陈侠-蒸发结晶会议PPT3·.

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1、报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 MVR蒸发工艺及在蒸发结晶中的应用 陈 侠 2 天津科技大学海洋学院 教 授 联系：18622765718，cx5187 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 5 MVR技术及应用领域 2 MVR优势4 MVR系统组成 3 典型的中药提取工艺 降膜蒸发工艺简介1 MVR处理含盐废水5 主要汇报内容 典型的蒸发结晶分离工艺1 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 天津科技大学海洋学院 简介： 天津科技大学是中央和地方共建、以天津市管理为主的普通高等院校，是天 津市重点建设的以工为主，多学科协调发展的多科性大学。现建有河西

2、、泰 达、塘沽三个校区，总占地面积133.87万平方米，总建筑面积69.49万平方 米。现有教职工2189人，博士生导师、硕士生导师382人，教授、副教授 728人，其中，双聘院士5名，在校生近3万人。 天津科技大学的海洋科学与工程学院成立于1953年，是目前在制盐、盐化工 方向全国唯一具有本科、硕士、博士学位授予权的学校。素有“盐业黄埔” 之称。 学院历来注重工程实践和科研成果的转化，建有完善的科研开发和转化平台 ，拥有天津市海洋资源与化学重点实验室、天津市海洋化工行业技术中心、 海洋资源与环境监测中心、全国盐业培训中心，天津黄埔盐化工程技术有限 公司。 报告人：陈侠 邮箱：18622765

3、718 主讲人简介： 陈侠，男，生于1964年12月，毕业于天津科技大学 盐业化学工程系。 现任天津科技大学海洋学院教授、硕士生导师；海洋化工实验中心主任 ；卤水精细化工研究室主任；天津黄埔盐化工程技术有限公司 总经理。 主要技术兼职： 中国化工学会 无机盐酸碱盐专业委员会 专家 中国盐业协会、中盐总公司 中国盐业专家 中国无机盐工业协会钙镁盐分会专家组 专家 中国化工学会 蒸发及结晶技术专业组 专家 科技部卤水精细化工创新联盟专家组 专家 天津市科技委员会项目评审 专家 天津市国际招标局 专家 中文期刊盐业与化工编委员会 编委 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15

4、2015/3/152 一、蒸发工艺及设备简介（降膜为主） 蒸发（或蒸馏法）虽然是一种古老的方法，但由于技术 不断地改进与发展，该法至今仍是浓缩或制淡水的主要 方法。 蒸馏过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海 水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨 是不带咸味的。 根据所用能源、设备、流程不同主要可分多效蒸发、多 级闪急蒸发、蒸汽压缩蒸发（MVR）等。 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/153 1、多效蒸发技术 多效蒸发是最古老的淡化方法之一，在多级闪蒸诞生以 前一直是蒸发、浓缩的主导。 原理：多效蒸发是由单效蒸发组成的系统。将前一蒸

5、发 器产生的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽，并在 下一效蒸发器中冷凝成蒸馏水，如此依次进行。 原料水进入系统方式：有逆流、平流（分别进入各效 ）、并流（从第1效进入）和逆流预热并流进料等。 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 4 1.1 多效蒸发的特点 与多级闪蒸比较而言的。优点： 多效蒸发的换热过程是沸腾和冷凝传热，是相变传热 ，因此传热系数是很高。总的来说多效蒸发所用的传 热面积比多级闪蒸少。 多效蒸发通常是一次通过式的蒸发，不像多级闪蒸那 样大量的液体在设备内循环，因此动力消耗较少； 多效蒸发的浓缩比高； 多效蒸发的弹性大。 报告人：陈侠 邮箱：18622

6、765718 2015/3/15 2015/3/155 多效蒸发的工艺流程主要有三种，顺流、逆流和平流。 顺流：是指料液和加热蒸汽都是按第一效到第二效的次序 前进。 特点： 多效的真空度依次增大，即绝对压力依次降低； 故料液在各效之间的输送不必用泵，而是靠压差自然流动 到后面各效； 温度也是依次降低，故料液从前一效通往后一效时就有 过热现象，也就是发生闪蒸，产生一些蒸汽，即淡水； 对浓度大，黏度也大的物料而言，后几效的传热系数就 比较低；而且由于浓度大，沸点就高，各效不容易维持较 大的温度差，不利于传热。 1.2 多效蒸发流程的分类 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/1

7、5 2015/3/156 平流： 平流是指各效都单独平行加料，不过加热蒸汽除 第一效外，其余各效皆用的是二次蒸汽。 适用于：容易结晶的物料，如制盐，一经加热蒸 发，很快达到过饱和状态，结晶析出。 在水处理过程中主要是要获取淡水，不需用逆流 和平流，而且逆流和平流没有顺流的热效率高。 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/157 逆流： 逆流是指进料流动的路线和加热蒸汽的流向相反。原料从 真空度最高的末一效进入系统，逐步向前面各效流动，浓 度越来越高，所以料液往前面一效送入时，不仅没有闪蒸 ，而且要经过一段预热过程，才能达到沸腾。 可见和顺流的优缺点恰好相

8、反。对于浓度高时黏度大的物 料用逆流比较合适，因为最后的一次蒸发是在温度最高的 第一效。所以虽然浓度大，黏度还是可以降低一些，可以 维持比较高的传热系数。这在化工生产上采用较多。 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/158 1.3.多效蒸发工艺及设备简介 根据单效蒸发器的分析，蒸发量 D/加热蒸汽量D0=0.91 或者D0/D=1.1，即1kg蒸汽可以蒸出0.91kg的淡水。 如果将蒸出的二次蒸汽通往第二个蒸发器的加热室去作为加热用， 那么同样1kg的二次蒸汽又可以蒸出0.91kg的淡水。 以此类推，效数越多，利用1kg加热蒸汽可以蒸发出的淡水也越多，

9、 这从热量的利用上来讲是有利的。 实际上，由于溶液有沸点升高现象，管线有流动阻力损失，使温差 有损失，再加上效数多了，即使保温很好，散热面积大了，热损失也增多， 所以当效数增多时，热量利用的效率也随之有所降低。 考虑到效数增加则设备的投资增大，故实际采用效数应该有一最佳点。 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/1511 .多效蒸发设备的分类 多效蒸发设备的种类繁多，不同的物料，不同的浓度，可选用不 同的蒸发器。 按蒸发管的排列方向：可以分为垂直管蒸发器（VTE）和水平管 蒸发器（HTE）。 按蒸发物料流动的类型：可以分为强制对流蒸发器和膜式蒸发 器。

10、在膜式蒸发器中按流动方向：又可分为升膜式和降膜式蒸发器。 在降膜式蒸发器中分为：垂直管降膜和水平管降膜蒸发器。 按各效组合的方向可以分为水平组合的蒸发器和塔式蒸发器。 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/1512 组成多效蒸发系统的蒸发器有多种型式，常用的有以下主 要三种。 浸没管式（ST） 该种蒸发器是加热管被料液浸没的一大类蒸发设备。 广义的浸没管蒸发器又有多种样式，有直管、蛇管、U形管 以及竖管、横管等结构。 料液在蒸发器中的流动方式有：自然对流循环和强制循环 两类。这种蒸发器出现较早、操作方便，但结垢严重、盐 水静液柱高、温差损失大，故效数不宜

11、太多，一般在6效以 下。 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/1513 竖管蒸发（VTE）这里是指管内降膜式蒸发器。 两个基本优点，一是因管内为膜状汽化，传热壁两侧都有相变，故 传热系数高。且消除了料液的静液柱所造成的温差损失。系统的浓 缩率比较高，低浓度溶液如海水淡化，目前一般设计的效数为11 13效，造水比可达910。 结垢问题，特别是当液体分配不均或者水量不足时，在管的内壁可 能形成干区，结垢的危险性增大。因此在防垢和清垢方面有较高的 要求。 一般说来，在这类蒸发系统中晶种法不宜采用，主要靠化学法防垢 加上温度、浓度的合理设计。 报告人：陈侠 邮

12、箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/1514 该种蒸发器是循环料液通过喷淋装置在横管束的管外形成液膜， 加热蒸汽（或前效二次蒸汽）在管内凝结。 它具有与竖管降膜式相同的优缺点，但设备高度远比竖管降膜 式为小，装置紧凑，所有各效的管束、喷淋管和汽水分离器都装在 一个筒体中，因而热损失小，能耗低。 由于温度低，结垢和腐蚀都大大减轻，保证了较高的传热系数 ；此外汽相阻力小，又消除了静液头损失，传热温差可以很小，尤 其适于使用低位热能。 横管薄膜式（HTE） 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/1515 横管薄膜蒸发原理 报告人：陈侠

13、 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/1516 压汽蒸馏MVR 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/1517 多效降膜蒸发流程 海水淡化为例 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/1521 多级闪蒸技术 闪蒸是指一定温度的水在环境压力低于该温度所对应的 饱和蒸汽压时发生的骤然蒸发现象。闪蒸后的水温度降 低以使其饱和蒸汽压与环境压力平衡。 也是利用了这个原理，使加热至一定温度的料液 ，依次在一系列压力逐渐降低的容器中闪蒸汽化，原料 得到浓缩，蒸汽冷凝后得到淡水。 该方法是在多效蒸馏的基础

14、上发展而来的。相比多效蒸 馏法多级闪蒸减少了垢的形成，多在低浓度料液浓缩中 使用。 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/1523 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/1524 多级闪蒸技术的特点 多级闪蒸与其他技术相比，具有如下的优点: .由于此方法加热与蒸发过程分离，并未使原水真正沸腾(仅 是表面沸腾)，从而大大改善了一般蒸馏的结垢问题； .技术成熟可靠，运行安全性高，特别适合于大型的低浓度物 料浓缩应用； .设备机构简单，投资成本较低。 主要缺点: .大量原水的循环和流体的输送，导致操作成本升高； .与多效

15、蒸馏法相比，需要较大的热传面积； 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2015/3/15 2015/3/1525 低温多效蒸发技术 海 水 不凝气 淡 水 浓盐水 冷却水 进料泵中间进料泵 浓水闪蒸缶 循环蒸汽高压蒸汽 高压蒸汽 低压蒸汽 冷却水 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 1典型的蒸发浓缩(结晶)工艺 蒸发浓缩过程而言，介质发生“相变”：液相汽相 结晶分离 料液 预热蒸发浓缩干燥 包装产品 水的比热为1 kcal/kg。 1 kg的水，温度每上升1 需要1 kcal的热量。 对1 kg的水加热从0 上升到100 沸腾，仅需要100 kcal的热量。 将1kg 100 的水汽化，成为同温度的蒸汽，则需要539 kcal热量。 能耗是相当于使同样重量的水温度每升高1 所需热量的539倍。 二、技术在蒸发结晶中的应用 报告人：陈侠 邮箱：18622765718 2458 kJ 1.1 kg新鲜蒸汽 2258 kJ 占92% 1kg 2258