MVR蒸發(fā)器的設(shè)計與選型秘笈

日期: 2020-08-11 作者: 環(huán)諾

摘要：與傳統(tǒng)的利用工業(yè)蒸汽加熱的多效蒸發(fā)設(shè)備不同，MVR蒸發(fā)器利用電能與機械能將二次蒸汽重新利用，轉(zhuǎn)化為物料加熱的原動力，有效減少了一次蒸汽使用量，同時，也顯著降低了企業(yè)的運行成本。

一、MVR蒸發(fā)技術(shù)簡介

MVR是蒸汽機械再壓縮（Mechanical Vapor Recompression）的簡稱，是一種主要應(yīng)用于制藥行業(yè)的新型高效節(jié)能蒸發(fā)設(shè)備，該設(shè)備采用低溫與低壓汽蒸技術(shù)和清潔能源為能源產(chǎn)生蒸汽，將媒介中的水分離出來，是國際先進的蒸發(fā)技術(shù)，是替代傳統(tǒng)蒸發(fā)器的升級換代產(chǎn)品。MVR蒸發(fā)器不同于普通單效降膜或多效降膜蒸發(fā)器，MVR為單體蒸發(fā)器，集多效降膜蒸發(fā)器于一身，根據(jù)所需產(chǎn)品濃度不同采取分段式蒸發(fā)，即產(chǎn)品在第一次經(jīng)過效體后不能達到所需濃度時，產(chǎn)品在離開效體后通過效體下部的真空泵將產(chǎn)品通過效體外部管路抽到效體上部再次通過效體，然后通過這種反復(fù)通過效體以達到所需濃度。

二、MVR蒸發(fā)器工作原理

MVR蒸發(fā)系統(tǒng)的主要運行原理（如圖）：蒸發(fā)產(chǎn)生的低溫位二次蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮，把電能轉(zhuǎn)換成熱能，蒸汽的溫度、壓力與熱焓提高，蒸汽重新進入蒸發(fā)器的加熱室，作為熱源將料液維持在沸騰狀態(tài)，蒸汽本身則冷凝成水。該原理使原本要廢棄的蒸汽得到了充分的利用，回收的汽化潛熱提高了熱效率，因此，除設(shè)備啟動外，整個蒸發(fā)過程中無需新的工業(yè)蒸汽。

三、MVR蒸發(fā)技術(shù)特點

作為一種新型節(jié)能技術(shù)，MVR蒸發(fā)器具有如下技術(shù)特點：（1）低能耗、低運行費用。理論上，使用MVR蒸發(fā)器比傳統(tǒng)蒸發(fā)設(shè)備可節(jié)省80%以上的能源；實際上，蒸發(fā)1000kg水分所需的能量僅為是傳統(tǒng)蒸發(fā)器的1/6到1/5（注：當(dāng)物料不同時，能耗有所改變），其運行成本也顯著降低，一般只有傳統(tǒng)蒸發(fā)器的35~50%。（2）設(shè)備緊湊，占地面積小。與多效蒸發(fā)相比，可以減少50%以上的占地面積。（3）配套公用工程少。MVR的加熱室就是蒸汽冷凝器，它無需單獨設(shè)置蒸汽冷凝器以及龐大的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，可以節(jié)省90%以上的冷卻水。（4）主要使用電能。除設(shè)備啟動階段需要少量工業(yè)蒸汽加熱外，正常運行過程中只需要清潔型的電能，而無需工業(yè)蒸汽。（5）運行平穩(wěn)、自動化程度高。MVR系統(tǒng)通過DCS/PLC、工業(yè)計算機與組態(tài)軟件的形式來控制系統(tǒng)溫度、壓力與轉(zhuǎn)速等，保持系統(tǒng)蒸發(fā)平衡。（6）采用單級真空蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度低（45~85℃ ），特別適用于熱敏性物料蒸發(fā)的濃縮。

四、MVR蒸發(fā)器設(shè)計選型

▲MVR前后處理工藝P&ID 低沸點物脫除過程

▲MVR前后處理工藝P&ID 生化過程

▲MVR前后處理工藝P&ID 濕式氧化Model

▲MVR前后處理工藝P&ID 酸回收處理過程

▲MVR前后處理工藝P&ID 脫氨過程

▲MVR前后處理工藝P&ID萃取過程

根據(jù)以上設(shè)計圖紙，我們對MVR的選型提供以下參考建議：（1）溶液的粘度以及蒸發(fā)過程中溶液粘度的變化范圍，是影響MVR設(shè)計首要考慮的因素。（2）長時間受熱易分解、易聚合以及易結(jié)垢的溶液蒸發(fā)時，應(yīng)采用滯料量少、停留時間短的蒸發(fā)器。（3）對蒸發(fā)時有晶體析出的溶液應(yīng)采用強制循環(huán)蒸發(fā)器。（4）易發(fā)泡的溶液在蒸發(fā)時會生成大量層層重疊不易破碎的泡沫，充滿了整個分離室后即隨二次蒸汽排出，不但損失物料，而且污染冷凝器。蒸發(fā)這種溶液宜采用強制循環(huán)蒸發(fā)器或降膜式蒸發(fā)器。（5）蒸發(fā)腐蝕性溶液時，加熱管應(yīng)采用特殊材質(zhì)制成，或內(nèi)壁襯以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用直接接觸式蒸發(fā)器。（6）無論蒸發(fā)何種溶液，蒸發(fā)器長久使用后，傳熱面上總會有污垢生成。垢層的導(dǎo)熱系數(shù)小，因此對易結(jié)垢的溶液，應(yīng)考慮選擇便于清洗或溶液循環(huán)速度大的蒸發(fā)。（7）溶液的處理量也是選型應(yīng)考慮的因素。根據(jù)處理量選擇合理的蒸發(fā)器與效數(shù)。

五、壓縮機的選型建議