最全面的MVR蒸发工艺设计知识

专业资料最全面的MVR蒸发工艺学问2015-10-19hnesygy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进展，该法至今仍是浓缩或制淡水的主要方法。云，云在肯定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。依据所用能源、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。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始终是蒸发、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，如此依次进展。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。多效蒸发的特点与多级闪蒸比较而言的。优点：是很高。总的来说多效蒸发所用的传热面积比多级闪蒸少。WORD完善格式 专业资料设备内循环，因此动力消耗较少；③多效蒸发的浓缩比高；④多效蒸发的弹性大。多效蒸发流程的分类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其次效的次序前进。特点：①多效的真空度依次增大，即确定压力依次降低；故料液在各效之间的输送不必用泵，而是靠压差自然流淌到后面各效；②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；③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，各效不简洁维持较大的温度差，不利于传热。平流：用的是二次蒸汽。适用于：简洁结晶的物料，如制盐，一经加热蒸发，很快到达过饱和状态，结晶析出。流没有顺流的热效率高。逆流：WORD完善格式 专业资料末一效进入系统，逐步向前面各效流淌，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，才能到达沸腾。对于浓度高时黏度大的物料用逆流比较适宜，由于最终的一次蒸发是在温度最高的第一效。所以虽然浓度大，这在化工生产上承受较多。多效蒸发工艺及设备简介D/加热蒸汽量D0=0.91或者D0/D=1.1，1kg0.91kg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，这从热量的利用上来讲是有利的。实际上，由于溶液有沸点上升现象，管线有流淌阻力损失，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，则设备的投资增大，故实际承受效数应当有一最正确点。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。WORD完善格式 专业资料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〕。按蒸发物料流淌的类型：可以分为强制对流蒸发器和膜式蒸发器。在膜式蒸发器中按流淌方向：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。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、横管等构造。料液在蒸发器中的流淌方式有：自然对流循环和强制循环两类。这种蒸发器消灭较早、操作便利，但结垢严峻、盐水静液柱高、温差损失大，6效以下。▲竖管蒸发〔VTE〕这里是指管内降膜式蒸发器。两个根本优点，一是因管内为膜状汽化，传热壁两侧都有相变，故传热11～13效，造水9～10。结垢问题，特别是当液体安排不均或者水量缺乏时，在管的内壁可能形成干区，结垢的危急性增大。因此在防垢和清垢方面有较高的要求。WORD完善格式 专业资料一般说来，在这类蒸发系统中晶种法不宜承受，主要靠化学法防垢加上温度、浓度的合理设计。▲横管薄膜式〔HTE〕汽〔或前效二次蒸汽〕在管内分散。它具有与竖管降膜式一样的优缺点，但设备高度远比竖管降膜式为小，装臵紧凑，全部各效的管束、喷淋管和汽水分别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，又消退了静液头损失，传热温差可以很小，尤其适于使用低位热能。横管薄膜蒸发器的原理压汽蒸馏原理WORD完善格式 专业资料多效降膜蒸发流程海水淡化为例多级闪蒸技术闪蒸是指肯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力平衡。少了垢的形成，多在低浓度料液浓缩中使用。低温多效蒸发技术WORD完善格式 专业资料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:①.由于此方法加热与蒸发过程分别，并未使原水真正沸腾(仅是外表沸腾)，从而大大改善了一般蒸馏的结垢问题；②.用；③.设备机构简洁，投资本钱较低。主要缺点:①.大量原水的循环和流体的输送，导致操作本钱上升；②.与多效蒸馏法相比，需要较大的热传面积；低温多效蒸发技术二、ＭＶＲ技术在蒸发结晶中的应用典型的蒸发浓缩(结晶)工艺WORD完善格式 专业资料蒸发浓缩过程而言，介质发生“相变”：液相→汽相1kcal/kg〃℃。1kg11kcal的热量。对1kg0100℃沸腾，仅需要100kcal的1kg100539kcal热量。能耗是相当于使同样重量的水温度每上升1℃所需热量的539倍。单效蒸发〔1kgH2O为例)颖蒸汽大量热量→二次蒸汽→冷却水→大气冷却塔消耗大量循环水以及电能〔泵〕运行，造成三重铺张能耗与效数关系(1tH2O为例)三、MVR的工作原理WORD完善格式 专业资料1MVR的作用MVR〔MechanicalVaporRe-compression〕-机械蒸汽再压缩，是指将蒸发(蒸馏等)过程的二次蒸汽(温度低、压力低而无法利用)用压缩机进展压缩，提高其温度、压力，重作为热源加热需要被蒸发的物料，从而到达循环利用蒸汽的目的，使蒸发过程不需要外加蒸汽；即用少量的电术。MVR的作用：提高蒸汽的品位，而不制造能量2MVR热泵特性与分析MVR热泵蒸发系统的开式循环机理是基于回收利用物料蒸发所产生的二次蒸汽的潜热而进展。由于在蒸发器中二次蒸汽所需的潜热来自外排蒸汽本身冷凝所放出的潜热，因此蒸发所耗的能量仅仅是压缩机所耗的能量。MVR热泵流程图3MVR热泵效率与分析WORD完善格式 专业资料依据MVR与输入的机械功之间的比较。用效率方面的优势。4MVR热泵计算分析从上表看出，系统消耗90.5kJ/kg的压缩功，就可以回收利用2257.6kJ/kg24.90.8%，但其温度13%转化成为可资利用的高品位热能，从而提高了能源利用效率。四、MVR技术进展状况MVR并非技术，国外早在1834年就已有人提出MVR热泵的设想，而最终应用该项技术的产品是由瑞士的一家企业1917年制造。1925年，奥地利设计安装了一套设备，由此消灭了实际运行中使用的MVR装置。70年月石油问题造成了能源危机，在节能降耗的大势所趋下，MVR热泵得到了快速进展。2080制盐生产。2010120万吨/MVR装置，成功运行至今。目前MVR技术已被众多的行业和企业所认可。WORD完善格式 专业资料五、mvr系统组成1ＭＶＲ系统流程工艺进展MVR热泵装置结合不同的处理工艺过程，需要供给适宜的传热温差。性料液适宜于小温差条件下多梯度分阶段进展。MVR热泵系统的工艺流程也设计成单效蒸发和多效蒸发。单效蒸发系统的流程简洁，操作较便利，适合于水分蒸发量大，热敏物性较弱，允许大温差传热，只需蒸发一次就可到达浓缩要求的溶液。MVR单效蒸发系统MVR热泵的多效蒸发工艺WORD完善格式 专业资料MVR系统多效蒸发方式适合于处理热敏较敏感，不宜进展大温差传热的溶液蒸发，同时其也可用于蒸发量较大的工艺场合。2MVR系统3MVR系统组成蒸发器：主体设备，包含加热器、分别器、循环泵。压缩机系统：核心设备，压缩二次蒸汽供给蒸发热源，提高二次蒸汽的热焓。预热器：余热利用及提高进料温度真空系统：维持整个系统的真空度，从装置中抽出局部不凝气体以及溶液带入的气体，以到达系统稳定的蒸发状态。掌握系统：PLC或DCS系统。压缩机转速、阀门、流量计、温度、压力的掌握调整，以到达自动蒸发、清洗、停机等操作。自动报警，系统自动保护，以保持系统动态平衡。4MVR掌握系统自动掌握系统：MVR蒸发系统掌握中心〔DCS或PLC掌握中心〕，通过对电机转速的调整，阀门、流量计、温度、压力的掌握，以到达自动蒸发、清洗、停机等操作。自动报警，自动保护系统不受损伤，保持系统动态平衡。WORD完善格式 专业资料自动清洗系统：不同的溶液蒸发一段时间后，可能会发生结垢现象，一般说99%以上的结垢都是可以通过添加化学溶剂除去，一般可以使用CIP原位清洗或者撤除清洗。六、MVR技术进展状况MVR主要优势--节能近年来，由于人类对能源的需求越来越大，能源供给成为瓶颈问题。面对如此状况，节能成为目前摆脱能源短缺束缚的重要途径之一。七、MVR及其应用领域饮料工业〔牛奶、果汁、乳清、糖溶液的蒸发浓缩〕食品、添加剂工业〔味精、大豆、蛋白质乳液蒸发浓缩〕制药及生物工程〔中药、维生素，氨基酸、柠檬酸等〕化学工业〔蒸发浓缩、结晶、分别提纯〕废水处理〔含盐废水、含重金属废水等〕制盐工业、海水淡化WORD完善格式 专业资料八、MVR的优势1节能降耗2MVR与双蒸发工艺比较工作时间：24小时/天300天/年电价：0.8RMB/KW·h蒸汽价：200RMB/T3MVR关健设备-蒸发器蒸发器形式多样：强化的降膜蒸发器是一种高效节能换热设备,与其他类型的蒸发器相比有明显的优势。降膜蒸发技术属薄膜蒸发,由于其相变发生在流淌的液膜中,因而有高的传热系数和热流密度,低的传热温差,尤其低温传热性能优良。降膜蒸发器留意事项降膜蒸发器换热管内的成膜均匀程度和成膜厚度是降膜蒸发器安全高效工作的重要保证；WORD完善格式 专业资料“干烧”现象，长期持续下去将明显削减其使用寿命。管内液膜不均导致的蒸发不均问题还会在蒸发过度的管壁处析出局部溶质，集聚其外表后形成结垢。过程中需要引起留意，可通过实行使用防腐性换热器材料等措施来解决。换热器强化换热技术面积传递的热量尽可能增多。应用强化传热技术的目的是为了进一步提高换热设备的效率,削减能量传递过程中的不行逆损失,更合理更有效地利用能源,削减换热面积,降低金属消耗。要求合理的设计、制造出高效的换热器。强化传热途径分析在换热器中，提高传热性能的争论是指对传热的强化。化和辐射传热过程强化三大类，其中争论最多、应用最广的是对流传热强化。WORD完善格式 专业资料平均传热温差。不行能太大，即传热平均温差的增加是很有限的。(2)增大传热面积A强化换热途径。热面积。由以上可见，承受增加平均温差以强化传热的途径，其应用范围有限。WORD完善格式 专业资料能增加过多。提高传热系数成为提高换热器换热性能的主要方法。传热系数和对流传热系数、管壁导热系数、管壁厚度、污垢导热系数有限制。减小污垢的厚度或延缓垢层的形成以减小污垢热阻与提高对流传热系数关系亲热。九、降膜蒸发器布液器研宄进展国内外学者大量争论试验,淋密度、液膜流淌特性是影响降膜蒸发传热的主要因素。目前主要存在的布液方式主要分为溢流型、插件型、喷淋型三种。溢流型构造简洁,安装便利、不易堵塞,但布膜效果难以保正,适用于液膜分布要求不高的场合;插件型能够保证液体在单管内布膜均勾,但不易保证液体均勾安排到全部换热管上,且流淌阻力大、易堵塞、安装要求精度高,适于处理清洁物料的小型降膜蒸发器;盘式分布器布液均勾,不易结坂,操作稳定,但制造本钱高,适用于大型降膜蒸发器。MVR热泵系统上时需留意系统的匹配优化问题。WORD完善格式 专业资料影响换热管内溶液均匀成膜的溶液分布器是提高降膜蒸发器性能和牢靠性关健问题之一。适宜于降膜蒸发的换热面构造型式开发也渐渐成为人们感兴趣的争论方向。WORD完善格式 专业资料十、各种强化传热技术旋槽纹管、缩放管、内插螺旋线圆管等。分布分析,认为液膜外形主要受外表张力影响,相对于光滑圆管,竖直螺旋槽纹管的液膜厚度更均勾,传热传质性质更好。光管和波浪管的平均传热膜分系数以及摩擦系数都随液膜质量流量的增大而上升,而波浪管的传热系数比光管要高30%左右,压降却低于光管。试验结果证明液膜蒸发侧的传热系数比光管高10%左右,随着喷淋密度的增加,传热膜系数提高,并且波浪管能够更好的布膜,削减了“干斑”现象,能有效提高传热系数,降低总功耗。扭曲椭圆管换热器特点：扭曲椭圆管换热器是种型高效的换热设备。WORD完善格式 专业资料将光滑圆管通过压扁、沿轴线扭转后获得扭曲椭圆管。由于扭曲椭圆管截面外形为椭圆形,每个扭矩的长轴之间可以相互支撑，在壳程形成特有的无折流板自支撑构造,并且形成螺旋形流道,实现壳侧流体纵向螺旋流淌,降低了流淌阻力,强化壳侧流体扰动;管程由于压扁与