一種定-轉子強化低溫熱泵蒸發工藝技術的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明提供一種定-轉子強化低溫熱栗蒸發工藝技術，具體是涉及一種采用定-轉子過程強化技術進行低溫蒸發以達到物料濃縮或者固液分離的工藝技術，屬于分離工程領域。
【背景技術】
[0002]低溫蒸發技術是一項近些年來發展起來的氣態分離技術，由于其不需要蒸汽源且特別適用于熱敏性物料分離，被廣泛的使用于生物、食品、醫藥、輕工、化工及環保等領域。該技術在生物提純，食品濃縮，海水淡化，醫藥提純，廢水零排放甚至核工業廢水處理等應用中得到了大力推廣。
[0003]低溫蒸發的主要原理在于利用物料中溶質與溶劑的蒸氣壓差異，在較低溫度下采用循環氣將蒸氣壓大的物料的氣相帶走，從而促使蒸氣壓大的物料液相向氣相轉化，達到濃縮的目的。
[0004]由于物料液體跟循環氣的接觸和氣液傳質效率是決定蒸發效率的重要環節，工程師及相關研究者在具體的實施設備及方法上做了大量改進，見諸于各科研報道及專利，常見類型有兩種:噴淋法、流動斜板法。
[0005]噴淋法是增加液體比表面積最有效的方法之一，但其缺點在于如碰到粘度大的液體分散效果很差，在固液分離中可能會堵塞噴頭，無法長期穩定運行;流動斜板法類似于板式填料塔，只是采用傾斜的板來促進物料的流動防止結垢，并未完全解決固液分離的結垢問題，其對于氣液接觸的改善依賴于物料的流體張力或者說粘度，氣液接觸效率并不比噴淋法高。
[0006]此外，MVR技術也常用于低溫蒸發分離工程，其節能效果較好，但由于其壓縮機與物料直接接觸，常由于結垢或者物料腐蝕性影響其穩定性及設備造價。
[0007]針對上述的不足，本發明將定-轉子過程強化技術引入低溫蒸發體系，將熱栗通過節點換熱與蒸發體系分隔開，在工藝長期穩定，設備投資少的同時，極大的提高了氣液接觸及傳質傳熱的效率。本發明特別在物料具有一定粘度時，仍可高效的進行低溫蒸發處理。
【發明內容】
[0008]本發明提供一種定-轉子強化低溫熱栗蒸發工藝技術，具體是涉及一種采用定-轉子過程強化技術進行低溫蒸發以達到物料濃縮或者固液分離的工藝技術。本發明采用的工藝技術包含設備的組合方式及工藝實施方法兩方面:
[0009]設備組合說明
[0010]本發明提供的定-轉子強化低溫熱栗蒸發工藝技術，其特征在于采用以下主要設備，并采用下列組合方式:
[0011]主要設備包括:定-轉子蒸發器、復擋分離器、冷凝器、預熱器1、預熱器I1、熱栗、加熱器1、加熱器I1、循環風機、增濃器1、增濃器I1、循環罐、循環栗、采鹽栗、節流閥、固液分離系統。
[0012]其組合方式如下:
[0013]定-轉子強化低溫熱栗蒸發工藝按功能分區分為兩個通路，一個通路為熱栗工質循環系統用于熱功轉換及熱量傳遞，另一個通路為分離系統用于固液分離操作，兩個通路之間沒有質量傳遞，僅有熱量交換。
[0014]其中，熱栗工質循環系統由加熱器1、預熱器I1、節流閥、冷凝器與熱栗串聯而成，該系統為封閉循環系統，其中流通的物料僅為熱栗工質。熱栗工質循環系統與分離系統的換熱節點有三處，分別為加熱器1、預熱器II和冷凝器。
[0015]分離系統的組合方式如下:
[0016]含鹽溶液輸入管道通過預熱器1、預熱器I1、加熱器I及加熱器II與定-轉子蒸發器的液體入口相連，定-轉子蒸發器的出口通過管道與復擋分離器相連，復擋分離器的氣體出口通過管道與冷凝器相連，冷凝器的液體出口通過預熱器I輸出冷凝液，冷凝器的氣體出口與循環風機入口相連，循環風機的出口通過管道與定-轉子蒸發器的氣體入口相連，其管道分支設外排氣出口 ；復擋分離器的液體出口通過管道與循環罐頂部入口相連。
[0017]循環罐中部出口通過循環栗與增濃器I入口相連，增濃器I的上部出口通過加熱器I及加熱器II與定-轉子蒸發器液體入口相連，增濃器I的下部出口通過管道與循環罐相連，循環罐底部出口通過采鹽栗與增濃器II入口相連，增濃器II的上部出口與循環罐頂部入口相連，增濃器II的下部出口通過管道送至固液分離系統，固液分離系統分離得到的母液通過管道與循環罐上部入口相連。
[0018]實施工藝說明
[0019]本發明采用上述設備組合進行低溫熱栗蒸發的工藝實施方法如下:
[0020]熱栗工質循環系統內的熱栗工質經灌裝填入系統管路后密閉循環，在熱栗處的工質氣體獲得熱量，在加熱器I內被分離系統的物流冷卻后轉化為液體，后經過預熱器II換熱降溫及節流閥降溫，在冷凝器內被分離系統的物流加熱后轉化為氣體，被送回熱栗進一步加熱后構成整個熱栗工質循環。
[0021]熱栗工質循環的主要作用在于給物流分離系統提供兩個加熱和一個降溫的節點。
[0022]含鹽溶液經過預熱器1、預熱器I1、加熱器I換熱，再經加熱器II調節溫度后被送入定-轉子蒸發器，在定-轉子蒸發器液體被高速旋轉的轉子撕裂成為比表面積很大的液膜或者小液滴，并在超重力環境下快速和循環氣混合接觸，在此過程中液體蒸發轉化為氣相進入循環氣中，從而達到低溫蒸發的目的。
[0023]其中，加熱器II只有在開車階段及蒸發溫度未達到預期時運行，目的是為蒸發鹽溶液補充熱量，其熱源視需要分別采用蒸汽或電加熱兩種方式。
[0024]從定-轉子蒸發器中輸出的氣液混合物在復擋分離器中分離，蒸發后濃縮的液體被送至循環罐，富含蒸發液氣相的循環氣被送至冷凝器冷凝，循環氣中的蒸發液氣相冷凝下來的冷凝液通過預熱器I與進料的含鹽溶液換熱降溫后輸出，經過冷凝器除去蒸發液氣相的循環氣被循環風機再次送入定-轉子蒸發器中循環利用。
[0025]根據蒸發物料性質的不同，蒸發時使用的循環氣可采用氮氣等單一成分的惰性保護氣體。
[0026]循環罐內的液體從中部出口經循環栗輸入至增濃器I中，增濃器I中上部的液體通過加熱器I換熱，加熱器II調節溫度后被送往定-轉子蒸發器進一步蒸發濃縮，增濃器I底部的濃溶液回流至循環罐；循環罐底部的物料通過循環罐底部出口經采鹽栗送至增濃器II中，增濃器II上部的液體循環回流至循環罐，增濃器II底部的含固鹽濃溶液被送往固液分離系統進行分離，分離出固體的母液被送回循環罐中。
[0027]本發明的有益效果包括:
[0028]由于定-轉子蒸發器的過程強化作用，提高了液體在單位體積內的蒸發效率，相對普通低溫蒸