一種集成的單罐濃縮裝置及其濃縮工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濃縮裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有設(shè)備集成化程度高、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、節(jié)省材料等優(yōu)點的集成的單罐濃縮裝置及其濃縮工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]濃縮過程是化學(xué)工業(yè)提取與精制過程常用的單元操作。濃縮的任務(wù)是將低溶質(zhì)濃度的溶液通過除去溶劑變?yōu)楦呷苜|(zhì)濃度的溶液。蒸發(fā)是常用的產(chǎn)品濃縮方法之一。蒸發(fā)的任務(wù)是使溶液中的溶劑在一定的溫度和壓力下加熱后汽化除去，從而提高溶液中的溶質(zhì)濃度。蒸發(fā)的目的體現(xiàn)在以下兩方面:①利用蒸發(fā)操作取得高溶質(zhì)濃度的濃縮液將溶液蒸發(fā)并將蒸氣冷凝、冷卻，以達(dá)到純化回收溶劑的目的。
[0003]單罐濃縮是蒸發(fā)濃縮法中比較簡單和常用的方法。
[0004]目前的單罐濃縮裝置工藝流程之間存在一定差別，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，流程設(shè)計不夠系統(tǒng)，不同工況間難以相互參考，不利于統(tǒng)一產(chǎn)品質(zhì)量和實現(xiàn)單元操作的模塊化。同時裝置集成程度低，不同工況適應(yīng)性較差。設(shè)備布置也相對分散，裝置占據(jù)空間較大。特別是冷凝蒸氣所用的冷凝器，若使用一級冷凝器冷凝，則為使溶劑達(dá)到指定的低溫，需要直接使用低溫水、冷凍鹽水等成本較高的低溫冷媒冷卻高溫溶劑，不夠經(jīng)濟(jì)；若使用多級冷凝器串聯(lián)，則需要在平面上排布鋪設(shè)設(shè)備，占據(jù)了大量廠房空間；且每一級冷凝器都需制作設(shè)備基礎(chǔ)，同時還要考慮冷凝器之間的管道配置方案，還需要購置一定量的管材以及彎頭、閥門等管件來連接各級換熱器，增加了材料費用；另外，多臺設(shè)備的松散結(jié)構(gòu)增加了設(shè)備的制造成本，復(fù)雜的管路系統(tǒng)增大了溶劑通過時的壓力降，大量管件增加了工藝系統(tǒng)中的泄漏點，不符合經(jīng)濟(jì)節(jié)能以及設(shè)備維護(hù)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有工藝流程適應(yīng)性強、設(shè)備集成化程度高、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、節(jié)省材料、能夠?qū)崿F(xiàn)能量梯級利用、投資運行成本低等特點的集成的單罐濃縮裝置及其濃縮工藝。
[0006]所述的一種集成的單罐濃縮裝置，包括依次連接的濃縮罐、三級集成冷凝器和溶劑接收罐，其特征在于所述的三級集成冷凝器包括通過連接管路連接相通的循環(huán)水冷凝器、低溫水冷卻器、冷凍鹽水冷卻器，所述的循環(huán)水冷凝器的管程入口處設(shè)有溶劑氣相進(jìn)口，其殼程進(jìn)出口分別設(shè)置循環(huán)水進(jìn)口和循環(huán)水出口 ；所述的低溫水冷卻器的殼程進(jìn)出口分別設(shè)置低溫水進(jìn)口和低溫水出口 ；所述的冷凍鹽水冷卻器管程出口設(shè)置溶劑液相出口，冷凍鹽水冷卻器殼程進(jìn)出口分別設(shè)置冷凍鹽水進(jìn)口和冷凍鹽水出口。
[0007]所述的一種集成的單罐濃縮裝置，其特征在于所述的濃縮罐內(nèi)設(shè)有攪拌系統(tǒng)，濃縮罐外圍設(shè)有夾套，所述的夾套上設(shè)置熱源進(jìn)口和熱源出口，所述濃縮罐頂部設(shè)置含溶劑浸提液進(jìn)口、溶劑氣相出口及第一放空口，所述濃縮罐底部設(shè)置濃縮液出口，所述的溶劑氣相出口與三級集成冷凝器上的溶劑氣相進(jìn)口通過氣相管連接。
[0008]所述的一種集成的單罐濃縮裝置，其特征在于所述的溶劑接收罐頂部設(shè)置第二放空口、溶劑液相進(jìn)口及抽真空口，溶劑接收罐底部設(shè)置含水溶劑出口，所述的溶劑液相進(jìn)口與冷凍鹽水冷卻器上的溶劑液相出口通過液相管連接。
[0009]所述的一種集成的單罐濃縮裝置，其特征在于所述的循環(huán)水冷凝器、低溫水冷卻器、冷凍鹽水冷卻器依次自上而下設(shè)置且位于同一個立面內(nèi)緊湊排列，循環(huán)水冷凝器、低溫水冷卻器、冷凍鹽水冷卻器由支架固定連接。
[0010]所述的一種集成的單罐濃縮工藝，其特征在于包括如下步驟:
1)待濃縮的含溶劑浸提液從含溶劑浸提液進(jìn)口進(jìn)入濃縮罐內(nèi)，從熱源進(jìn)口往夾套中通入熱介質(zhì)，在攪拌系統(tǒng)的攪拌下加熱蒸發(fā)，溶劑被氣化后通過溶劑氣相出口經(jīng)氣相管進(jìn)入三級集成冷凝器內(nèi)，濃縮液從濃縮液出口離開濃縮罐進(jìn)入下一道工序，所述的含溶劑浸提液中的溶劑為甲醇、乙醇、乙酸丁酯等；
2)待冷凝的溶劑氣體經(jīng)溶劑氣相進(jìn)口進(jìn)入循環(huán)水冷凝器的管程內(nèi)，此時循環(huán)水從循環(huán)水進(jìn)口進(jìn)入循環(huán)水冷凝器，從循環(huán)水出口流出，溶劑氣體經(jīng)冷卻，再從循環(huán)水冷凝器右端流出，經(jīng)連接管路流入低溫水冷卻器，低溫水從低溫水進(jìn)口流進(jìn)，從低溫水出口流出，對低溫水冷卻器內(nèi)的溶劑再次冷卻，從低溫水冷卻器的左端流出，經(jīng)連接管路流入冷凍鹽水冷卻器，冷凍鹽水從冷凍鹽水進(jìn)口流入冷凍鹽水冷卻器殼程內(nèi)，對溶劑進(jìn)入冷卻，再從冷凍鹽水出口流出，而三次冷卻后得到的含水溶劑從溶劑液相出口流出，經(jīng)液相管進(jìn)入溶劑接收罐進(jìn)行收集，從含水溶劑出口至溶劑回收中心回收，需要時打開抽真空口進(jìn)行抽真空。
[0011]所述的一種集成的單罐濃縮工藝，其特征在于所述的夾套中的熱介質(zhì)為熱水或蒸汽。
[0012]所述的一種集成的單罐濃縮工藝，其特征在于所述的循環(huán)水冷凝器、低溫水冷卻器、冷凍鹽水冷卻器同時使用或使用其中的任意一種或兩種。
[0013]所述的一種集成的單罐濃縮工藝，其特征在于所述的抽真空口開啟條件:避免或減少物料受高溫所產(chǎn)生的變質(zhì)、溶劑沸點接近或超過加熱介質(zhì)水蒸汽溫度、需要降低沸騰溫度。
[0014]所述的一種集成的單罐濃縮工藝，其特征在于所述的循環(huán)水溫度為32~42°C，壓力0.30Mpa，循環(huán)水冷凝器出口溫度為37~50°C ;所述的低溫水溫度為7~15°C，壓力0.30Mpa，低溫水冷凝器出口溫度為12~25°C ;所述的冷凍鹽水溫度為_45°C ~10°C，壓力0.30Mpa，冷凍鹽水冷凝器出口溫度為_35~15°C。
[0015]所述的一種集成的單罐濃縮工藝，其特征在于所述的蒸汽為飽和蒸汽，溫度為143.5~165°C，壓力 0.3Mpa~0.6MPa。
[0016]本發(fā)明通過采用上述技術(shù)，整合了濃縮罐、三級集成冷凝器和溶劑接收罐等設(shè)備實現(xiàn)單罐濃縮工藝流程的集成；通過設(shè)置多種熱介質(zhì)接入口、多種冷媒接入口和真空口使本裝置成為能夠適應(yīng)各種工況的模塊單元；通過將多臺在工藝和功能上關(guān)聯(lián)性較高的設(shè)備集成為一個有機整體，通過新穎、合理的設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計，將原本需平面排布的多臺設(shè)備在立面上集成起來達(dá)到減小設(shè)備體積并顯著減小設(shè)備占地面積的目的，將三級冷凝器通過支架和連接管緊湊地固定、連接達(dá)到減少復(fù)雜管路系統(tǒng)、節(jié)省管道材料、降低物料壓力降的目的，在一臺設(shè)備里設(shè)置限定溫度的循環(huán)水、低溫水、冷凍鹽水等不同成本的冷媒進(jìn)出口達(dá)到能量梯級利用的目的，最終從冷凍鹽水冷凝器出口溫度為_35~15°C的溶劑，使溶劑徹底被冷卻，提高溶劑的回收率，降低了消耗量，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明的三級集成冷凝器放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1-濃縮罐，101-第一放空口，102-溶劑氣相出口，103-含溶劑浸提液進(jìn)口，104-熱源進(jìn)口，105-攪拌系統(tǒng)，106-夾套，107-熱源出口，108-濃縮液出口，2-三級集成冷凝器，201-溶劑氣相進(jìn)口，202-溶劑液相出口，203-循環(huán)水冷凝器，203a-循環(huán)水進(jìn)口，203b-循環(huán)水出口，204-低溫水冷卻器，204a-低溫水進(jìn)口，204b-低溫水出口，205-冷凍鹽水冷卻器，205a-冷凍鹽水進(jìn)口，205b-冷凍鹽水出口，206-連接管路，207-支架，3-溶劑接收罐，301-第二放空口，302-溶劑液相進(jìn)口，303-抽真空口，304-含水溶劑出口，4-氣相管，5-液相管。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此:
如圖1和圖2所示，一種集成的單罐濃縮裝置，包括濃縮罐1、三級集成冷凝器2、溶劑接收罐3、氣相管4和液相管5，濃縮罐I與三級集成冷凝器2通過氣相管4連接；三級集成冷凝器2與溶劑接收罐3通過液相管5連接，本發(fā)明的相應(yīng)連接管道上均設(shè)有閥門。
[0020]如圖1所示，所述的濃縮罐I內(nèi)設(shè)有攪拌系統(tǒng)105，濃縮罐I外圍設(shè)有夾套106，所述的夾套106上設(shè)置熱源進(jìn)口 104和熱源出口 107，本發(fā)明的熱介質(zhì)為可以為蒸汽或熱水，當(dāng)熱介質(zhì)為蒸汽時，蒸汽從熱源進(jìn)口 104進(jìn)來夾套106加熱，再從熱源出口 107出去；當(dāng)熱介質(zhì)為熱水時，而進(jìn)出方向與蒸汽方向相反，即從熱源出口 107進(jìn)來夾套106加熱，再從熱源進(jìn)口 104出去；所述濃縮罐I頂部設(shè)置含溶劑浸提液進(jìn)口 103、溶劑氣相出口 102及第一放空口 101，第一放空口 101上還設(shè)置一支口，支口用于往濃縮罐I內(nèi)補充氮氣，進(jìn)行氮封；濃縮罐I底部設(shè)置濃縮液出口 108 ;所述的溶劑接收罐3頂部設(shè)置第二放空口 301、溶劑液相進(jìn)口 302及抽真空口 303，溶劑接收罐3底部設(shè)置含水溶劑出口 304。
[0021]如圖2所示，所述的三級集成冷凝器2包括循環(huán)水冷凝器203、低溫水冷卻器204、冷凍鹽水冷卻器205，三者依次自上而下設(shè)置且位于同一個立面內(nèi)緊湊排列，并由支架207固定連接；循環(huán)水冷凝器203的左端與濃縮罐I連接，循環(huán)水冷凝器203的右端通過連接管路206與低溫水冷卻器204的右端連接，低溫水冷卻器204的左端通過連接管路206與冷凍鹽水冷卻器205左端連接，冷凍鹽水冷卻器205的右端與溶劑接收罐3連接；所述的循環(huán)水冷凝器203的管程入口處設(shè)有溶劑氣相進(jìn)口 201，其殼程進(jìn)出口分別設(shè)置循環(huán)水進(jìn)口 203a和循環(huán)水出口 203b ;所述的低溫水冷卻器204的殼程進(jìn)出口分別設(shè)置低溫水進(jìn)口 204a和低溫水出口 204b ;所述的冷凍鹽水冷卻器205管程出口設(shè)置溶劑液相出口 202，冷凍鹽水冷卻器205殼程進(jìn)出口分別設(shè)置冷凍鹽水進(jìn)口 205a和冷凍鹽水出口 205