氯化氨热泵蒸发结晶系统的制作方法

1.本实用新型涉及氯化氨蒸发结晶技术领域，尤其涉及一种氯化氨热泵蒸发结晶系统。


背景技术：

2.氯化氨原液中的氯化氨含量-10wt％、铜离子微量，通过对原料液进行蒸发浓缩结晶可以使产物形成氯化氨结晶物，增加企业利润，避免外排造成的污染、资源浪费问题。
3.目前常用的蒸发浓缩技术主要有单效蒸发、多效蒸发、mvr(机械式蒸汽再压缩)和hpmvr(热泵蒸发浓缩)等。对于本项目物料体系，由于二次蒸汽中必能带出少量的氯化物，首先对于mvr工艺，因蒸汽压缩机直接接触二次蒸汽，材质不能满足要求而无法应用；其次对于多效蒸发工艺，一效二次蒸汽温度一般在90℃以上，按“盐酸腐蚀材料选用图”中查得，设备选材要求为
“ⅳ
区”，对于二效蒸发器及其后面设备必须全部采用哈氏合金b以上材质，造价较为昂贵。目前工业上一般采用单效蒸发工艺，蒸发设备采用搪玻璃反应釜，冷凝器采用石墨换热器，蒸发1吨水需消耗蒸汽1.1-1.2吨，能耗较高。
4.热泵(heatpump)是一种利用循环介质(一般为氟利昂)，通过压缩机将低温热源的热能转移到高温热源的装置。可以将传统mvr中的二次蒸汽看成循环介质，mvr本质上也是一种热泵技术。为区别于传统mvr，热泵工艺称为hpmvr。hpmvr同样具备传统mvr高效节能的优点，热效率比甚至优于mvr。
5.hpmvr热泵压缩机的氟利昂工质为闭路循环，在运行过程中，氟利昂蒸汽经热泵压缩机加压升温，热氟利昂蒸汽在蒸发加热器中与物料液体换热使部分物料蒸发产生二次蒸汽，氟利昂蒸汽冷凝成氟利昂液体；氟利昂液体经节流膨胀阀减压降温，在蒸发冷凝器中吸收二次蒸汽热量而汽化，氟里昂蒸汽返回热泵压缩机进行加压升温，从而形成热泵循环。物料液体的蒸发与冷凝所需热量及冷量全部由热泵系统提供，无需外部热源与泠源，整个过程只需提供热泵压缩机及辅助机电设备工作消耗的电能，从而达到高效节能的效果。
6.hpmvr热泵压缩机的氟利昂工质与物料系统完全隔离，对于强腐蚀物料体系的蒸发浓缩，采用hpmvr工艺成为了可能。
7.基于此背景下，本设计提出一种氯化氨热泵蒸发结晶系统。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，公开一种氯化氨热泵蒸发结晶系统。
9.为了实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案为：
10.公开一种氯化氨热泵蒸发结晶系统，包括浓缩液提取系统、结晶蒸发系统；所述浓缩液提取系统用于对原料液进行浓缩提取并输送至结晶蒸发系统中结晶；
11.所述浓缩液提取系统包括一效加热器、一效分离器、二效加热器、二效分离器，所述一效加热器的进口为原料液进口，一效加热器的出口连接所述一效分离器，所述一效分
离器的顶部轻组分出口连接二效加热器的换热进口，所述一效分离器底部的釜液出口通过一效循环泵连接所述二效加热器的进料口，所述二效加热器的出料口连接所述二效分离器的进口；所述二效分离器底部的釜液出口为浓缩液排出口；
12.所述结晶蒸发系统包括稠厚桶、离心机、母液罐，所述稠厚桶的进口为浓缩液进口，稠厚桶底部的出料口通过循环结晶泵连接离心机，所述离心机的物质出口为结晶物出口，离心机的液体出口连接所述母液罐，所述二效分离器底部的釜液出口连接所述稠厚桶的进口。
13.所述二效分离器中下部出口通过二效循环泵连接所述二效加热器的进料口构成循环。
14.所述二效加热器的换热出口连接一效水分罐，所述一效水分罐的底部为一效冷凝液排出口并连接一效排放泵。
15.所述一效水分罐的顶部连接一效尾冷器，所述一效尾冷器的换热管通过冷冻水换热，所述一效尾冷器的顶部出口连接水环真空泵，所述水环真空泵连接水环液分离罐，所述水环液分离罐的排气口为不凝气排出口，水环液分离罐的液体排出口为废液排出口。
16.所述二效分离器顶部的排出口连接二效冷凝器的进口，所述二效冷凝器的出口连接二效水分罐，所述二效水分罐底部设有二效冷凝器排出口并在其上连接二效排放泵。
17.所述二效水分罐的顶部出口连接二效尾冷器，所述二效尾冷器的换热管通过冷冻水换热，所述二效尾冷器的顶部出口连接水环真空泵。
18.所述二效分离器底部的釜液出口通过二效出料泵连接所述结晶蒸发系统。
19.所述稠厚桶为至少两个并并联连接在系统中。
20.所述稠厚桶为两个。
21.各所述稠厚桶连接的结晶循环泵的出口分别连接有支路并连接在对应稠厚桶的顶部内。
22.各所述稠厚桶上的水套还分别与冷却循环系统连接。
23.所述冷却循环系统包括循环水进水管和循环水出水管，所述循环水进水管和循环水出水管分别与稠厚桶上的水套进口和出口连接。
24.所述母液罐通过所述母液泵连接所述一效循环泵、二效循环泵的进口构成循环。
25.所述换热系统包括氟循环桶，所述氟循环桶的出液口通过氟循环泵连接所述二效冷凝器的换热进口，所述二效冷凝器的换热出口连接启动预热器的进口，所述启动预热器的出口连接所述氟循环桶构成循环，所述启动预热器的换热管连接水蒸气管路换热。
26.所述氟循环桶的顶部出口通过回热器、缓冲罐连接热泵压缩机进口，所述热泵压缩机的出口连接一效加热器的换热进口，所述一效加热器的换热出口连接氟贮液器，氟贮液器通过氟加压泵连接所述回热器换热进口，所述回热器换热出口连接热平衡器的换热进口，所述热平衡器的换热出口连接氟循环桶。
27.本实用新型的有益效果在于：
28.本系统中的物料液体的蒸发与冷凝所需热量及冷量全部由热泵系统提供，无需外部热源与泠源，整个过程只需提供热泵压缩机及辅助机电设备工作消耗的电能，从而达到高效节能的效果。
附图说明
29.图1为本系统的浓缩液提取系统及换热系统连接示意图；
30.图2为本系统的结晶蒸发系统连接示意图。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
32.实施例1：一种氯化氨热泵蒸发结晶系统，参见图1，图2。
33.它包括浓缩液提取系统、结晶蒸发系统、换热系统；所述浓缩液提取系统用于对原料液进行浓缩提取并输送至结晶蒸发系统中结晶，具体来说：
34.参见图1，所述浓缩液提取系统包括一效加热器e101、一效分离器v101、二效加热器e102、二效分离器v102，所述一效加热器e101的进口为原料液进口，一效加热器e101的出口连接所述一效分离器v101，所述一效分离器v101的顶部轻组分出口连接二效加热器e102的换热进口，所述一效分离器v101底部的釜液出口通过一效循环泵p101连接所述二效加热器e102的进料口，所述二效加热器e102的出料口连接所述二效分离器v102的进口；所述二效分离器v102底部的釜液出口为浓缩液排出口。
35.进一步的，所述二效分离器v102中下部出口通过二效循环泵p102连接所述二效加热器e102的进料口构成循环；所述二效加热器e102的换热出口连接一效水分罐v103，所述一效水分罐v103的底部为一效冷凝液排出口并连接一效排放泵p104。所述一效水分罐v103的顶部连接一效尾冷器e104，所述一效尾冷器e104的换热管通过冷冻水换热，所述一效尾冷器e104的顶部出口连接水环真空泵p106，所述水环真空泵p106连接水环液分离罐v105，所述水环液分离罐v105的排气口为不凝气排出口，水环液分离罐v105的液体排出口为废液排出口,所述水环液分离罐v105的换热管连接冷冻水换热。
36.进一步的，所述二效分离器v102顶部的排出口连接二效冷凝器e103的进口，所述二效冷凝器e103的出口连接二效水分罐v104，所述二效水分罐v104底部设有二效冷凝器排出口并在其上连接二效排放泵p105。所述二效水分罐v104的顶部出口连接二效尾冷器e105，所述二效尾冷器e105的换热管通过冷冻水换热，所述二效尾冷器e105的顶部出口连接所述水环真空泵p106。
37.参见图2，本实施例所述的结晶蒸发系统包括稠厚桶v106a、稠厚桶v106b、离心机l101、母液罐v107，稠厚桶v106a、稠厚桶v106b并并联连接在系统中,所述稠厚桶v106a、稠厚桶v106b的进口为浓缩液进口并与所述二效分离器v102底部的釜液出口连接，稠厚桶v106a、稠厚桶v106b底部的出料口分别通过循环结晶泵p106a、循环结晶泵p106b连接离心机l101，所述离心机l101的物质出口为结晶物出口，离心机l101的液体出口连接所述母液罐，各所述稠厚桶v106a、稠厚桶v106b还分别与冷水循环管连接。所述母液罐v107通过所述母液泵p108连接所述一效循环泵p101、二效循环泵p102的进口构成液路循环。
38.参见图1，所述换热系统包括氟循环桶v201，所述氟循环桶v201的出液口通过氟循环泵p201连接所述二效冷凝器e103的换热进口，所述二效冷凝器e103的换热出口连接启动预热器e203的进口，所述启动预热器e203的出口连接所述氟循环桶v201构成循环，所述启动预热器e203的换热管连接水蒸气管路换热。
39.进一步的，所述氟循环桶v201的顶部出口依次通过回热器e201、缓冲罐v108连接
热泵压缩机c201进口，所述热泵压缩机c201的出口连接一效加热器e101的换热进口，所述一效加热器e101的换热出口连接氟贮液器v202，氟贮液器v202通过氟加压泵p202连接所述回热器e201换热进口，所述回热器e201换热出口连接热平衡器e202的换热进口，所述热平衡器e202的换热出口连接氟循环桶v201。
40.本实施例系统采用hpmvr蒸发结晶工艺，由热泵系统高效节能的完成对氯化氨原液的蒸发浓缩，再经热结晶、离心分离得到氯化氨结晶，具体结合上述系统对工作流程予以说明：
41.来自界外30℃、氯化氨含量-10wt％、铜离子含量微量的原料液-2300kg/h，进入一效加热器，一效加热器为负压操作，操作压力为16kpa(绝压)，蒸发温度为-59℃。此时，一效加热器中经热泵压缩机压缩后的热的氟利昂蒸气提供热源，而后进入一效分离器中，原料液中的水被蒸出，一效分离器中蒸出的水蒸汽作为二效加热器的热源回收热量后收集。一效分离器一效蒸发出冷凝水-1026kg/h，一效分离器的底部排出氯化氨含量-18wt％的浓缩液-1274kg/h。
42.一效分离器底部浓缩液～59℃，经一效循环泵加压后送至二效加热器预热，二效分离器为负压操作，操作压力为9kpa(绝压)，蒸发温度为51℃。一效蒸发产生的水蒸气为二效加热器提供热源，一效浓缩液中的水被蒸出，水蒸汽经二效分离器顶部排出后进而效冷凝器中被氟利昂回收其焓值后冷凝并被二效分水罐收集。二效蒸发出冷凝水-1044kg/h，二效分离器底部排出氯化氨含量-43wt％的浓缩液-1607kg/h。
43.二效蒸发器底部浓缩液有氯化氨结晶生成，经二效出料泵送至两个稠厚桶和离心机分离，离心机分离产生的氯化铵结晶产品-230kg/h，离心分离产生的母液-1377kg/h经母液泵加压后返回至系统内继续加热蒸发。
44.经二效蒸发后蒸发的水蒸气进入二效冷凝器中冷凝为液态进入二效分水罐中，在二效分水罐中不凝气被顶部的二效尾冷器再次冷凝，而后不凝气向上随经一效尾冷器冷凝后的不凝气一并进入到水环真空泵中，经过水环真空泵处理后进入至水环气液分离罐中，经水环气液分离罐处理后不凝气作为废气排出，液体作为废液排出。
45.此过程中，换热系统的制冷剂为氟里昂。由于压缩后的制冷剂蒸气含有大量的热量，将其作为一效加热器的热源，加热原料，将一效加热器中的原料水蒸出；热的制冷剂蒸气则在一效加热器中降温冷凝，变成高压制冷剂液体进入氟贮液器中，而后再经氟加压泵加压后再经节流膨胀后进入回热器、热平衡器中换热，而后进入氟循环桶中，氟循环桶中的液化剂经氟循环泵送入二效冷凝器中冷凝经二效蒸发排出的水蒸汽，经过二效冷凝器换热后进入启动预热器后再次回至氟循环桶中构成循环。
46.经过上述过程即可完成对氯化氨原液的结晶蒸发，本系统的氯化氨原液处理量-2300kg/h，温度-30℃，蒸出水量-2070kg/h，氯化氨结晶产量-230kg/h。
47.本实用新型实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种氯化氨热泵蒸发结晶系统，其特征在于：包括浓缩液提取系统、结晶蒸发系统；所述浓缩液提取系统用于对原料液进行浓缩提取并输送至结晶蒸发系统中结晶；所述浓缩液提取系统包括一效加热器、一效分离器、二效加热器、二效分离器，所述一效加热器的进口为原料液进口，一效加热器的出口连接所述一效分离器，所述一效分离器的顶部轻组分出口连接二效加热器的换热进口，所述一效分离器底部的釜液出口通过一效循环泵连接所述二效加热器的进料口，所述二效加热器的出料口连接所述二效分离器的进口；所述二效分离器底部的釜液出口为浓缩液排出口；所述结晶蒸发系统包括稠厚桶、离心机、母液罐，所述稠厚桶的进口为浓缩液进口，稠厚桶底部的出料口通过循环结晶泵连接离心机，所述离心机的物质出口为结晶物出口，离心机的液体出口连接所述母液罐，所述二效分离器底部的釜液出口连接所述稠厚桶的进口。2.如权利要求1所述的氯化氨热泵蒸发结晶系统，其特征在于：所述二效分离器中下部出口通过二效循环泵连接所述二效加热器的进料口构成循环。3.如权利要求1所述的氯化氨热泵蒸发结晶系统，其特征在于：所述二效加热器的换热出口连接一效水分罐，所述一效水分罐的底部为一效冷凝液排出口并连接一效排放泵。4.如权利要求3所述的氯化氨热泵蒸发结晶系统，其特征在于：所述一效水分罐的顶部连接一效尾冷器，所述一效尾冷器的换热管通过冷冻水换热，所述一效尾冷器的顶部出口连接水环真空泵，所述水环真空泵连接水环液分离罐，所述水环液分离罐的排气口为不凝气排出口，水环液分离罐的液体排出口为废液排出口。5.如权利要求4所述的氯化氨热泵蒸发结晶系统，其特征在于：所述二效分离器顶部的排出口连接二效冷凝器的进口，所述二效冷凝器的出口连接二效水分罐，所述二效水分罐底部设有二效冷凝器排出口并在其上连接二效排放泵。6.如权利要求5所述的氯化氨热泵蒸发结晶系统，其特征在于：所述二效水分罐的顶部出口连接二效尾冷器，所述二效尾冷器的换热管通过冷冻水换热，所述二效尾冷器的顶部出口连接水环真空泵。7.如权利要求6所述的氯化氨热泵蒸发结晶系统，其特征在于：所述二效分离器底部的釜液出口通过二效出料泵连接所述结晶蒸发系统。8.如权利要求6所述的氯化氨热泵蒸发结晶系统，其特征在于：所述母液罐通过母液泵连接所述一效循环泵、二效循环泵的进口构成循环。9.如权利要求6所述的氯化氨热泵蒸发结晶系统，其特征在于：包括换热系统，所述换热系统包括氟循环桶，所述氟循环桶的出液口通过氟循环泵连接所述二效冷凝器的换热进口，所述二效冷凝器的换热出口连接启动预热器的进口，所述启动预热器的出口连接所述氟循环桶构成循环，所述启动预热器的换热管连接水蒸气管路换热。10.如权利要求9所述的氯化氨热泵蒸发结晶系统，其特征在于：所述氟循环桶的顶部出口通过回热器、缓冲罐连接热泵压缩机进口，所述热泵压缩机的出口连接一效加热器的换热进口，所述一效加热器的换热出口连接氟贮液器，氟贮液器通过氟加压泵连接所述回热器换热进口，所述回热器换热出口连接热平衡器的换热进口，所述热平衡器的换热出口连接氟循环桶。

技术总结
本实用新型公开一种氯化氨热泵蒸发结晶系统，包括浓缩液提取系统、结晶蒸发系统；所述浓缩液提取系统包括一效加热器、一效分离器、二效加热器、二效分离器，一效加热器的出口连接所述一效分离器，所述一效分离器的顶部轻组分出口连接二效加热器的换热进口，所述一效分离器底部的釜液出口通过一效循环泵连接所述二效加热器的进料口，所述二效加热器的出料口连接所述二效分离器的进口；所述结晶蒸发系统包括稠厚桶、离心机、母液罐，所述稠厚桶的进口为浓缩液进口，稠厚桶底部的出料口通过循环结晶泵连接离心机，所述离心机的物质出口为结晶物出口，离心机的液体出口连接所述母液罐，所述二效分离器底部的釜液出口连接所述稠厚桶的进口。的进口。的进口。


技术研发人员：万和昌
受保护的技术使用者：万和昌
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/7/28