20吨MVR钛材蒸发器工艺流程详解

20吨MVR钛材蒸发器工艺流程详解

一、工艺流程总述

20吨MVR钛材蒸发器是一种基于机械蒸汽再压缩（MVR）技术的高效节能蒸发系统，专为处理高腐蚀性、高盐分或热敏性物料设计。其核心流程包括预处理→蒸发浓缩→蒸汽压缩→结晶分离→冷凝排水，结合钛材的耐腐蚀特性，实现连续、低能耗的物料浓缩与结晶。以下是分步详解：

二、分步工艺流程解析

1. 预处理阶段

物料过滤

目的：去除原料液中的悬浮物、颗粒杂质（如泥沙、纤维），避免堵塞管道或磨损设备。

设备：振动筛（孔径≤1 mm）、袋式过滤器或离心机。

输出：洁净料液进入调节罐，杂质外排。

pH调节与温度预热

pH控制：针对酸性（如含硫酸废水）或碱性（如氢氧化钠溶液）物料，通过加药系统（如计量泵）调节pH至5-9，减少对设备的腐蚀风险。

预热：利用冷凝水或预热器（钛材板式换热器）将料液加热至接近沸点（80-90℃），降低主蒸发段的能耗。

2. 蒸发浓缩阶段

强制循环加热

壳程：通入压缩后的高温蒸汽（110-130℃），热量通过钛管壁传递给料液。

管程：料液在管内高速流动（2-3 m/s），受热沸腾，产生二次蒸汽与浓缩液混合物。

进料：预处理后的料液经钛合金循环泵（流量300-500 m³/h）输送至钛材加热室（立式或卧式列管结构）。

传热过程：

气液分离

分离器：气液混合物进入钛制分离器（直径2.5-3.5 m），在离心力或重力作用下，二次蒸汽上升至顶部，浓缩液沉降到底部。

浓缩液循环：未达浓度的料液由循环泵重新送入加热室，直至达到设定浓度（如含盐量25-30%）。

3. 蒸汽压缩与热能回用

二次蒸汽压缩

压缩机类型：钛合金叶罗茨压缩机或离心式压缩机（功率150-250 kW），将90-100℃的低温二次蒸汽压缩至110-130℃、1.1-1.3 bar（绝压）。

热能回用：压缩后的高温蒸汽返回加热室壳程，作为热源加热新进料液，自身冷凝为蒸馏水排出。

节能机制

闭路循环：二次蒸汽100%回收，仅需启动时少量生蒸汽（约5-10%总能耗）。

能效比（COP）：可达20-30，即1 kWh电能产生20-30 kWh热能，较传统多效蒸发节能60%以上。

4. 结晶与固液分离

结晶器处理

进料：浓缩液（含固量20-30%）进入强制循环结晶器（如DTB型），通过降温或真空闪蒸使溶质过饱和析出晶体。

晶种控制：添加晶种或调节搅拌速度，控制晶体粒径（通常0.2-1.0 mm）。

固液分离

离心分离：晶浆通过钛制离心机（如卧螺式），分离出湿晶体（含水率5-10%）和母液。

母液回流：母液返回蒸发系统继续浓缩，实现物料全回收。

5. 冷凝与排水

余热回收

冷凝器：未利用的二次蒸汽进入钛材冷凝器，与冷却水（25-35℃）换热后凝结为蒸馏水（35-50℃）。

热量回用：部分蒸馏水用于预热原料液，其余达标排放或回用。

废水处理

蒸馏水水质：COD＜50 mg/L，TDS＜100 mg/L，可直接排放或回用于生产。

结晶产物：干燥后（如流化床干燥机）包装，纯度≥98%。

三、钛材的核心优势与设备参数

1. 钛材特性

耐腐蚀性：耐受盐酸（≤35%）、硫酸（≤70%）、氯化物（Cl⁻浓度＞50,000 ppm）等强腐蚀介质。

轻量化设计：钛密度仅为不锈钢的60%，20吨蒸发器整机重量降低25-30%。

寿命与维护：使用寿命15-20年，清洗周期延长至3-6个月（传统不锈钢需每月清洗）。

2. 关键设备参数（20吨处理量）

组件参数

蒸发能力 20吨水/小时（以蒸发量计） 

加热室 钛材列管式，传热面积200-300 m²，设计压力0.3-0.6 MPa 

压缩机 离心式/罗茨式，功率150-250 kW，蒸汽处理量3-5 t/h 

循环泵 钛合金叶轮，流量300-500 m³/h，扬程20-30 m，耐温≤130℃ 

分离器 钛制锥形结构，直径2.5-3.5 m，分离效率≥99% 

控制系统 PLC+SCADA自动化，实时监控温度、压力、液位，温差控制精度±1℃ 

四、应用场景与经济效益

1. 典型行业应用

化工行业：浓缩高盐废水（如氯化钠、硫酸铵）"，回收结晶盐。

制药行业：低温蒸发抗生素发酵液（40-60℃），保护活性成分，符合GMP标准。

食品行业：果汁、乳清蛋白浓缩，保留风味与营养，钛材符合FDA食品级认证。

2. 经济效益对比（以化工废水为例）

指标MVR钛材蒸发器传统三效蒸发器

蒸汽消耗 0.1吨/吨水（仅启动时） 0.4-0.6吨/吨水 

电耗 40-60 kWh/吨水 15-20 kWh/吨水 

年运行成本 约120万元（20吨/天） 约300万元（20吨/天） 

维护成本 低（钛材抗腐蚀） 高（频繁更换腐蚀部件） 

五、操作与维护要点

启动流程

系统注水试压→开启循环泵→启动压缩机→逐步提升进料量至20吨/小时。

日常维护

化学清洗：每季度用5%硝酸循环清洗钛管，恢复传热效率。