含结晶盐的溶液送至双级活塞推料离心机中，进行离心分离，得到低温饱和母液和结晶盐，所述低温饱和母液被输送至原液预热组件再次预热后，进入步骤S2。