MVR和多效蒸发组合系统及采用其的溶液浓缩方法
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申请日 20200929
公开（公告）日 20201218
IPC分类号 B01D1/26; B01D1/22
摘要
本发明提供一种MVR和多效蒸发组合系统及采用其的溶液浓缩方法，原液经过预热后首先进入MVR系统进行首次浓缩；经过MVR首次浓缩后的浓缩液，进入采用蒸汽作为热源的多效蒸发系统，对其进行进一步浓缩至产品所需的浓度。本发明结合MVR蒸发浓缩工艺和多效蒸发浓缩工艺的特点，降低特定介质稀溶液蒸发浓缩的运行成本，实现系统资源循环利用。本发明结合MVR蒸发浓缩工艺和多效蒸发浓缩工艺的特点，降低特定介质稀溶液蒸发浓缩的运行成本，实现系统资源循环利用。
权利要求书
1.一种MVR和多效蒸发组合系统，其特征在于，包括对原液进行首次浓缩的MVR系统和将浓缩液浓缩至产品所需浓度的多效蒸发系统。
2.根据权利要求1所述的MVR和多效蒸发组合系统，其特征在于，所述MVR系统包括蒸汽压缩机1、一效降膜蒸发器2、一效分离罐3和碱洗塔4，所述多效蒸发系统为两效或两效以上的蒸发系统。
3.根据权利要求1或2所述的MVR和多效蒸发组合系统，其特征在于，所述MVR系统包括蒸汽压缩机1、一效降膜蒸发器2、一效分离罐3、碱洗塔4，所述多效蒸发系统包括一级原液预热器5、二级原液预热器6、凝液罐7、二效分离罐8、三效降膜蒸发器9、三效分离罐10、尾气冷凝器11、凝液废水储槽12、乏汽冷凝器13、废水储槽14、原液进料泵15、凝液泵16、二效进料泵18、三效进料泵19、第一废水泵20、第二废水泵21、浓缩液冷却器22、二效降膜蒸发器23，所述原液进料泵15的进口与稀溶液储罐相连，所述原料进料泵15的出口与浓缩液冷却器22的壳程入口相连，所述浓缩冷却器22的壳程出口与一级原液预热器5的管程入口相连，所述一级原液预热器5的管程出口与二级原液预热器6的管程入口相连，所述二级原液预热器6的管程出口与一级降膜蒸发器2的管程入口相连，所述一级降膜蒸发器2的管程出口与一效分离罐3的汽液混合进口相连，所述一效分离罐3的汽体出口与碱洗塔4的含酸汽体进口相连，所述碱洗塔4的无酸汽体出口通过蒸汽压缩机1与一效降膜蒸发器2的壳程入口相连；
所述一效降膜蒸发器2的壳程出口与凝液罐7的凝液入口相连，所述凝液罐7的凝液出口与一级原液预热器5的壳程入口相连，所述一级原液预热器5的壳程出口连接废水排出口；
所述一效分离罐3的稀酸溶液出口通过三效进料泵19与三效降膜蒸发器9的管程入口相连，所述三级降膜蒸发器9的管程出口与三效分离罐10的汽液混合进口相连，所述三效分离罐10的汽体出口与尾气冷凝器11的进口相连，所述尾气冷凝器11的凝液出口与凝液废水储槽12的进口相连，所述凝液废水储槽12的出口通过第一废水泵20与废水排出口相连；
所述三效分离罐10的三效浓缩溶液出口通过二效进料泵18与二效降膜蒸发器23的管程入口相连，所述二效降膜蒸发器23的管程出口与二效分离罐8的汽液混合进口相连，所述二效分离罐8的汽体出口与三级降膜蒸发器9的壳程入口相连，所述三级降膜蒸发器9的壳程出口与乏汽冷凝器13的凝液入口相连，所述乏汽冷凝器13的凝液出口与废水储槽14的进口相连，所述废水储槽14的出口通过第二水泵21与废水排出口相连；
所述二效分离罐8的高温稀酸浓缩液出口通过二效出料泵与浓酸冷却器22的管程入口相连，所述浓酸冷却器22的管程出口与浓缩溶液排出口相连；
所述二效降膜蒸发器23的壳程入口与高温蒸汽罐相连，所述二效降膜蒸发器23的壳程出口与二级原液预热器6的壳程入口相连，所述二级原液预热器6的壳程出口与冷凝水出口相连。
4.根据权利要求3所述的MVR和多效蒸发组合系统，其特征在于，所述凝液罐7的汽体出口通过蒸汽压缩机1与一效降膜蒸发器2的壳程入口相连。
5.根据权利要求3所述的MVR和多效蒸发组合系统，其特征在于，所述尾气冷凝器11上连接有冷却水进水管和冷却水出水管。
6.根据权利要求3所述的MVR和多效蒸发组合系统，其特征在于，所述乏汽冷凝器13上连接有冷却水进水管和冷却水出水管。
7.根据权利要求3所述的MVR和多效蒸发组合系统，其特征在于，所述碱洗塔4上连接有碱液循环泵17。
8.一种采用如权利要求1-7中任一项所述的MVR和多效蒸发组合系统的溶液浓缩方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、稀溶液原液预热：稀溶液依次经过原液进料泵15、浓缩液冷却器22、一级原液预热器5和二级原液预热器6后加热至80℃-120℃；
步骤2、MVR系统浓缩
步骤2.1、经过步骤1预热后的稀溶液原液进入一效降膜蒸发器2的管程进行一效降膜蒸发浓缩；
步骤2.2、一效加热浓缩后的汽液混合物进入一效分离罐7进行汽液分离；
步骤2.3、一效分离罐7分离后的汽体进入碱洗塔4，通过碱液循环泵17在塔内对汽体进行循环喷淋，除去其中的酸份；
步骤2.4、碱洗后的汽体进入蒸汽压缩机1进行压缩升温；
步骤2.5、蒸汽压缩机1压缩升温后的汽体进入一效降膜蒸发器2的壳程作为热源加热浓缩稀酸原液；
步骤2.6、换热后生成的凝液进入凝液罐7，凝液从凝液罐7底部排出；
步骤2.7、凝液罐7排出的凝液通过凝液泵16进入一级原液预热器5对稀酸原液进行预热，然后排出系统；
步骤3、多效蒸发浓缩系统
步骤3.1、一效分离罐3中经过一效蒸发浓缩的稀酸溶液通过三效进料泵19进入三效降膜蒸发器9；
步骤3.2、溶液在三效降膜蒸发器9的管程进行降膜蒸发浓缩，三效加热浓缩后的汽液混合物进入三效分离罐10内；
步骤3.3、来自三效降膜蒸发器9的汽液混合物在三效分离罐10内的进行汽液分离；
步骤3.4、经三效分离罐10分离后的汽体进入尾气冷凝器11，采用工艺冷却水进行冷却，冷却后产生的凝液废水储槽12，然后经过第一废水泵20排出系统；
步骤3.5、经三效分离罐10汽液分离后的三效浓缩溶液通过二效进料泵18进入二效降膜蒸发器7；
步骤3.6、三效浓缩溶液在二效降膜蒸发器7的管程进行降膜蒸发浓缩；
步骤3.7、二效加热浓缩后的汽液混合物进入二效分离罐8进行汽液分离；
步骤3.8、二效分离罐8分离产生的汽体进入三效降膜蒸发器9的壳程，作为三效降膜蒸发器9的热源加热蒸发浓缩溶液；
步骤3.9、加热蒸汽在三效降膜蒸发器9中换热后被冷凝为凝液进入乏汽冷凝器13，由工艺冷却水冷却后进入废水储槽14，然后经过废水泵21排出系统；
步骤4、多效浓缩液的冷却：二效分离罐8进行汽液分离后的高温浓缩液，经过二效出料泵进入浓液冷却器22的管程，被来自原液进料泵15的稀酸原液冷却后排出系统得到浓酸溶液；
步骤5、原液二级预热：二效降膜蒸发器23的壳程蒸汽换热后产生的凝液进入二级原液预热器6壳程，对稀酸原液进行预加热，换热冷却后的蒸汽冷凝水回到凝液系统。
说明书
一种MVR和多效蒸发组合系统及采用其的溶液浓缩方法
技术领域
本发明涉及一种稀溶液蒸发浓缩生产工艺，具体涉及一种MVR和多效蒸发组合系统及采用其的溶液浓缩方法。
背景技术
我国一些化工厂和冶金厂产生的废水中存在5-10%稀硫酸溶液，传统的处理方法是对稀酸采用Ca(OH)2进行中和，这种方法会产生大量的固体废物。随着环保要求的日益提高，传统处理方法产生的固废处理成本越来越高。
采用蒸发浓缩的方法将稀硫酸进行浓缩回用，实现废酸的资源化是问题解决的方向之一。稀硫酸蒸发浓缩需要消耗大量的能量，经济性差。现有的浓缩工艺有两种途径，一种是MVR（机械蒸汽再压缩）技术，一种是多效蒸发技术。
MVR（机械蒸汽再压缩）实际是一种开式热泵系统，通过蒸汽压缩机将电能转化为热能，系统能耗较低，具有很好的经济性。但MVR系统有两个缺点：a. 系统一次性投资成本较高；b. 由于蒸汽压缩机压比的限制，操作蒸发温度较低，不适用于沸点较高的溶液的浓缩。
多效蒸发是一种传统的蒸发浓缩工艺，典型的多效蒸发工艺是：采用多个降膜蒸发器，利用蒸汽作为一效热源，将一效蒸发器蒸发产生的蒸汽作为下一效的降膜蒸发器的热源，依次多效串联进行蒸发浓缩，实现不同热量的分级利用，提高系统能量的高效利用。与MVR系统相比，其优点是：a. 设备一次性投资较低；b. 能够适用溶液在浓缩过程中沸点变化较大的工况。其缺点是：能耗较高，运行成本较高。
在稀硫酸蒸发浓缩的特点是：浓缩比高，所需能耗很高，且随着浓度升高沸点变化很大。采用传统的多效蒸发，与采用Ca(OH)2中和的工艺相比，其经济性较差，因此传统多效蒸发工艺没有得到普遍的应用。
发明内容
本发明的目的是解决传统多效蒸发能耗较高，经济性差的问题，提供一种MVR和多效蒸发组合系统及采用其的溶液浓缩方法，解决稀硫酸和一些特定盐类稀溶液蒸发浓缩经济性问题，具备工业推广价值。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种MVR和多效蒸发组合系统，包括对原液进行首次浓缩的MVR系统和将浓缩液浓缩至产品所需浓度的多效蒸发系统。
其中，所述MVR系统包括蒸汽压缩机、一效降膜蒸发器、一效分离罐和碱洗塔，所述多效蒸发系统为两效或两效以上的蒸发系统。
进一步，所述MVR系统包括蒸汽压缩机、一效降膜蒸发器、一效分离罐、碱洗塔，所述多效蒸发系统包括一级原液预热器、二级原液预热器、凝液罐、二效分离罐、三效降膜蒸发器、三效分离罐、尾气冷凝器、凝液废水储槽、乏汽冷凝器、废水储槽、原液进料泵、凝液泵、二效进料泵、三效进料泵、第一废水泵、第二废水泵、浓缩液冷却器、二效降膜蒸发器，所述原液进料泵的进口与稀溶液储罐相连，所述原料进料泵的出口与浓缩液冷却器的壳程入口相连，所述浓缩冷却器的壳程出口与一级原液预热器的管程入口相连，所述一级原液预热器的管程出口与二级原液预热器的管程入口相连，所述二级原液预热器的管程出口与一级降膜蒸发器的管程入口相连，所述一级降膜蒸发器的管程出口与一效分离罐的汽液混合进口相连，所述一效分离罐的汽体出口与碱洗塔的含酸汽体进口相连，所述碱洗塔的无酸汽体出口通过蒸汽压缩机与一效降膜蒸发器的壳程入口相连；
所述一效降膜蒸发器的壳程出口与凝液罐的凝液入口相连，所述凝液罐的凝液出口与一级原液预热器的壳程入口相连，所述一级原液预热器的壳程出口连接废水排出口；
所述一效分离罐的稀酸溶液出口通过三效进料泵与三效降膜蒸发器的管程入口相连，所述三级降膜蒸发器的管程出口与三效分离罐的汽液混合进口相连，所述三效分离罐的汽体出口与尾气冷凝器的进口相连，所述尾气冷凝器的凝液出口与凝液废水储槽的进口相连，所述凝液废水储槽的出口通过第一废水泵与废水排出口相连；
所述三效分离罐的三效浓缩溶液出口通过二效进料泵与二效降膜蒸发器的管程入口相连，所述二效降膜蒸发器的管程出口与二效分离罐的汽液混合进口相连，所述二效分离罐的汽体出口与三级降膜蒸发器的壳程入口相连，所述三级降膜蒸发器的壳程出口与乏汽冷凝器的凝液入口相连，所述乏汽冷凝器的凝液出口与废水储槽的进口相连，所述废水储槽的出口通过第二水泵与废水排出口相连；
所述二效分离罐的高温稀酸浓缩液出口通过二效出料泵与浓酸冷却器的管程入口相连，所述浓酸冷却器的管程出口与浓缩溶液排出口相连；
所述二效降膜蒸发器的壳程入口与高温蒸汽罐相连，所述二效降膜蒸发器的壳程出口与二级原液预热器的壳程入口相连，所述二级原液预热器的壳程出口与冷凝水出口相连。
其中，所述凝液罐的汽体出口通过蒸汽压缩机与一效降膜蒸发器的壳程入口相连。
其中，所述尾气冷凝器上连接有冷却水进水管和冷却水出水管。所述乏汽冷凝器上连接有冷却水进水管和冷却水出水管。
其中，所述碱洗塔上连接有碱液循环泵。
本发明还提供一种采用上述的MVR和多效蒸发组合系统的溶液浓缩方法，包括如下步骤：
步骤1、稀溶液原液预热：稀溶液依次经过原液进料泵、浓缩液冷却器、一级原液预热器和二级原液预热器后加热至80℃-120℃；
步骤2、MVR系统浓缩
步骤2.1、经过步骤1预热后的稀溶液原液进入一效降膜蒸发器的管程进行一效降膜蒸发浓缩；
步骤2.2、一效加热浓缩后的汽液混合物进入一效分离罐进行汽液分离；
步骤2.3、一效分离罐分离后的汽体进入碱洗塔，通过碱液循环泵在塔内对汽体进行循环喷淋，除去其中的酸份；
步骤2.4、碱洗后的汽体进入蒸汽压缩机进行压缩升温；
步骤2.5、蒸汽压缩机压缩升温后的汽体进入一效降膜蒸发器的壳程作为热源加热浓缩稀酸原液；
步骤2.6、换热后生成的凝液进入凝液罐，凝液从凝液罐底部排出；
步骤2.7、凝液罐排出的凝液通过凝液泵进入一级原液预热器对稀酸原液进行预热，然后排出系统；
步骤3、多效蒸发浓缩系统
步骤3.1、一效分离罐中经过一效蒸发浓缩的稀酸溶液通过三效进料泵进入三效降膜蒸发器；
步骤3.2、溶液在三效降膜蒸发器的管程进行降膜蒸发浓缩，三效加热浓缩后的汽液混合物进入三效分离罐内；
步骤3.3、来自三效降膜蒸发器的汽液混合物在三效分离罐内的进行汽液分离；
步骤3.4、经三效分离罐分离后的汽体进入尾气冷凝器，采用工艺冷却水进行冷却，冷却后产生的凝液废水储槽，然后经过第一废水泵排出系统；
步骤3.5、经三效分离罐汽液分离后的三效浓缩溶液通过二效进料泵进入二效降膜蒸发器；
步骤3.6、三效浓缩溶液在二效降膜蒸发器的管程进行降膜蒸发浓缩；
步骤3.7、二效加热浓缩后的汽液混合物进入二效分离罐进行汽液分离；
步骤3.8、二效分离罐分离产生的汽体进入三效降膜蒸发器的壳程，作为三效降膜蒸发器的热源加热蒸发浓缩溶液；
步骤3.9、加热蒸汽在三效降膜蒸发器中换热后被冷凝为凝液进入乏汽冷凝器，由工艺冷却水冷却后进入废水储槽，然后经过废水泵排出系统；
步骤4、多效浓缩液的冷却：二效分离罐进行汽液分离后的高温浓缩液，经过二效出料泵进入浓液冷却器的管程，被来自原液进料泵的稀酸原液冷却后排出系统得到浓酸溶液；
步骤5、原液二级预热：二效降膜蒸发器的壳程蒸汽换热后产生的凝液进入二级原液预热器壳程，对稀酸原液进行预加热，换热冷却后的蒸汽冷凝水回到凝液系统。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明中，原液经过预热后首先进入MVR（机械蒸汽再压缩）系统进行首次浓缩；经过MVR（机械蒸汽再压缩）首次浓缩后的浓缩液，进入采用蒸汽作为热源的多效蒸发系统，对其进行进一步浓缩至产品所需的浓度。本发明结合MVR（机械蒸汽再压缩）蒸发浓缩工艺和多效蒸发浓缩工艺的特点，降低特定介质（溶液沸点随浓度变化较大）稀溶液蒸发浓缩的运行成本，实现系统资源循环利用。
发明人 （蒋永中）
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