CN204824233U - 一种蒸发结晶器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蒸发结晶器，属于石油化工行业含盐污水处理技术领域。该蒸发结晶器包括：蒸发换热部件(12)，气液分离部件(11)以及物料排放部件(13)；所述气液分离部件(11)与所述蒸发换热部件(12)的顶部连通；所述物料排放部件(13)与所述蒸发换热部件(12)的底部连通；其中，所述蒸发换热部件(12)包括：外壳(10)、中心管(2)、换热管(3)、蒸汽入口(7)以及凝结水出口(8)；所述中心管(2)用于输送盐溶液；所述换热管(3)用于蒸发盐溶液的溶剂，使盐结晶析出；所述中心管(2)的内径大于所述换热管(3)的内径。该蒸发结晶器利用热虹吸的原理对盐溶液进行蒸发结晶，不要动力设备，能耗低，占地面积小。

Description

一种蒸发结晶器

技术领域

本实用新型涉及石油化工行业含盐污水处理技术领域，特别涉及一种蒸发结晶器。

背景技术

石油化工行业在生产过程中会产生含盐量较高的污水，对于这类含盐量较高的污水一般采用蒸发结晶的方法对其进行净化。

蒸发结晶设备主要分为压气蒸发结晶(MVR)设备和多效蒸发结晶(MED)设备。其中，压气蒸发结晶设备主要包括压缩机、换热器、循环泵、蒸发器、气液分离器等部件。在蒸发结晶过程中，污水首先进入换热器，然后经循环泵进入蒸发器进行蒸发，蒸发后的气液混合物进入气液分离器，分离得到的二次蒸汽经压缩机后进入蒸发器作为热源用于蒸发，分离得到的液体经循环泵后送回蒸发器继续进行蒸发。

在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：现有的蒸发结晶设备占地面积大、能耗较高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种占地面积小、不需要动力设备、能耗低的蒸发结晶器。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种蒸发结晶器，所述蒸发结晶器包括：

蒸发换热部件，用于蒸发盐溶液的溶剂，使盐结晶析出；

气液分离部件，用于将蒸发换热部件蒸发得到的蒸汽中的气体和液体分离；

以及

物料排放部件，用于将蒸发后的盐溶液和所得晶体从所述蒸发结晶器中输出；

所述气液分离部件与所述蒸发换热部件的顶部连通；所述物料排放部件与所述蒸发换热部件的底部连通；

其中，

所述蒸发换热部件包括：外壳、中心管、换热管、蒸汽入口以及凝结水出口；

所述中心管用于输送盐溶液；

所述换热管用于蒸发盐溶液的溶剂，使盐结晶析出；

所述中心管以及换热管位于所述外壳内部，所述中心管与所述换热管平行，所述中心管以及所述换热管的两端分别与所述气液分离部件与所述物料排放部件连通，所述中心管的内径大于所述换热管的内径；

所述蒸汽入口位于所述外壳上部，所述凝结水出口位于所述外壳下部。

进一步地，所述中心管的数量为1根，所述换热管的数量为至少2根。

优选地，所述换热管的数量为50～300根。

优选地，所述中心管的内径与所述换热管的内径的关系为：n⁰ _. ⁵d₂≤d₁≤2n⁰ _. ⁵d₂，其中，d₁为所述中心管的内径，d₂为所述换热管的内径，n为所述换热管的数量。

进一步地，所述气液分离部件包括气液分离器、盐溶液入口以及蒸汽出口，所述蒸汽出口位于所述气液分离器上方，所述盐溶液入口位于所述气液分离器下方。

优选地，所述气液分离器的高度为150～300mm。

进一步地，所述物料排放部件包括料斗以及物料出口。

优选地，所述料斗的形状为锥形。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：

本实用新型实施例提供了一种集换热、蒸发以及结晶于一体的新型蒸发结晶器。当盐溶液进入中心管并从中心管底端流出时，会由于热虹吸的原理而被吸入换热管中，在换热管中蒸发掉一部分溶剂后析出晶体。换热管中蒸发得到的气液混合物进入气液分离部件进行气液分离，未被蒸发的液体、析出的晶体以及从中心管流出而未被吸入换热管的盐溶液进入物料排放部件。该蒸发结晶器不需要动力设备，例如压缩机、循环泵等，即可实现对盐溶液的换热、蒸发以及结晶过程，能耗较低，节约能源、降低成本。而且该蒸发结晶装置还克服了传统的蒸发结晶设备换热器和蒸发器分开设置的问题，减小了蒸发结晶器的占地面积，节省空间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的蒸发结晶器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的蒸发结晶器的工作原理示意图。

图中的附图标记分别表示：

1、气液分离器；2、中心管；3、换热管；4、料斗；5、物料出口；6、蒸汽出口；7、蒸汽入口；8、凝结水出口；9、盐溶液入口；10、外壳；11、气液分离部件；12、蒸发换热部件；13、物料排放部件。

a1、盐溶液；a2、未被吸入换热管的盐溶液；b1、气液混合物；b2、未被蒸发的液体和析出的晶体；b3、气液分离后的蒸汽；b4、气液分离后的液体；c1、热源蒸汽；c2、热源蒸汽冷却得到的凝结水。

图中的箭头方向表示气体或者液体的流动方向。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供一种蒸发结晶器，该蒸发结晶器的结构如图1所示。该蒸发结晶器包括：

蒸发换热部件12，用于蒸发盐溶液的溶剂，使盐结晶析出；

气液分离部件11，用于将蒸发换热部件12蒸发得到的蒸汽中的气体和液体分离；以及

物料排放部件13，用于将蒸发后的盐溶液和所得晶体从所述蒸发结晶器中输出；

所述气液分离部件11与所述蒸发换热部件12的顶部连通；所述物料排放部件13与所述蒸发换热部件12的底部连通；

其中，

所述蒸发换热部件12包括：外壳10、中心管2、换热管3、蒸汽入口7以及凝结水出口8；

所述中心管2用于输送盐溶液；

所述换热管3用于蒸发盐溶液的溶剂，使盐结晶析出；

所述中心管2以及换热管3位于所述外壳10内部，所述中心管2与所述换热管3平行，所述中心管2以及所述换热管3的两端分别与所述气液分离部件11与所述物料排放部件13连通，所述中心管2的内径大于所述换热管3的内径；

所述蒸汽入口7位于所述外壳10上部，所述凝结水出口8位于所述外壳10下部。

参见图2，本实用新型实施例提供的蒸发结晶器的工作原理是：在蒸发结晶器运行的初期，盐溶液a1(例如石油化工企业的含盐污水)自中心管2和换热管3的顶端分别进入中心管2和换热管3，热源蒸汽c1自蒸汽入口7进入蒸发换热部件12的外壳10内并将热量传递给中心管2和换热管3内的盐溶液a1，中心管2和换热器3内的盐溶液a1受热后蒸发产生气体，但是由于中心管2的内径较大，受热后产生的蒸汽的量较少；而换热管3内径较小，受热后产生的蒸汽量较大；由于气体密度小于液体密度，因此，中心管2和换热管3内产生密度差，根据“热虹吸”的原理，中心管2内的盐溶液a1在从中心管2底部流出时，会由于密度差被吸入换热管3中。进入换热管3的盐溶液a1的溶剂受热后会蒸发，蒸发得到的蒸汽由换热管3顶部输出后进入气液分离部件11，在气液分离部件11中有部分蒸汽冷凝形成气液混合物b1，该气液混合物b1在气液分离部件11中进行气液分离。当蒸发结晶器运行一段时间达到稳定状态后，由于溶剂蒸发产生的蒸汽不断从换热管3中输出，盐溶液a1不会再进入换热管3中。此时，盐溶液a1在中心管2中自上而下流动，当从中心管2底部流出时，一部分盐溶液a1由于“热虹吸”的原理而被吸入换热管3，在换热管3中经过与热源蒸汽c1的热量交换，一部分溶剂被蒸发，蒸发得到的蒸汽由换热管3顶部进入气液分离部件11，在气液分离部件11中有部分蒸汽冷凝形成气液混合物b1，该气液混合物b1在气液分离部件11中进行气液分离。气液分离后的液体b4回流到中心管2中。如此循环运行，当被吸入换热管3的盐溶液达到饱和时，其中的盐就会结晶析出。自中心管2底部流出而未被吸入换热管3的盐溶液a2以及换热管3中未被蒸发的液体和析出的晶体进入物料排放部件13。热源蒸汽c1经过与换热管3中的盐溶液a1热量交换后，冷凝为液体，形成的凝结水c2由蒸发换热部件12的凝结水出口8排出。

综上，本实用新型实施例提供的蒸发结晶器集换热、蒸发以及结晶于一体，在不需要循环泵、压缩机等动力设备的前提下，利用“热虹吸”原理来实现对盐溶液的换热、蒸发以及结晶过程，有效降低能耗，节约能源、降低成本，同时还克服了传统的蒸发结晶设备换热器和蒸发器分开设置的问题，减小了蒸发结晶器的占地面积，节省空间。

在上述的蒸发结晶器中，所述中心管2的数量包括但不限于1根，优选1根；所述换热管3的数量至少为2根，优选50～300根。

在上述的蒸发结晶器中，所述中心管2的内径与所述换热管3的内径的关系优选：n^0.5d₂≤d₁≤2n^0.5d₂，其中，d₁为所述中心管2的内径，d₂为所述换热管3的内径，n为所述换热管3的数量。如果换热管3的内径较大，即与中心管2的内径差距较小，则会导致进入换热管3内的盐溶液的溶剂不能被大量的蒸发，使“热虹吸”现象不明显。如果换热管3的内径过小，则从中心管2底部流出的盐溶液a1较难进入换热管3，影响本实用新型的蒸发结晶器正常运行。

在上述的蒸发结晶器中，所述气液分离部件11包括气液分离器1、盐溶液入口9以及蒸汽出口6，所述蒸汽出口6位于所述气液分离器1上方，所述盐溶液入口9位于所述气液分离器1下方。盐溶液入口9可以和盐溶液输送管线连通，来输送需要进行蒸发结晶的盐溶液。盐溶液自盐溶液入口9进入气液分离部件11后，进入和气液分离部件11连通的中心管2，进而再进入换热管3中进行蒸发。气液混合物b1经过气液分离后所得蒸汽b3由蒸汽出口6输出。为了节约能源，可以对气液分离后的蒸汽b3循环利用。对于压气蒸发结晶(MVR)设备来说，可以将气液分离后的蒸汽b3重新由蒸汽入口7输送到蒸发换热部件12对换热管3中的盐溶液进行加热，进而使溶剂蒸发。对于多效蒸发结晶设备(MED)来说，可将多个本实用新型实施例的蒸发结晶器串联在一起，将气液分离后的蒸汽b3输送到下一效蒸发结晶器或者上一效蒸发结晶器的蒸发换热部件12中。

在上述的蒸发结晶器中，所述气液分离器1的高度优选150～300mm。气液分离器1的高度过低，则会使气液分离不充分；而气液分离器1的高度过高，则会增大蒸发结晶器整体的体积。

在上述的蒸发结晶器中，所述物料排放部件13包括料斗4以及物料出口5。从蒸发换热部件12的中心管2和换热管3流出的盐溶液经过料斗汇集后，由物料出口5输出。为了提高蒸发结晶的效果，得到更多的晶体，对于压气蒸发结晶(MVR)设备来说，可以将由物料出口5输出的盐溶液重新由盐溶液入口9输入，进行循环溶剂蒸发；或者对于多效蒸发结晶设备(MED)，将物料出口5输出的盐溶液输送到下一效蒸发结晶器中。

在上述的蒸发结晶器中，所述料斗4的形状没有严格的要求，但是从物料输送的效果方面考虑，料斗4的形状优选为锥形。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种蒸发结晶器，其特征在于，所述蒸发结晶器包括：

蒸发换热部件(12)，用于蒸发盐溶液的溶剂，使盐结晶析出；

气液分离部件(11)，用于将蒸发换热部件(12)蒸发得到的蒸汽中的气体和液体分离；以及

物料排放部件(13)，用于将蒸发后的盐溶液和所得晶体从所述蒸发结晶器中输出；

所述气液分离部件(11)与所述蒸发换热部件(12)的顶部连通；所述物料排放部件(13)与所述蒸发换热部件(12)的底部连通；

其中，

所述蒸发换热部件(12)包括：外壳(10)、中心管(2)、换热管(3)、蒸汽入口(7)以及凝结水出口(8)；

所述中心管(2)用于输送盐溶液；

所述换热管(3)用于蒸发盐溶液的溶剂，使盐结晶析出；

所述中心管(2)以及换热管(3)位于所述外壳(10)内部，所述中心管(2)与所述换热管(3)平行，所述中心管(2)以及所述换热管(3)的两端分别与所述气液分离部件(11)与所述物料排放部件(13)连通，所述中心管(2)的内径大于所述换热管(3)的内径；

所述蒸汽入口(7)位于所述外壳(10)上部，所述凝结水出口(8)位于所述外壳(10)下部。

2.根据权利要求1所述的蒸发结晶器，其特征在于，所述中心管(2)的数量为1根，所述换热管(3)的数量为至少2根。

3.根据权利要求2所述的蒸发结晶器，其特征在于，所述换热管(3)的数量为50～300根。

4.根据权利要求1所述的蒸发结晶器，其特征在于，所述中心管(2)的内径与所述换热管(3)的内径的关系为：n^0.5d₂≤d₁≤2n^0.5d₂，其中，d₁为所述中心管(2)的内径，d₂为所述换热管(3)的内径，n为所述换热管(3)的数量。

5.根据权利要求1所述的蒸发结晶器，其特征在于，所述气液分离部件(11)包括气液分离器(1)、盐溶液入口(9)以及蒸汽出口(6)，所述蒸汽出口(6)位于所述气液分离器(1)上方，所述盐溶液入口(9)位于所述气液分离器(1)下方。

6.根据权利要求5所述的蒸发结晶器，其特征在于，所述气液分离器(1)的高度为150～300mm。

7.根据权利要求1所述的蒸发结晶器，其特征在于，所述物料排放部件(13)包括料斗(4)以及物料出口(5)。

8.根据权利要求7所述的蒸发结晶器，其特征在于，所述料斗(4)的形状为锥形。