MVR技术在葡萄糖酸钠蒸发结晶中的研究与应用

第19期崔光水，等：MVR技术在葡萄糖酸钠蒸发结晶中的研究与应用·75·MVR技术在葡萄糖酸钠蒸发结晶中的研究与应用崔光水，郝蓝萍，胡宗智，李贵伶，郭蕙云，张伟(1．山东凯翔生物化工股份有限公司，山东日照262300；2．石家庄华方机械设备有限公司，河北石家庄050000；3．江苏金通灵流体机械科技股份，江苏南通226001)摘要：本文介绍了MVR技术原理以及与多效蒸发设备比较具有的节能优势，并根据葡萄糖酸钠溶液的沸点升高试验进行MVR技术中的关键设备蒸汽压缩机进行选型，确定了葡萄糖酸钠蒸发结晶的工艺方案为：预蒸发和结晶蒸发两段。在预蒸发工艺中确定蒸汽压缩机的饱和温升为18℃，结晶蒸发工艺中确定蒸汽压缩机的饱和温升为20~C，并依此设计MVR蒸发结晶工艺参数，选择国产蒸汽压缩机为核心设备。关键词：MVR技术；蒸汽压缩机；结晶蒸发；沸点升高中圈分类号：TQ921．2文献标识码：A文章编号：1008-021X(2016)19-0075一o4葡萄糖酸钠在工业上用途十分广泛，葡萄糖酸钠可以在建筑、纺织印染和金属表面处理以及水处理等行业作高效螯合剂，钢铁表面清洗剂，玻瓶清洗剂，电镀工业铝氧着色，在混凝土行业用作高效缓凝剂、高效减水剂等。在葡萄糖酸钠生产中，蒸发结晶工艺是主要的耗能工序，该工艺的耗能占总耗能的60％以上。利用MVR技术可使二次蒸汽作为热源循环使用，替代绝大部分生蒸汽，提高二次蒸汽利用效率，节约蒸汽用量，可有效降低生产成本，具有良好的经济效益。MVR技术在国外许多行业都有涉及，如食品和饮料工业(牛奶、乳清、糖各类果汁的浓缩)、化学工业、制盐工业(盐溶液的蒸发)、环保技术(废水的浓缩)等，并逐步替代传统浓缩蒸发设备⋯。国内乳品行业的第一套MVR蒸发浓缩设备于2013年在陕西进行施工安装，对于未来国内乳制品加工的浓缩工艺发展有着重要的指导意义。2010年国家发改委已将MVR技术列入第三批国家重点节能技术推广目录。1MVR技术的优势1．1MVR技术的原理机械蒸汽再压缩技术(MechanicalVaporRecompression，MVR)是一种高效节能环保技术，该技术主要通过重新利用蒸发器内产生的二次蒸汽能量，达到减少对外界能源需求目的。具体过程是将蒸发过程中产生的二次蒸汽经过压缩机压缩(介质一般是水蒸气)，温度、压力上升，热焓值增加，用于补充或完全取代新鲜蒸汽为热源，实现潜热的持续循环使用J。新鲜蒸汽仅用于补充热损失和补充进出料热焓，大幅度降低蒸发器对外来新鲜蒸汽的消耗。提高了热效率，降低了能耗，避免使用外部蒸汽和锅炉。MVR技术的工艺原理如图1。浓缩液图1MVR技术原理图1．2技术优势在葡萄糖酸钠蒸发结晶工艺中，传统的多效蒸发器是利用生蒸汽加热到沸点后生成的二次高温蒸汽进入到下一蒸汽器后作为热源加热此蒸发器内的料液，直至进入到末效蒸发器收稿日期：2016—07—11基金项目：2014年山东省第四批技术创新项目(201440511004)作者简介：崔光水(1964一)，男，山东日照人，工程师，主要从事生物化工技术与新产品开发；通讯作者：田延军(1973一)，男，山东济南人，研究员，研究方向为新型发酵产品开发。、·76·山东化工SHAND0NGCHEMICALINDUSTRY2016年第45卷内。在给末效加热后的二次蒸汽，仍然温度较高，含有大量的热值，需要通过循环水进行冷却后，再通过冷却塔的喷淋冷却作用将热量释放到大气中，不但消耗新鲜蒸汽，同时冷却塔消耗大量循环水以及电能(泵)运行，造成三重浪费。用MVR技术进行蒸发结晶，只在开车时需要较大量的生蒸汽，而在连续蒸发运行时只补充少量的生蒸汽，从而大幅度降低蒸发器的生蒸汽消耗，达到节能目的。MVR蒸发器采用高效的离心压缩机提供来维持蒸发稳定，压缩机提供20℃温差，其压缩机总能耗相比传统的多效蒸发器要低得多，极大的降低了处理每吨水的能耗。强制循环换热器的串联模式可使强制循环泵的流量减少一半，降低了能耗。MVR系统内部采用低温蒸发和高效除沫器、折流式通道除雾装置可以有效的防止了泡沫夹带料液的现象，同时也大大降低了蒸发出冷凝水中含低沸点有机物的量。MVR主要运行费用为驱动压缩机的电能，由于电能是清洁能源，因此，MVR蒸发器真正达到了“零”污染的排放。在葡萄糖酸钠工业生产中，以四效蒸发器进行蒸发结晶为例，与MVR技术进行能耗对比，具体数据如表1。表1能耗对比表通过以上数据可以看出，若企业采用MVR技术进行葡萄糖酸钠的蒸发结晶技术该改造后，以32t／h的蒸发量计算，每年可节约资金500万元。2MVR蒸发器的选择2．1压缩机的选择其核心设备压缩机的研究与制造一直被德国Piller等公司垄断。20世纪后国内关于MVR蒸发器的研究明显增多。国产压缩机多为高速离心式，具有径向离心叶轮、低稠度扩压器以及进