(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
冷凝水回收装置
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201620194361.9
(22)申请日 2016.03.14
(73)专利权人 许达人
地址 116000 辽宁省大连市中山区解放路
海校大院697号2-3-1
(72)发明人 许达人
(74)专利代理机构 大连东方专利代理有限责任
公司 21212
代理人 赵淑梅 李洪福
(51)Int.Cl.
B01D 1/26(2006.01)
B01D 1/22(2006.01)
B01D 1/30(2006.01)
C07D 295/24(2006.01)
D01F 13/00(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
(54)实用新型名称
置
(57)摘要
本实用新型公开了一种纤维素溶剂NMMO水
溶液的蒸发浓缩装置，其工艺流程特征是“串联
预热、一效进料、顺流蒸发、浓效联热”。包括一效
五效蒸发器和只为一效蒸发器进料而串联预热
的一级预热器、二级预热器、三级预热器、四级预
热器、五级预热器。本实用新型可以得到浓度为
65％的NMMO水溶液，汽水比为0.215，及浓度为
85％的NMMO水溶液，汽水比为0.225，都领先于国
际水平0.
23。权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 205391766 U 2016.07.27
C N 205391766
U
1.一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置，其特征在于：包括顺次连接的一效蒸发器、二效蒸发器直到n效蒸发器和只为一效蒸发器进料而串联预热的一级预热器、二级预热器直到n级预热器；还包括分别与一效蒸发器、二效蒸发器直到n效蒸发器连接的一效循环泵、二效循环泵直到n效循环泵，其中，n为三、四、五、六中的一个，
工作状态下，待处理的低温的NMMO水溶液，依次经过n级预热器、n-1级预热器直至一级预热器串联预热升温后，进入一效蒸发器蒸发，之后依次进入二效蒸发器直至n效蒸发器蒸发，从n效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液；上一效蒸发器产生的二次蒸汽进入下一效蒸发器的加热器，n效蒸发器产生的二次蒸汽进入冷凝装置；一效蒸发器的加热蒸汽冷凝水进入一级预热器，一级预热器排出的冷凝水连同二效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器，直至n-1级预热器排出的冷凝水连同n效蒸发器加热蒸汽的冷凝水进入n级预热器；n级预热器排出的低温冷凝水排出作他用。 2.根据权利要求1所述的一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置，其特征在于：所述一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置还包括与n效蒸发器连接的用于蒸发浓缩得到高浓度NMMO水溶液的浓效蒸发器，浓效蒸发器上设有浓效循环泵，
工作状态下，当n为四～六时，从n效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度N
MMO水溶液，引出一部分n-2效或n-3效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器，浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入n-1级预热器；当n为三时，从三效蒸发器排出浓缩后的NMMO 水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度NMMO水溶液，引出一部分一效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器，浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器。
3.根据权利要求2所述的一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置，其特征在于：各效蒸发器和浓效蒸发器的蒸气室内设有用于阻挡高抛料液体的挡液板和用于对二次蒸汽中的雾沫进行高效分离的丝网；各效循环泵和浓效循环泵均为电磁驱动无密封循环泵或无泄漏循环泵。
4.根据权利要求2所述的一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置，其特征在于：各效蒸发器和浓效蒸发器的结构设计为并流降膜蒸发器或逆流式降膜蒸发器。
5.根据权利要求1或2所述的一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置，其特征在于：各级预热器均为全焊接式的板式换热器。
权 利 要 求 书1/1页CN 205391766 U
一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置
技术领域
[0001]本实用新型属于溶剂法化纤生产中的回收溶剂的蒸发工艺及装置领域，具体地说是一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置。
背景技术
[0002]溶剂法生产化学纤维，是一种新纤维的生产工艺方法，所用溶剂是N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)的水溶液。此溶液在溶解分离纤维后的浓度为15～20％，经过浓缩后回用的浓度要求为85％或65％。NMMO水溶液的特点是“沸点升”高，并在高温、高浓下，会发生分解，国内尚没有先进而适用的蒸发装置。有专利号为200610027723.6，名称为“NMMO的蒸发方法”，提供的是2个单效真空蒸发器组合生产的方法，仍然是很落后的生产方法。国内某研究院提出过三效蒸发NMMO溶液的方法，但其能耗和先进性完全不能满足现代化工业生产的需要。据闻，国外有6效蒸发NMMO的装置，汽水比可以达到0.23，但其技术是绝密。因此，有必要发明一种节能、高效的能满足现代化工业生产需要的纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置。
实用新型内容
[0003]根据高浓度NMMO水溶液具有高沸点、易分解的特点，而提供一种纤维素溶剂NMMO 水溶液的蒸发浓缩装置。通过实验得知了NMMO在不同浓度和温度下的沸点升高规律：真空下浓度91％时，沸点升高为54度，浓度82.73％时，沸点升高为45度，浓度65.94％之时，沸点升高为34度。浓度54.82
％时，沸点升高为22度。常压下，浓度为25.27％时，沸点升高为5度，浓度为22.39％时，沸点升高仅为3度；
[0004]本实用新型利用NMMO溶液在不同温度、不同浓度下的沸点升高规律，设计出“串联预热、一效进料、顺流蒸发、浓效联接”的工艺方法，使全部物料经过预热后都进入一效，依次进入二效直至n效蒸发，浓度逐渐升高，使料液在前三效蒸发中，都处于低沸点升的状态，把由于沸点升高，导致的传热温差损失降至最低。从而可以使NMMO水溶液的蒸发效数提高到四效、五效、六效。六效蒸发的第六效要用低温冷却水(低于20℃)冷凝二次蒸汽。对于更高浓度的NMMO水溶液，沸点升为48℃，设计在浓效进行蒸发，本实用新型的浓效，也并非使用锅炉蒸汽，而是从前面的n-2效(当n为三～六)或n-3效(当n为四～六)蒸发器引出一部分二次蒸汽作为热源。
[0005]本实用新型采用的技术手段如下：
[0006]一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置，包括顺次连接的一效蒸发器、二效蒸发器直到n效蒸发器和只为一效蒸发器进料而串联预热的一级预热器、二级预热器直到n 级预热器；还包括分别与一效蒸发器、二效蒸发器直到n效蒸发器连接的一效循环泵、二效循环泵直到n效循环泵，其中，n为三、四、五、六中的一个，
[0007]工作状态下，待处理的低温的NMMO水溶液，依次经过n级预热器、n-1级预热器直至一级预热
器串联预热升温后，进入一效蒸发器蒸发，之后依次进入二效蒸发器直至n效蒸发
器蒸发，从n效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液；上一效蒸发器产生的二次蒸汽进入下一效蒸发器的加热器，n效蒸发器产生的二次蒸汽进入冷凝装置；一效蒸发器的加热蒸汽冷凝水进入一级预热器，一级预热器排出的冷凝水连同二效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器，直至n-1级预热器排出的冷凝水连同n效蒸发器加热蒸汽的冷凝水进入n级预热器；n级预热器排出的低温冷凝水排出作他用。
[0008]所述一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置还包括与n效蒸发器连接的用于蒸发浓缩得到高浓度NMMO水溶液的浓效蒸发器，浓效蒸发器上设有浓效循环泵，
[0009]工作状态下，当n为四～六时，从n效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度NMMO水溶液，引出一部分n-2效或n-3效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器，浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入n-1级预热器；当n为三时，从三效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度NMMO水溶液，引出一部分一效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器，浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器。
[0010]各效蒸发器和浓效蒸发器的蒸气室内设有用于阻挡高抛料液体的挡液板和用于对二次蒸汽中的雾沫进行高效分离的丝网；各效循环泵和浓效循环泵均为电磁驱动无密封循环泵或无泄漏循环泵，以最大限度减少NMMO水溶液的损失。
[0011]各效蒸发器和浓效蒸发器的结构设计为并流降膜蒸发器或逆流式降膜蒸发器，从而提高传热效率，降低蒸发器的持液量，缩短溶剂在蒸发器内的停留时间，减轻高温分解。[0012]各级预热器均为全焊接式的板式换热器。
[0013]本实用新型的关键之点在于“串联预热”。串联预热是把所有各效冷凝水的余热全部用于一效进料的预热，使一效达到高温进料，实现把冷凝水的低温能转化为进一效料液的高温能。减少一效内的升温热，增加蒸发热，最大限度地提高一效二次蒸汽量，从而提高以后各效的蒸发量，节约生蒸汽的数量，降低汽水比。
[0014]串联预热的热源是各效的加热蒸汽冷凝水，必要时也可以伴随冷凝水，进入一些二次蒸汽，以进一步提高一效进料的温度。
[0015]一效蒸发器的加热蒸汽冷凝水进入一级预热器，一级预热器排出的冷凝水连同二效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器，直至n-1级预热器排出的冷凝水连同n效蒸发器加热蒸汽的冷凝水进入n级预热器；n级预热器排出的低温冷凝水排出作他用。
[0016]本实用新型的关键之点还在于是设计“顺流蒸发”。顺流是指物料的流向与二次蒸汽的流向一致：一效排料进二效蒸发，直至进入n效蒸发器排出料液。“串联预热”使一效获得最高温度的预热，“顺流蒸发”使从二效开始的每一效都是沸点进料，二效开始的每一效的升温热都是“零”，从前效输入的二次蒸
汽的热量，全部用于蒸发水分。
[0017]本实用新型的关键之点在于是，避免物料在蒸发过程同时出现高温、高浓的情况。NMMO物料在高浓、高温下会发生分解。本实用新型的工艺流程，高温下是低浓度，低温下是高浓度，这就避免物料发生分解反应。
[0018]本实用新型的关键之点在于是，用并流式降膜蒸发器，或逆流式降膜蒸发器作为各效蒸发装置及浓效蒸发器的主体设备。因为并流降膜蒸发或逆流降膜蒸发，具有很高的传热系数，同时具有最低的持液量。最低持液可以缩小物料在蒸发器内的停留时间，减少化学分解，降低生产用流动资金，因为NMMO溶液的价格很高，蒸发器减少持液，就可以减少占用流动资金。
[0019]本实用新型关键之点在于是，增加浓效蒸发器，浓效蒸发为真空蒸发，必须保持在0.0024～0.006MPa绝压下进行蒸发。浓效蒸发器从前面的n-2效(当n为三～六)或n-3效(当n为四～六)蒸发器引出一部分二次蒸汽作为热源。可以蒸发浓缩排出高浓度的NMMO水溶液。
[0020]与现有技术相比，本实用新型可以得到浓度为65％的NMMO水溶液，汽水比为0.215，及浓度为85％的NMMO水溶液，汽水比为0.225，都领先于国际水平0.23。
[0021]基于上述理由本实用新型可在溶剂法化纤生产中的回收溶剂的蒸发浓缩工艺及装置领域广泛推广。
附图说明
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0023]图1是本实用新型的实施例1中一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置(“五效”蒸发、并流降膜装置)的结构示意图。
[0024]图2是本实用新型的实施例2中一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置(“五效联接浓效”蒸发、并流降膜装置)的结构示意图。
[0025]图3是本实用新型的实施例3中一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置(“五效”蒸发、逆流降膜装置)的结构示意图。
[0026]其中，A为蒸汽，B为浓度为15％的低温NMMO水溶液，C为冷凝水，D为浓度为65％的NMMO水溶液，E为浓度为85％的NMMO水溶液.
具体实施方式
[0027]一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置，包括顺次连接的一效蒸发器、二效蒸发器直到n效蒸发器和只为一效蒸发器进料而串联预热的一级预热器、二级预热器直到n 级预热器；还包括分别
与一效蒸发器、二效蒸发器直到n效蒸发器连接的一效循环泵、二效循环泵直到n效循环泵，其中，n为三、四、五、六中的一个，
[0028]工作状态下，待处理的低温的NMMO水溶液，依次经过n级预热器、n-1级预热器直至一级预热器串联预热升温后，进入一效蒸发器蒸发，之后依次进入二效蒸发器直至n效蒸发器蒸发，从n效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液；上一效蒸发器产生的二次蒸汽进入下一效蒸发器的加热器，n效蒸发器产生的二次蒸汽进入冷凝装置；一效蒸发器的加热蒸汽冷凝水进入一级预热器，一级预热器排出的冷凝水连同二效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器，直至n-1级预热器排出的冷凝水连同n效蒸发器加热蒸汽的冷凝水进入n级预热器；n级预热器排出的低温冷凝水排出作他用。
[0029]所述一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置还包括与n效蒸发器连接的用于蒸发浓缩得到高浓度NMMO水溶液的浓效蒸发器，浓效蒸发器上设有浓效循环泵，[0030]工作状态下，当n为四～六时，从n效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度NMMO水溶液，引出一部分n-2效或n-3效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器，浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入n-1级预热器；当n为三时，从三效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度NMMO水溶液，引出一部分一效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器，浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器。
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