[发明专利]一种回热蒸发工艺及其工艺系统

说明书

技术领域

一种回热蒸发工艺及其工艺系统，属于二次蒸汽回热回收循环利用领域。具体涉及一种在蒸发工艺中回收利用二次蒸汽的潜热，从而实现热能循环利用的工艺，可广泛应用于环保、海水淡化、蒸馏水制取、化工生产中溶液浓缩及溶剂结晶等工业部门。

背景技术

蒸发是通过加热使溶剂汽化，从而获得浓缩溶液或固体溶质的操作方法。蒸发可以在常压、减压或加压下进行。目前工业上常用的蒸发类型有以下四种：

一、单效蒸发，是最基本的蒸发流程，原料液在蒸发器内被加热汽化，产生的二次蒸汽不再利用。单效蒸发的能耗指标很高，但其设备及厂房投资成本却是最少的。

二、多效蒸发，是将前效蒸发产生的二次蒸汽用作后效蒸发的加热蒸汽，使热量多次利用，所以比单效蒸发的能耗指标低。但随效数的增加，能耗指标下降的趋势逐渐变缓，而投资成本却是直线上升。

三、热泵蒸发，是指把产生的二次蒸汽，利用压缩机的绝热压缩或利用蒸汽喷射泵压缩，提高压力后送回加热室，再次用作加热蒸汽，提供汽化所需的热量。理论上，热泵蒸发的能耗指标很低，但由于驱动压缩机所需的功率很大，在蒸发量大时，要增加配电设施，所以投资成本增加；对于蒸汽喷射泵由于其携带比(驱动蒸汽量与吸入二次蒸汽量的比值)不高，所以总有部分剩余二次蒸汽，而且，如果采用的驱动蒸汽中含有液滴，容易使喷嘴磨损，使效率更为下降。这种蒸发模式以MVR蒸发器为代表。

四、减压闪蒸，是把热溶液送入低压空间，使其在绝热条件下急骤汽化。适宜于回收热溶液的热量或处理容易在加热面结垢的物料。

以上四种蒸发类型，各有利弊，但普遍存在适用范围不广或者实际能耗比较高，生产成本高等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种将二次蒸汽回收循环使用，且成本低的回热蒸发工艺及其工艺系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该一种回热蒸发工艺，其特征在于：回热蒸发工艺顺序为：原料液在换热器内升温后进入蒸发器，在蒸发器内继续吸热沸腾汽化产生二次蒸汽，二次蒸汽通过与新鲜蒸汽换热，升高温度，同时在风机作用下增大压力，转化为加热蒸汽，加热蒸汽回输到蒸发器，在蒸发器内放热，加热原料液，使原料液沸腾汽化产生二次蒸汽，加热蒸汽同时凝结为饱和溶剂，饱和溶剂从蒸发器内排出回输到换热器内与原料液发生热交换，使原料液升温，饱和溶剂放热后形成冷却溶剂排出。

在蒸发器中，加热蒸汽凝结为饱和溶剂和原料液沸腾汽化二者温度差为8-20K。

优选的，二次蒸汽与新鲜蒸汽换热通过混合换热的方式进行。

二次蒸汽与新鲜蒸汽换热还可通过在二次换热器内，新鲜蒸汽直接加热二次蒸汽输送管路的方式进行。

所述饱和溶剂为饱和水。

一种回热蒸发工艺的工艺系统，其特征在于：包括蒸发器、换热器、风机和输送管路，原料液通过输送管路与换热器料液入口相连，换热器料液出口通过输送管路与蒸发器料液入口相连，蒸发器料液出口与新鲜蒸汽输送管路相连，新鲜蒸汽和二次蒸汽混合后通过三通输送管路与蒸发器加热蒸汽入口相连，三通输送管路上设有风机，蒸发器饱和溶剂出口通过输送管路与换热器饱和溶剂入口相连。

另一种回热蒸发工艺的工艺系统，其特征在于：包括蒸发器、换热器、风机、二次换热器和输送管路，原料液通过输送管路与换热器料液入口相连，换热器料液出口通过输送管路与蒸发器料液入口相连，蒸发器料液出口与二次换热器入口相连，二次换热器加热蒸汽入口与新鲜蒸汽输送管路相连，二次蒸汽在二次换热器内加热后通过输送管路与蒸发器加热蒸汽入口相连，三通输送管路上设有风机，蒸发器饱和溶剂出口通过输送管路与换热器饱和溶剂入口相连。

本发明的回热蒸发工艺的运行包括三个换热过程：

1、液体间的换热过程

原料液a初始状态和饱和水间的换热，在换热器2内进行，可采用逆流、顺流或混流的换热方式。

2、凝结-蒸发换热过程

在蒸发器1中，加热蒸汽凝结，料液沸腾汽化。

3、蒸汽间的换热过程

新鲜蒸汽与二次蒸汽间的热传递过程，目的是实现加热蒸汽的工艺(温度、压力)要求。

本发明的回热蒸发工艺是利用热交换的方式提高二次蒸汽的温度，同时在加热和风机共同作用下增大压力，使二次蒸汽转化为加热蒸汽，提供汽化所需的热量。在工程热力学上，这种利用工质排出的一部分热量来加热工质的方法叫做回热。所以本发明提供的蒸发的方法称之为回热蒸发。

回热蒸发与机械压缩式热泵蒸发的相同点：

一、都将二次蒸汽转化为加热蒸汽；