負(fù)壓蒸發(fā)工藝性能研究  1、負(fù)壓蒸發(fā)工藝與常壓蒸發(fā)參數(shù)對(duì)照及其工藝流程種類、特點(diǎn)    負(fù)壓蒸發(fā)工藝與常壓蒸發(fā)參數(shù)對(duì)照    工藝參數(shù)                     負(fù)壓蒸發(fā)工藝            常壓蒸發(fā)工藝 混合油濃度（%）                  20                      20 混合油進(jìn)入一蒸溫度（℃）          40                      40 一蒸后混合油濃度（%）            70                      70 一蒸時(shí)壓力（kPa）                 47                      100 一蒸溫度（℃）                    53                      80 加熱蒸汽壓力（kPa）               150                     300 二蒸后混合油濃度（%）            85                      90 二蒸時(shí)壓力（kPa）                 100                     100 二蒸溫度（℃）                    93                      110 加熱蒸汽壓力（kPa）               250                     400 汽提后濃度（%）                  99.8                     99.8 汽提時(shí)壓力（kPa）                 35                      100 汽提時(shí)溫度（℃）                  95                      125 加熱蒸汽壓力（kPa）               300                     600  工藝流程特點(diǎn)及種類  1） 蒸發(fā)溫度低，二次蒸汽利用率高，可以大大降低蒸汽消耗； 2） 浸出毛油色澤淺、質(zhì)量好，可以降低煉耗； 3） 尾氣處理工藝完善，可以大大降低溶劑消耗；  4） 冷凝負(fù)荷相對(duì)減少，傳熱效率高，所需傳熱面積減少，可以節(jié)省設(shè)備投資。  典型的流程主要有兩種，第一種是：第一蒸為負(fù)壓蒸發(fā)，利用濕粕脫溶的二次蒸汽作熱源；第二蒸為常壓蒸發(fā)，利用新鮮蒸汽為熱源；汽提毛油干燥均為負(fù)壓。第二種是全負(fù)壓蒸發(fā)即：第一、第二蒸發(fā)在同一負(fù)壓下進(jìn)行，第一蒸發(fā)利用濕粕脫溶的二次蒸汽作熱源，第二蒸發(fā)為負(fù)壓，利用新鮮蒸汽為熱源；汽提毛油干燥在更高的真空度下進(jìn)行。 2、負(fù)壓蒸發(fā)工藝具有節(jié)能性 2.1 理論分析  常壓下第一蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度為80℃，其蒸發(fā)后的混合油濃度為70%，這樣用蒸脫機(jī)的二次蒸汽（溫度為80～85℃）不能加熱第一蒸發(fā)器，因?yàn)闇囟炔钶^小。  如果第一蒸發(fā)器采用負(fù)壓蒸發(fā)，其真空度為47kPa，混合油濃度為70%時(shí)，其中溶劑的蒸發(fā)溫度為53℃，這樣用蒸脫機(jī)的混合汽體可作為加熱熱源，其溫度差為27～32℃，只要蒸發(fā)設(shè)備充分合理，正常蒸發(fā)就有可能。按300 t/d大豆浸出油廠生產(chǎn)量計(jì)算，其主要工藝參數(shù)見(jiàn)下表。  300 t/d大豆浸出油廠主要工藝參數(shù)  混合油量（濃度為20%）                          9375 kg/h 混合油中油脂量                                  1875 kg/h 混合油中溶劑量                                  7500 kg/h 第一蒸發(fā)器蒸出的溶劑量                          6697 kg/h 第一蒸發(fā)器整除溶劑所須蒸汽量（0.3MPa）          1995 kg/h 

第一蒸發(fā)器加熱蒸汽所釋放的潛熱熱能              1200 kW·h  若濕粕含溶按35%計(jì)算蒸脫機(jī)蒸烘這樣的濕粕所產(chǎn)生的二次蒸汽量見(jiàn)下表。  濕粕脫溶的工藝參數(shù)    濕粕量                              16346 kg/h 濕粕中含溶                          5721 kg/h 蒸發(fā)溶劑所須直接蒸汽                1287 kg/h 混合汽體中水蒸氣量                  1051 kg/h 混合汽體中溶劑蒸汽量                5721 kg/h 混合汽體冷凝釋放潛熱熱量            1443 kW·h  因此，蒸脫機(jī)的二次蒸汽冷凝所放出的熱量大于一蒸加熱蒸汽所放出的潛熱，那么用蒸脫的二元汽體加熱一蒸混合油是有富余的，也就是一蒸蒸發(fā)完全不用新鮮水蒸汽，這樣節(jié)約第一蒸發(fā)器的加熱爭(zhēng)氣量1995 kg/h。  另外，因降低加熱蒸汽的飽和壓力，汽化潛熱增加而減少的熱量損失也考慮在內(nèi)（0.6MPa的汽化潛熱：2082kJ/kg，0.4 MPa的汽化潛熱：2130kJ/kg）。這樣因降低蒸汽壓力而節(jié)約蒸汽量可以計(jì)算出來(lái)：蒸發(fā)系統(tǒng)所須加熱蒸汽總量為2910 kg/h，這部分的量相當(dāng)于節(jié)約蒸汽66 kg/h和上述節(jié)約第一蒸發(fā)器的加熱蒸汽量相加，節(jié)約蒸汽總量為2060 kg/h。  該負(fù)壓蒸發(fā)工藝中所采用的真空設(shè)備是用兩臺(tái)蒸汽噴射泵，其型號(hào)及耗汽量見(jiàn)下表。  蒸汽噴射泵的蒸汽消耗量  名稱         型號(hào)                耗汽量 低位真空泵    ezp(110+110)         175 高位真空泵    ezp(130+350)         230 合計(jì)                              405  綜合分析：負(fù)壓蒸發(fā)工藝節(jié)約蒸汽量為節(jié)約蒸汽總量減去噴射泵所耗的蒸汽量，即節(jié)約蒸汽為1656 kg/h，平均到加工每噸油料生胚節(jié)約蒸汽量為133kg/t，和國(guó)家二級(jí)企業(yè)用汽標(biāo)準(zhǔn)相比節(jié)約蒸汽量為25%，冷凝這部分蒸汽需要的循環(huán)水量為 14.8m3/h（按溫度差10℃計(jì)）。  負(fù)壓蒸發(fā)工藝中由于采用負(fù)壓，某些液體流動(dòng)的部位增加液體泵，這樣就增加了電力消耗，其電力增加見(jiàn)下表。  常壓和負(fù)壓用電比較  常壓蒸發(fā)                          負(fù)壓蒸發(fā)   P101                          0                               4.5 P102                          0                               3  P103                          0                               4.5 P104                          0                               3 循環(huán)水                7.6kW(節(jié)約用水折合)                     0 合計(jì)                          7.6                             15 增加裝機(jī)容量          7.4Kw(折算耗電量0.4kW·h/t   理論計(jì)算負(fù)壓蒸發(fā)比常壓蒸發(fā)節(jié)約蒸汽133kg/t，折合標(biāo)準(zhǔn)煤22kg/t，負(fù)壓蒸發(fā)工藝比常壓蒸發(fā)工藝裝機(jī)容量多7.4kW，折合耗電量 0.4kW·h/t；浸出油廠的總能量中蒸汽的消耗量占三分之二，因此節(jié)約蒸汽的消耗量是浸出油廠的關(guān)鍵，理論上設(shè)計(jì)節(jié)能工藝是非常必要的。  2.2  實(shí)際消耗量的測(cè)定  浸出工藝實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 

                實(shí)測(cè)負(fù)壓蒸發(fā)   實(shí)測(cè)常壓蒸發(fā)   負(fù)壓工藝比常壓工藝節(jié)約  平均誤差                   工藝指標(biāo)        工藝指標(biāo)        實(shí)測(cè)值    理論值     （%） 耗煤（kg/t）          93             118             25        22         6 耗電(kW·h/t)         32.5           32              -0.5       -0.4        6.4 耗水(kg/t)             2700          3600             900       1100       10  從表中可以看出，實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與理論分析數(shù)據(jù)的趨勢(shì)是一致的，只是數(shù)值上有差別而已。煤耗上的誤差較小，電的消耗相差也不大，而水的消耗較大，主要是理論計(jì)算熱損失功率的參數(shù)選擇不準(zhǔn)。   3、操作真空度的選擇  從理論上說(shuō)，系統(tǒng)的真空度越高，混合油的沸點(diǎn)越低，蒸發(fā)所須的熱量越少，這是人們所需要的。另外一方面，系統(tǒng)的真空度越高，溶劑的露點(diǎn)也越低，即蒸發(fā)產(chǎn)生的溶劑蒸汽冷凝變成液體的溫度也越低，也就是說(shuō)冷卻水的溫度要低。下表是不同溫度下正己烷的飽和蒸汽壓。例如當(dāng)初始冷卻水溫度為30℃時(shí)，則系統(tǒng)的極限真空度只能達(dá)到101-28=73kPa。事實(shí)上，要使冷凝液溫度接近初始冷卻水溫度，需要很大的冷卻水量和很大的冷凝面積，通常冷凝液的溫度在 35～40℃；另外，由于工業(yè)上所使用的浸出溶劑還含有一部分低沸點(diǎn)組分，使得溶劑最初蒸發(fā)時(shí)，蒸汽壓更大，這樣在實(shí)際中可達(dá)到的真空度僅在60kPa左右。因此混合油蒸發(fā)時(shí)的真空度主要由冷卻水溫度和冷卻水量決定，在自然條件允許的情況下，第一、第二蒸發(fā)器的真空度可以適當(dāng)高些，但沒(méi)有必要刻意去追求，如果真空度低于51kPa時(shí)，則應(yīng)查找原因。由于機(jī)械真空泵體積大，噪音大，振動(dòng)大，排出的尾氣溫度高，不清潔（含機(jī)械油煙），尾氣不宜處理，安全上更不允許；水噴射泵和水環(huán)式真空泵都存在用水量大，水中夾帶的溶劑不易回收的問(wèn)題；只有單級(jí)蒸汽噴射泵體積小易布置，用汽量小，排出的氣體清潔，較易處理。因此，在混合油負(fù)壓蒸發(fā)中，一般都選用蒸汽噴射泵。  正己烷在不同溫度下的飽和蒸汽壓  溫度（℃）          0      5     10    15     20     25     30      35      40 飽和蒸汽壓（kPa）   6.3    8 .5   10.7   13.3    17.3   21.3    28.2    32.0    38.7   4、抽出尾氣的處理  從混合油蒸發(fā)系統(tǒng)抽出的氣體主要為不凝性的空氣和未凝結(jié)的溶劑氣體，在蒸汽噴射泵的混合腔內(nèi)與拉瓦爾噴嘴噴出的蒸汽混合壓縮后排出。混合氣體攜帶了較多的熱量，具有利用的價(jià)值。因此處理的方法有下面幾種：一是可以直接排入列管式冷凝器冷凝（因須回收溶劑故不能采用水接觸式的大氣冷凝器）；二是作為輔助加熱熱源，如FEC公司將其作為廢水蒸煮罐的部分熱源，蒸發(fā)出的溶劑蒸氣匯聚到蒸脫機(jī)的蒸汽中進(jìn)入到第一蒸發(fā)器的殼程；美國(guó)皇冠公司則直接通入第一蒸發(fā)器的殼程；三是排入真空度較低的冷凝器，以便在吸入口形成更高的負(fù)壓。正因?yàn)橛泻竺孢@些相互配合的處理手段，所以我們沒(méi)有必要去刻意提高蒸發(fā)器的真空度。 5、換熱面積的配備  混合油蒸發(fā)實(shí)質(zhì)上是傳熱的化工單元操作，因此，換熱面積的配備是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行的關(guān)鍵。這些面積包括蒸發(fā)器的面積和冷凝器的面積。它們主要會(huì)涉及三個(gè)方面的因素：一是工藝路線和工藝操作參數(shù)，如冷熱介質(zhì)的組合方式、系統(tǒng)真空度、每級(jí)蒸發(fā)后混合油濃度，不同的工程公司，其操作參數(shù)不盡相同，所選擇的各傳熱設(shè)備的面積也就不會(huì)一樣，好的工藝線路不僅可以冷熱流體的能量相互利用，還可以節(jié)省不少的換熱面積。又如，再新鮮冷卻水溫高的地方，因冷卻推動(dòng)力減少，即使浸出規(guī)模相同，而冷凝面積要略大一些。二是物料衡算和熱量衡算，浸出工藝涉及到的物料種類較多，各種物料的物性參數(shù)不一定都是

常數(shù)，而且又不太齊全，因此一份有使用價(jià)值的工藝計(jì)算需要經(jīng)過(guò)理論和實(shí)踐的多次反復(fù)。只有準(zhǔn)確掌握了各傳熱設(shè)備的熱負(fù)荷和影響熱負(fù)荷的主要因素，在配備面積時(shí)才可以做到有的放矢；三是總傳熱系數(shù)k的取值和校核，在不同的操作狀態(tài)下，各種傳熱介質(zhì)間的總傳熱系數(shù)也不是一個(gè)固定值，k值的取值既要有依據(jù)又不能過(guò)于保守，當(dāng)規(guī)模大時(shí)，k值可以取大一點(diǎn)，規(guī)模小時(shí)，k值應(yīng)取小一點(diǎn)。在有條件時(shí)，k值可以從實(shí)際運(yùn)行的生產(chǎn)線上采集參數(shù)進(jìn)行測(cè)算，用這種方式測(cè)得的k值具有較大的參考價(jià)值。 6、冷卻水的配置  一是冷卻水量的供給，在大型浸出車間，冷卻水用量較大，一般都在每小時(shí)幾百上千噸，因此最好選用循環(huán)用水，這樣循環(huán)水的進(jìn)水溫度25～32℃，不至于使溶劑冷凝液的溫度太高以影響蒸發(fā)所需的真空。循環(huán)水量的確定可以先根據(jù)熱量衡算得出總的傳熱負(fù)荷再選擇溫度差：南方6℃以下；北方6～8℃。二是進(jìn)水方式即采用并聯(lián)進(jìn)水或是串聯(lián)進(jìn)水。在并聯(lián)進(jìn)水時(shí)，由于冷卻水通過(guò)每一個(gè)冷凝器的壓力降不一定相同，水量很難分配均勻；另外即使分配均勻，根據(jù)熱量衡算計(jì)算的水量也達(dá)不到有效傳熱所需要的雷諾數(shù)。所謂串聯(lián)進(jìn)水即是用不少于熱量衡算計(jì)算的總水量依次通過(guò)各冷凝器，這樣通過(guò)每一主冷凝器的水量都是相同的，而總的冷卻水溫差還是6～8℃，當(dāng)然不同冷凝器的溫升是不一樣的。為了更合理使用冷卻水，真空高的冷凝器應(yīng)先通過(guò)，常壓下的冷凝器最后通過(guò)。即使采用串聯(lián)進(jìn)水，還得考慮冷凝器的管程數(shù)以使水梁達(dá)到有效傳熱所需的最低雷諾數(shù)。理論計(jì)算和工程實(shí)踐都已證明串聯(lián)進(jìn)水優(yōu)于并聯(lián)進(jìn)水。 7、真空抽出泵的問(wèn)題      由于蒸發(fā)器和多數(shù)冷凝器在負(fù)壓下工作，器內(nèi)液體的排出要么采用高度差，要么采用泵強(qiáng)制排出。而采用高度差，因溶劑的比重小，安裝高度將很高，且運(yùn)行也不穩(wěn)定。一般采用泵強(qiáng)制排出要優(yōu)越一些。選泵時(shí)重點(diǎn)考慮泵的氣蝕和軸的密封。