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    真空蒸發濃縮結晶的系統和方法技術方案

    技術編號:13509429 閱讀:167 留言:0更新日期:2016-08-11 10:12
    一種真空蒸發濃縮結晶系統及方法,屬于節能領域。該系統結晶罐(1)出口的蒸汽(6)首先通過透平(13)降壓降溫,將蒸汽(6)的內能轉化為機械能,透平(13)出口的乏氣再進入冷凝器(9),被冷卻水(10)冷凝為冷凝液(11),最后,具有一定真空度的冷凝液(11)再通過增壓水泵(14)增壓至高于常壓后排入環境。與常規對結晶罐(1)出口蒸汽(6)通過真空泵(12)或者蒸汽噴射泵(8)增壓后,再利用冷卻水(10)冷凝的濃縮結晶方法相比,該系統對結晶罐(1)出口蒸汽(6)的顯熱和潛熱進行回收,并對外輸出機械能,而且由于冷卻負荷的降低,還能夠降低冷卻水的耗量。該系統特別適合對高于常溫的真空蒸發濃縮結晶系統節能節水改造。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及一種化工設備,尤其涉及一種真空蒸發濃縮結晶裝置及其在中低溫晶漿濃縮生產中的應用,屬于節能領域。技術背景真空蒸發濃縮結晶是醫藥、化工及食品等行業常見的保持熱敏性物料品質的結晶方法之一。真空蒸發濃縮結晶工藝,一般通過對結晶罐內蒸汽通過真空泵或蒸汽噴射泵抽真空,利用蒸發濃縮的方法來實現熱敏性晶漿物料的結晶。然而,為了回收蒸汽中的有效物料或者減少其環境污染,這類工藝一般采用冷卻水對抽出的蒸汽進行冷凝,降低蒸汽體積流量,然后對體積流量相對較小的冷凝液進行集中處理。此外,為了保持結晶過程的溫度均勻,結晶罐也常采用水浴保溫殼套層來進行控溫。對于熱敏性原料的真空濃縮結晶過程,主要可通過控制結晶溫度和水分蒸發速率的方法,來保證其結晶產品的品質,這也是目前研究的重點。然而,對于要求水分蒸發速率較慢或蒸發量大的工藝,由于達到結晶要求的工作時間長,因此真空泵或者蒸汽噴射泵的總功耗較高,而且總水耗也不低。從能量利用的角度來看,該系統存在大量蒸汽潛熱的損失,如何進行節能和節水改造,是提高該工藝技術經濟性能的研究方向之一。
    技術實現思路
    本專利技術的目的在于提出一種具有節能和節水效果的真空蒸發濃縮結晶系統和方法,該系統不僅能夠對真空罐內蒸汽潛熱進行回收并轉化為機械功或者電能對外輸出,而且該系統的水耗也顯著降低。一種真空蒸發濃縮結晶系統,其特征在于:該系統包括:結晶罐、保溫夾套、電機、攪拌斧、透平、冷凝器和增壓水泵。保溫夾套布置在結晶罐外圍,攪拌斧布置在結晶罐內,電機通過機械軸與攪拌斧相連。結晶罐上部布置有晶漿入口和蒸汽出口;冷凝器包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口。初始晶漿與結晶罐入口相連,結晶罐出口與透平相連,透平出口與冷凝器熱側入口相連,冷凝器熱側出口通過增壓水泵與環境相連;冷卻水與冷凝器冷側入口相連,冷凝器冷側出口與環境相連;所述的真空蒸發濃縮結晶系統的工作方法,其特征在于包括以下過程:初始晶漿首先進入結晶罐,然后關閉結晶罐上部的晶漿入口并打開蒸汽出口;位于結晶罐底部及周向外圍的保溫夾套,用于保持結晶罐蒸發過程的溫度恒定;結晶罐內的操作溫度高于環境溫度;啟動電機,使得攪拌斧不斷對結晶罐內的晶漿進行攪動,通過增強晶漿內的換熱來提高晶漿內蒸汽的蒸發速率,該蒸汽然后進入透平膨脹做功,透平出口乏氣再進入冷凝器熱側,向冷凝器冷側的冷卻水釋放熱量后,被冷凝為冷凝液,并通過增壓水泵增壓至高于常壓后,排入環境;根據本專利技術所述的真空蒸發濃縮結晶系統的工作方法,由于采用環境冷卻水通過冷凝器對透平乏氣進行冷凝,而蒸汽通過透平膨脹做功的關鍵是進出口蒸汽具有一定的壓差,因此要求結晶罐操作溫度高于環境溫度。與常規對結晶罐出口蒸汽先通過真空泵或者蒸汽噴射泵增壓,然后再利用冷卻水進行冷凝的方法相比,該系統不僅對結晶罐出口蒸汽的顯熱和潛熱進行了回收,對外輸出了機械能,而且由于冷卻負荷的降低,還能夠降低冷卻水的耗量,特別適合結晶溫度高于常溫的真空蒸發濃縮結晶情況。附圖說明圖1 帶蒸汽噴射泵的真空蒸發濃縮結晶系統;圖2帶真空泵的真空蒸發濃縮結晶系統;圖3 本專利技術提出的真空蒸發濃縮結晶系統;圖中標號名稱:1.結晶罐,2.保溫夾套,3.初始晶漿,4.攪拌斧,5. 電機,6.蒸汽,7.高壓蒸汽,8.蒸汽噴射泵,9.冷凝器,10.冷卻水,11.冷凝液,12.真空泵,13.透平,14.增壓水泵。具體實施方法下面參照附圖1、2和3,說明該真空蒸發濃縮結晶系統的運行過程;附圖1為常規采用蒸汽噴射泵的真空蒸發濃縮結晶系統,蒸汽噴射泵7消耗高壓蒸汽7對結晶罐1出口的蒸汽進行增壓后,通過蒸汽噴射泵7排入冷凝器9熱側入口,冷卻水10從冷凝器9冷側入口進入,對冷凝器9熱側的蒸汽進行冷凝,冷凝器9熱側出口的冷凝液11則排入環境,冷凝器9冷側出口的冷卻水10排入環境;上述系統對于增壓比較小的系統操作較為方便,但需要消耗一定量的高壓蒸汽9,且該系統對蒸汽6潛力不回收;附圖2為帶真空泵12的真空蒸發濃縮結晶系統,該系統需要消耗外功驅動真空泵12,對結晶罐1出口的蒸汽6進行增壓,真空泵出口的蒸汽再進入冷凝器9熱側入口,冷卻水10從冷凝器9冷側入口進入,對冷凝器9熱側的蒸汽進行冷凝,冷凝器9熱側出口的冷凝液11則排入環境,冷凝器9冷側出口的冷卻水10排入環境;與附圖1相比,上述系統增壓比范圍較大,適合真空度較高的結晶罐1操作,但需要消耗一定量的電能驅動真空泵12,且該系統對蒸汽6潛力不回收;附圖3為本專利技術提出的真空蒸發濃縮結晶系統,該系統中結晶罐1出口的蒸汽6通過透平13膨脹回收其外功,透平13出口的乏氣然后進入冷凝器9熱側入口,冷卻水10從冷凝器9冷側入口進入,對冷凝器9熱側的蒸汽進行冷凝,冷凝器9熱側出口的冷凝液11則排入環境,冷凝器9冷側出口的冷卻水10排入環境;與附圖1、2所示的系統相比,該系統對蒸汽6的潛熱進行回收利用,并通過透平13對外做功,因此熱負荷明顯降低,相應的冷卻水9耗量也顯著降低。本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種真空蒸發濃縮結晶系統,其特征在于:該系統包括:結晶罐(1)、保溫夾套(2)、電機(4)、攪拌斧(5)、透平(13)、冷凝器(9)和增壓水泵(14);保溫夾套(2)布置在結晶罐(1)底部及周向外圍,攪拌斧(5)布置在結晶罐(1)內,電機(4)通過機械軸與攪拌斧(5)相連;結晶罐(1)上部布置有晶漿入口和蒸汽出口;冷凝器(9)包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口;初始晶漿(3)與結晶罐(1)入口相連,結晶罐(1)蒸汽出口與透平(13)入口相連,透平(13)出口與冷凝器(9)熱側入口相連,冷凝器(9)熱側出口通過增壓水泵(14)與環境相連;冷卻水(10)與冷凝器(9)冷側入口相連,冷凝器(9)冷側出口與環境相連。

    【技術特征摘要】
    1.一種真空蒸發濃縮結晶系統,其特征在于:該系統包括:結晶罐(1)、保溫夾套(2)、電機(4)、攪拌斧(5)、透平(13)、冷凝器(9)和增壓水泵(14);保溫夾套(2)布置在結晶罐(1)底部及周向外圍,攪拌斧(5)布置在結晶罐(1)內,電機(4)通過機械軸與攪拌斧(5)相連;結晶罐(1)上部布置有晶漿入口和蒸汽出口;冷凝器(9)包括冷側入口、冷側出口、熱側入口和熱側出口;初始晶漿(3)與結晶罐(1)入口相連,結晶罐(1)蒸汽出口與透平(13)入口相連,透平(13)出口與冷凝器(9)熱側入口相連,冷凝器(9)熱側出口通過增壓水泵(14)與環境相連;冷卻水(10)與冷凝器(9)冷側入口相連,冷凝器(9)冷側出口與環境相...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:岳晨韓東蒲文灝何緯峰
    申請(專利權)人:南京航空航天大學
    類型:發明
    國別省市:江蘇;32

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