一種機械蒸汽壓縮蒸發設備的製作方法

2023-06-21 15:49:01 2

專利名稱：一種機械蒸汽壓縮蒸發設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及液體蒸餾技術，特別是涉及一種機械蒸汽壓縮蒸發設備。
背景技術：
在實際生產、應用中領域中，需要對液態物質進行提純、萃取，其中，蒸餾濃縮設備 是最重要、最關鍵的設備之一，設備的選型和運行工況直接關係到企業的生產成本，以及對 環境的影響。傳統的蒸餾濃縮設備需要配置鍋爐、鍋爐加熱室、長距離的蒸汽輸送管道以及其 它笨重的輔助裝置。在實際運行過程中，蒸餾濃縮設備通過燃燒煤炭提供能量，待處理液受 熱蒸發，產生大量的蒸汽，蒸汽通過蒸汽輸送管道輸出。由此可見，在現有技術中，蒸餾濃縮設備在正常運行中，由於煤炭燃燒會產生大量 的一氧化碳、二氧化碳等含碳物質，所以其碳排放總量很高，導致了環境汙染較大；另外，蒸 餾濃縮設備輸出的蒸汽帶走了很多熱量，造成了能源浪費，且增加了成本。
發明內容有鑑於此，本實用新型的主要目的在於提供一種保護環境、節約成本的機械蒸汽 壓縮蒸發設備。為了達到上述目的，本實用新型提出的技術方案為—種機械蒸汽壓縮蒸發設備，包括採用電極對待處理液加熱蒸發的汽液分離室 (1)，用於對來自汽液分離室(1)的蒸汽進行壓縮的蒸汽壓縮機(2)，用於對將進入汽液分 離室(1)的補充待處理液、來自汽液分離室(1)的循環液與來自蒸汽壓縮機(2)的蒸汽進 行熱交換的熱交換裝置(3)，用於為補充待處理液、循環液、汽液分離室(1)經加熱蒸發得 到的濃縮液提供動力的動力裝置(4)，用於提供補充待處理液、收集濃縮液和蒸汽冷凝後的 冷凝液的液體收集補充裝置(5)；其中，汽液分離室(1)上部蒸汽出口連通蒸汽壓縮機入口，蒸汽壓縮機出口連通熱交換 裝置(3)的第一入口(301)，熱交換裝置(3)的第一出口(351)連通液體收集補充裝置(5) 的第一入口(501)；汽液分離室(1)底部出口通過管道分為兩路，一路連通動力裝置(4)的 第一入口(401)，另一路連通動力裝置(4)的第三入口(403)；動力裝置(4)的第一出口 (451)連通熱交換裝置(3)的第三入口(303)，動力裝置(4)的第二出口(452)連通熱交換 裝置(3)的第二入口(302)，動力裝置(4)的第三出口(453)連通液體收集補充裝置(5)的 第二入口(502)；熱交換裝置(3)的第二出口(352)連通汽液分離室(1)中部的循環液入 口，熱交換裝置(3)的第三出口(353)連通動力裝置(4)的第一入口(401)；液體收集補充 裝置(5)的第一出口(551)連通動力裝置(4)的第二入口(402)。綜上所述，本實用新型提出的一種機械蒸汽壓縮蒸發設備，由於採用電極對待處 理液進行加熱，不會產生一氧化碳、二氧化碳等含碳物質，所以實現了無碳排放，保護了環 境；另外，所述機械蒸汽壓縮蒸發設備將蒸汽壓縮機加壓後的蒸汽作為再生熱源，通過熱循環方式，進行了兩次充分換熱，使得蒸汽所攜帶的熱量被充分利用，進而節省了大量能源和 運行費用，減少了生產成本。

圖1為本實用新型所述機械蒸汽壓縮蒸發設備的組成結構示意圖。圖2為本實用新型所述熱交換裝置的組成結構示意圖。圖3為本實用新型所述動力裝置的組成結構示意圖。圖4為本實用新型所述液體收集補充裝置的組成結構示意圖。圖5為本實用新型所述機械蒸汽壓縮蒸發設備中汽液熱循環原理示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施 例對本發明作進一步地詳細描述。圖1為本實用新型所述機械蒸汽壓縮蒸發設備的組成結構示意圖。如圖1所示， 本實用新型所述機械機械蒸汽壓縮(MVC，Mechanical Vapor Compression)蒸發設備包括 採用電極對待處理液加熱蒸發的汽液分離室1，用於對來自汽液分離室1的蒸汽進行壓縮 的蒸汽壓縮機2，用於對將進入汽液分離室1的補充待處理液、來自汽液分離室1的循環液 與來自蒸汽壓縮機2的蒸汽進行熱交換的熱交換裝置3，用於為補充待處理液、循環液、汽 液分離室1經加熱蒸發得到的濃縮液提供動力的動力裝置4，用於提供補充待處理液、收集 濃縮液和蒸汽冷凝後的冷凝液的液體收集補充裝置5 ；其中，汽液分離室1上部蒸汽出口連通蒸汽壓縮機入口，蒸汽壓縮機出口連通熱交換裝 置3的第一入口 301，熱交換裝置3的第一出口 351連通液體收集補充裝置5的第一入口 501 ；汽液分離室1底部出口通過管道分為兩路，一路連通動力裝置4的第一入口 401，另一 路連通動力裝置4的第三入口 403 ；動力裝置4的第一出口 451連通熱交換裝置3的第三 入口 303，動力裝置4的第二出口 452連通熱交換裝置3的第二入口 302，動力裝置4的第 三出口 453連通液體收集補充裝置5的第二入口 502 ；熱交換裝置3的第二出口 352連通 汽液分離室1中部的循環液入口，熱交換裝置3的第三出口 353連通動力裝置4的第一入 口 401 ；液體收集補充裝置5的第一出口 551連通動力裝置4的第二入口 402。本實用新型中，汽液分離室中的待處理液在電極加熱的情況下，吸收熱量由液態 轉化為汽態，生成蒸汽；蒸汽通過機械蒸汽壓縮機壓縮後，溫度進一步提高；汽液分離室中 的濃縮液達到預設濃度時從底部出口流出，流出的濃縮液經管道分流，分為兩部分，一部分 濃縮液作為循環液，與由液體收集補充裝置提供的、經過熱交換裝置預熱的補充待處理液 一起，在動力裝置提供的動力作用下，進入熱交換裝置；另一部分濃縮液作為主要產品被收 集至液體收集補充裝置；壓縮後的蒸汽與循環液、補充待處理液在熱交換裝置中進行充分 熱交換，蒸汽冷凝後的冷凝液被液體收集補充裝置收集，吸收熱量的循環液和補充待處理 液進入汽液分離室進行加熱，重複上述過程。本實用新型在實際運行過程中，當汽液分離室中的汽液狀態達到穩定平衡狀態 時，液體補充收集裝置不間斷地提供補充待處理液，同時不間斷地收集達到預設濃度的濃 縮液。
5[0020] 實際應用中，可根據具體的應用情形，設置一個底座，底座1/4面積承託汽液分離 室罐體，罐體下部布置一部分動力裝置；底座另一 1/4面積承託輔助換熱器；底座1/2面積 承託另一部分動力裝置、主換熱器、蒸汽壓縮機等裝置。這樣，本實用新型所述機械蒸汽壓 縮蒸發設備實現了一體化、微型化和效能化設計，安裝容易、移動方便，也無需建設長距離 蒸汽輸送管道。 實際應用中，濃縮液的濃度由電導率探針測得。實際應用中，汽液分離室1還包括用於對汽液分離室1內生成的蒸汽進行過濾的 薄霧過濾器，該薄霧過濾器位於汽液分離室1內部、蒸汽出口的下方。實際應用中，汽液分離室1內部的氣壓範圍為[0. 04MPa,0. 18MPa]。本實用新型中，蒸汽壓縮機2採用羅茨蒸汽壓縮機。通常情況下，經過羅茨蒸汽壓 縮機壓縮後，蒸汽溫度可達104°C以上。本實用新型中，蒸汽壓縮機2入口端的蒸汽溫度為彡55°C < 104°C，所述蒸汽壓縮 機2出口端的蒸汽溫度為彡104°C彡118°C。圖2為本實用新型所述熱交換裝置的組成結構示意圖。如圖2所示，熱交換裝置3 包括用於對經過主換熱器31換熱處理後由蒸汽冷凝得到的冷凝液與補充待處理液進行熱 交換的輔助換熱器32，用於對來自蒸汽壓縮機2的蒸汽與循環液、經過輔助換熱器32預熱 的補充待處理液進行進一步熱交換的主換熱器31 ；其中，主換熱器31的蒸汽側入口通過熱交換裝置3的第一入口 301連通蒸汽壓縮機出 口，主換熱器31的蒸汽側出口連通輔助換熱器32冷凝液側入口，主換熱器31的循環液側 入口通過熱交換裝置(3)的第三入口 303連通動力裝置4的第一出口 451，主換熱器31的 循環液側出口通過熱交換裝置3的第二出口 352連通所述循環液入口 ；輔助換熱器32冷凝 液側出口通過熱交換裝置3的第一出口 351連通液體收集補充裝置5的第一入口 501，輔助 換熱器32的補充待處理液側入口通過熱交換裝置3的第二入口 302連通動力裝置4的第 二出口 452，輔助換熱器32的補充待處理液體側出口通過熱交換裝置3的第三出口 353連 通動力裝置4的第一入口 401。實際應用中，主換熱器31為薄膜潛熱換熱器，所述輔助換熱器32均為薄膜顯熱換 熱器。圖3為本實用新型所述動力裝置的組成結構示意圖。如圖3所示，動力裝置4包 括用於為循環液提供循環動力的循環泵41，為補充待處理液體提供輸入動力的液體輸入泵 42，為濃縮液提供輸出動力的液體輸出泵43 ；其中，汽液分離室1底部出口通過管道分為兩路，一路通過動力裝置4的第一入口 401 連通循環泵41入口，另一路通過動力裝置4的第三入口 403連通液體輸出泵43入口 ；循環 泵41出口通過動力裝置4的第一出口 451連通熱交換裝置3的第三入口 303，液體輸出泵 43出口通過動力裝置4的第三出口 453連通液體收集補充裝置5的第二入口 502 ；液體輸 入泵42入口通過動力裝置4的第二入口 402連通液體收集補充裝置5的第一出口 551，液 體輸入泵42出口通過動力裝置4的第二出口 452連通熱交換裝置3的第二入口 302。圖4為本實用新型所述液體收集補充裝置的組成結構示意圖。如圖4所示，液體 收集補充裝置5包括用於收集冷凝液的冷凝液槽51，用於提供補充待處理液體的液體補充 池52，用於收集濃縮液的濃縮液槽53 ；其中，
6[0032]冷凝液槽51通過所述液體收集補充裝置5的第一入口 501連通熱交換裝置3的 第一出口 351，液體補充池52通過液體收集補充裝置5的第一出口 551連通動力裝置4的 第二入口 402，濃縮液槽53通過液體收集補充裝置5的第二入口 502連通動力裝置4的第 三出口 453。圖5為本實用新型所述機械蒸汽壓縮蒸發設備中汽液熱循環原理示意圖。如圖5 所示，汽液分離室1中的待處理液在電極加熱的情況下吸收熱量，部分待處理液由液態轉 化為汽態，生成蒸汽；蒸汽通過蒸汽壓縮機2壓縮後，由於溫度進一步提高，所以壓縮後的 蒸汽作為再生熱源；汽液分離室1中達到預設濃度的濃縮液從底部出口流出，流出的濃縮液經管道分 流，分為兩部分，一部分濃縮液作為循環液，與液體收集補充裝置5提供的、經過輔助換熱 器預熱的補充待處理液一起，在循環泵41提供的動力作用下，從主換熱器31的循環液側入 口進入主換熱器31 ；另一部分濃縮液作為主要產品在液體輸出泵43的推動下，被收集至液 體收集補充裝置5 ；壓縮後的蒸汽與循環液、預熱的補充待處理液在主換熱器31中進行充分熱交換， 蒸汽冷凝後的冷凝液從輔助換熱器32的冷凝側入口進入輔助換熱器32，被進一步加熱的 循環液和補充待處理液通過汽液分離室1的循環液入口，進入汽液分離室繼續進行加熱；液體收集補充裝置5提供的補充待處理液在液體輸入泵42的推動下，從輔助換熱 器32的補充待處理液側入口進入輔助換熱器32，進入輔助換熱器32的冷凝液和補充待處 理液進行充分熱交換，冷凝液釋放餘熱後，從輔助換熱器32的補充待處理液側出口進入冷 凝液槽51，被預熱的補充待處理液融入循環液。綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護 範圍。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在 本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種機械蒸汽壓縮蒸發設備，其特徵在於，所述蒸發設備包括採用電極對待處理液加熱蒸發的汽液分離室(1)，用於對來自汽液分離室(1)的蒸汽進行壓縮的蒸汽壓縮機(2)，用於對將進入汽液分離室(1)的補充待處理液、來自汽液分離室(1)的循環液與來自蒸汽壓縮機(2)的蒸汽進行熱交換的熱交換裝置(3)，用於為補充待處理液、循環液、汽液分離室(1)經加熱蒸發得到的濃縮液提供動力的動力裝置(4)，用於提供補充待處理液、收集濃縮液和蒸汽冷凝後的冷凝液的液體收集補充裝置(5)；其中，汽液分離室(1)上部蒸汽出口連通蒸汽壓縮機入口，蒸汽壓縮機出口連通熱交換裝置(3)的第一入口(301)，熱交換裝置(3)的第一出口(351)連通液體收集補充裝置(5)的第一入口(501)；汽液分離室(1)底部出口通過管道分為兩路，一路連通動力裝置(4)的第一入口(401)，另一路連通動力裝置(4)的第三入口(403)；動力裝置(4)的第一出口(451)連通熱交換裝置(3)的第三入口(303)，動力裝置(4)的第二出口(452)連通熱交換裝置(3)的第二入口(302)，動力裝置(4)的第三出口(453)連通液體收集補充裝置(5)的第二入口(502)；熱交換裝置(3)的第二出口(352)連通汽液分離室(1)中部的循環液入口，熱交換裝置(3)的第三出口(353)連通動力裝置(4)的第一入口(401)；液體收集補充裝置(5)的第一出口(551)連通動力裝置(4)的第二入口(402)。
2.根據權利要求1所述的機械蒸汽壓縮蒸發設備，其特徵在於，所述汽液分離室(1)還 包括用於對所述汽液分離室(1)內生成的蒸汽進行過濾的薄霧過濾器，該薄霧過濾器位於 所述汽液分離室(1)內部、蒸汽出口的下方。
3.根據權利要求1所述的機械蒸汽壓縮蒸發設備，其特徵在於，所述蒸汽壓縮機(2)為 羅茨蒸汽壓縮機。
4.根據權利要求1所述的機械蒸汽壓縮蒸發設備，其特徵在於，所述熱交換裝置(3)包 括用於對經過主換熱器(31)換熱處理後由蒸汽冷凝得到的冷凝液與補充待處理液進行 熱交換的輔助換熱器(32)，用於對來自所述蒸汽壓縮機(2)的蒸汽與循環液、經過輔助換 熱器(32)預熱的補充待處理液進行進一步熱交換的主換熱器(31)；其中，主換熱器(31)的蒸汽側入口通過所述熱交換裝置(3)的第一入口(301)連通蒸汽壓 縮機出口，所述主換熱器(31)的蒸汽側出口連通輔助換熱器(32)冷凝液側入口，主換熱器 (31)的循環液側入口通過所述熱交換裝置(3)的第三入口(303)連通所述動力裝置(4) 的第一出口(451)，主換熱器(31)的循環液側出口通過所述熱交換裝置(3)的第二出口 (352)連通所述循環液入口 ；輔助換熱器(32)冷凝液側出口通過所述熱交換裝置(3)的第 一出口(351)連通所述液體收集補充裝置(5)的第一入口(501)，輔助換熱器(32)的補充 待處理液側入口通過所述熱交換裝置(3)的第二入口(302)連通所述動力裝置(4)的第二 出口(452)，輔助換熱器(32)的補充待處理液體側出口通過所述熱交換裝置(3)的第三出 口(353)連通所述動力裝置(4)的第一入口(401)。
5.根據權利要求4所述的機械蒸汽壓縮蒸發設備，其特徵在於，所述主換熱器(31)為 薄膜潛熱換熱器，所述輔助換熱器(32)均為薄膜顯熱換熱器。
6.根據權利要求1所述的機械蒸汽壓縮蒸發設備，其特徵在於，所述動力裝置(4)包括 用於為所述循環液提供循環動力的循環泵(41)，為所述補充待處理液體提供輸入動力的液 體輸入泵(42)，為所述濃縮液提供輸出動力的液體輸出泵(43)；其中，所述汽液分離室(1)底部出口通過管道分為兩路，一路通過所述動力裝置(4)的第一入口(401)連通循環泵(41)入口，另一路通過所述動力裝置(4)的第三入口(403)連通液 體輸出泵(43)入口 ；循環泵(41)出口通過所述動力裝置(4)的第一出口(451)連通所述 熱交換裝置(3)的第三入口(303)，液體輸出泵(43)出口通過所述動力裝置(4)的第三出 口(453)連通所述液體收集補充裝置(5)的第二入口(502)；液體輸入泵(42)入口通過所 述動力裝置(4)的第二入口(402)連通所述液體收集補充裝置(5)的第一出口(551)，液體 輸入泵(42)出口通過所述動力裝置(4)的第二出口(452)連通所述熱交換裝置(3)的第 二入口(302)。
7.根據權利要求1所述的機械蒸汽壓縮蒸發設備，其特徵在於，所述液體收集補充裝 置(5)包括用於收集所述冷凝液的冷凝液槽(51)，用於提供所述補充待處理液體的液體補 充池(52)，用於收集所述濃縮液的濃縮液槽(53)；其中，冷凝液槽(51)通過所述液體收集補充裝置(5)的第一入口(501)連通所述熱交換裝 置(3)的第一出口(351)，液體補充池(52)通過所述液體收集補充裝置(5)的第一出口 (551)連通所述動力裝置(4)的第二入口(402)，濃縮液槽(53)通過所述液體收集補充裝 置(5)的第二入口(502)連通所述動力裝置(4)的第三出口(453)。
專利摘要本實用新型涉及一種機械蒸汽壓縮蒸發設備，包括採用電極對待處理液加熱蒸發的汽液分離室，對來自汽液分離室的蒸汽進行壓縮的蒸汽壓縮機，對補充待處理液、循環液與來自蒸汽壓縮機的蒸汽進行熱交換的熱交換裝置，為補充待處理液、循環液、汽液分離室經加熱蒸發得到的濃縮液提供動力的動力裝置，提供補充待處理液、收集濃縮液和蒸汽冷凝後的冷凝液的液體收集補充裝置；其中，汽液分離室、蒸汽壓縮機、熱交換裝置、動力裝置和液體收集補充裝置之間，通過管道相互連通。本實用新型具有無碳排放、低成本等特點，可廣泛應用於含有高可溶性固形物或鹽份等液體的濃縮領域。
文檔編號B01D1/30GK201701761SQ20102010717
公開日2011年1月12日 申請日期2010年2月3日 優先權日2010年2月3日
發明者張國林, 王靖 申請人:張國林