负压蒸发工艺性能研究  1、负压蒸发工艺与常压蒸发参数对照及其工艺流程种类、特点    负压蒸发工艺与常压蒸发参数对照    工艺参数                     负压蒸发工艺            常压蒸发工艺 混合油浓度（%）                  20                      20 混合油进入一蒸温度（℃）          40                      40 一蒸后混合油浓度（%）            70                      70 一蒸时压力（kPa）                 47                      100 一蒸温度（℃）                    53                      80 加热蒸汽压力（kPa）               150                     300 二蒸后混合油浓度（%）            85                      90 二蒸时压力（kPa）                 100                     100 二蒸温度（℃）                    93                      110 加热蒸汽压力（kPa）               250                     400 汽提后浓度（%）                  99.8                     99.8 汽提时压力（kPa）                 35                      100 汽提时温度（℃）                  95                      125 加热蒸汽压力（kPa）               300                     600  工艺流程特点及种类  1） 蒸发温度低，二次蒸汽利用率高，可以大大降低蒸汽消耗； 2） 浸出毛油色泽浅、质量好，可以降低炼耗； 3） 尾气处理工艺完善，可以大大降低溶剂消耗；  4） 冷凝负荷相对减少，传热效率高，所需传热面积减少，可以节省设备投资。  典型的流程主要有两种，第一种是：第一蒸为负压蒸发，利用湿粕脱溶的二次蒸汽作热源；第二蒸为常压蒸发，利用新鲜蒸汽为热源；汽提毛油干燥均为负压。第二种是全负压蒸发即：第一、第二蒸发在同一负压下进行，第一蒸发利用湿粕脱溶的二次蒸汽作热源，第二蒸发为负压，利用新鲜蒸汽为热源；汽提毛油干燥在更高的真空度下进行。 2、负压蒸发工艺具有节能性 2.1 理论分析  常压下第一蒸发器的蒸发温度为80℃，其蒸发后的混合油浓度为70%，这样用蒸脱机的二次蒸汽（温度为80～85℃）不能加热第一蒸发器，因为温度差较小。  如果第一蒸发器采用负压蒸发，其真空度为47kPa，混合油浓度为70%时，其中溶剂的蒸发温度为53℃，这样用蒸脱机的混合汽体可作为加热热源，其温度差为27～32℃，只要蒸发设备充分合理，正常蒸发就有可能。按300 t/d大豆浸出油厂生产量计算，其主要工艺参数见下表。  300 t/d大豆浸出油厂主要工艺参数  混合油量（浓度为20%）                          9375 kg/h 混合油中油脂量                                  1875 kg/h 混合油中溶剂量                                  7500 kg/h 第一蒸发器蒸出的溶剂量                          6697 kg/h 第一蒸发器整除溶剂所须蒸汽量（0.3MPa）          1995 kg/h 

第一蒸发器加热蒸汽所释放的潜热热能              1200 kW·h  若湿粕含溶按35%计算蒸脱机蒸烘这样的湿粕所产生的二次蒸汽量见下表。  湿粕脱溶的工艺参数    湿粕量                              16346 kg/h 湿粕中含溶                          5721 kg/h 蒸发溶剂所须直接蒸汽                1287 kg/h 混合汽体中水蒸气量                  1051 kg/h 混合汽体中溶剂蒸汽量                5721 kg/h 混合汽体冷凝释放潜热热量            1443 kW·h  因此，蒸脱机的二次蒸汽冷凝所放出的热量大于一蒸加热蒸汽所放出的潜热，那么用蒸脱的二元汽体加热一蒸混合油是有富余的，也就是一蒸蒸发完全不用新鲜水蒸汽，这样节约第一蒸发器的加热争气量1995 kg/h。  另外，因降低加热蒸汽的饱和压力，汽化潜热增加而减少的热量损失也考虑在内（0.6MPa的汽化潜热：2082kJ/kg，0.4 MPa的汽化潜热：2130kJ/kg）。这样因降低蒸汽压力而节约蒸汽量可以计算出来：蒸发系统所须加热蒸汽总量为2910 kg/h，这部分的量相当于节约蒸汽66 kg/h和上述节约第一蒸发器的加热蒸汽量相加，节约蒸汽总量为2060 kg/h。  该负压蒸发工艺中所采用的真空设备是用两台蒸汽喷射泵，其型号及耗汽量见下表。  蒸汽喷射泵的蒸汽消耗量  名称         型号                耗汽量 低位真空泵    ezp(110+110)         175 高位真空泵    ezp(130+350)         230 合计                              405  综合分析：负压蒸发工艺节约蒸汽量为节约蒸汽总量减去喷射泵所耗的蒸汽量，即节约蒸汽为1656 kg/h，平均到加工每吨油料生胚节约蒸汽量为133kg/t，和国家二级企业用汽标准相比节约蒸汽量为25%，冷凝这部分蒸汽需要的循环水量为14.8m3/h（按温度差10℃计）。  负压蒸发工艺中由于采用负压，某些液体流动的部位增加液体泵，这样就增加了电力消耗，其电力增加见下表。  常压和负压用电比较  常压蒸发                          负压蒸发   P101                          0                               4.5 P102                          0                               3  P103                          0                               4.5 P104                          0                               3 循环水                7.6kW(节约用水折合)                     0 合计                          7.6                             15 增加装机容量          7.4Kw(折算耗电量0.4kW·h/t   理论计算负压蒸发比常压蒸发节约蒸汽133kg/t，折合标准煤22kg/t，负压蒸发工艺比常压蒸发工艺装机容量多7.4kW，折合耗电量0.4kW·h/t；浸出油厂的总能量中蒸汽的消耗量占三分之二，因此节约蒸汽的消耗量是浸出油厂的关键，理论上设计节能工艺是非常必要的。  2.2  实际消耗量的测定  浸出工艺实测数据 

                实测负压蒸发   实测常压蒸发   负压工艺比常压工艺节约  平均误差                   工艺指标        工艺指标        实测值    理论值     （%） 耗煤（kg/t）          93             118             25        22         6 耗电(kW·h/t)         32.5           32              -0.5       -0.4        6.4 耗水(kg/t)             2700          3600             900       1100       10  从表中可以看出，实际测量数据与理论分析数据的趋势是一致的，只是数值上有差别而已。煤耗上的误差较小，电的消耗相差也不大，而水的消耗较大，主要是理论计算热损失功率的参数选择不准。   3、操作真空度的选择  从理论上说，系统的真空度越高，混合油的沸点越低，蒸发所须的热量越少，这是人们所需要的。另外一方面，系统的真空度越高，溶剂的露点也越低，即蒸发产生的溶剂蒸汽冷凝变成液体的温度也越低，也就是说冷却水的温度要低。下表是不同温度下正己烷的饱和蒸汽压。例如当初始冷却水温度为30℃时，则系统的极限真空度只能达到101-28=73kPa。事实上，要使冷凝液温度接近初始冷却水温度，需要很大的冷却水量和很大的冷凝面积，通常冷凝液的温度在35～40℃；另外，由于工业上所使用的浸出溶剂还含有一部分低沸点组分，使得溶剂最初蒸发时，蒸汽压更大，这样在实际中可达到的真空度仅在60kPa左右。因此混合油蒸发时的真空度主要由冷却水温度和冷却水量决定，在自然条件允许的情况下，第一、第二蒸发器的真空度可以适当高些，但没有必要刻意去追求，如果真空度低于51kPa时，则应查找原因。由于机械真空泵体积大，噪音大，振动大，排出的尾气温度高，不清洁（含机械油烟），尾气不宜处理，安全上更不允许；水喷射泵和水环式真空泵都存在用水量大，水中夹带的溶剂不易回收的问题；只有单级蒸汽喷射泵体积小易布置，用汽量小，排出的气体清洁，较易处理。因此，在混合油负压蒸发中，一般都选用蒸汽喷射泵。  正己烷在不同温度下的饱和蒸汽压  温度（℃）          0      5     10    15     20     25     30      35      40 饱和蒸汽压（kPa）   6.3    8 .5   10.7   13.3    17.3   21.3    28.2    32.0    38.7   4、抽出尾气的处理  从混合油蒸发系统抽出的气体主要为不凝性的空气和未凝结的溶剂气体，在蒸汽喷射泵的混合腔内与拉瓦尔喷嘴喷出的蒸汽混合压缩后排出。混合气体携带了较多的热量，具有利用的价值。因此处理的方法有下面几种：一是可以直接排入列管式冷凝器冷凝（因须回收溶剂故不能采用水接触式的大气冷凝器）；二是作为辅助加热热源，如FEC公司将其作为废水蒸煮罐的部分热源，蒸发出的溶剂蒸气汇聚到蒸脱机的蒸汽中进入到第一蒸发器的壳程；美国皇冠公司则直接通入第一蒸发器的壳程；三是排入真空度较低的冷凝器，以便在吸入口形成更高的负压。正因为有后面这些相互配合的处理手段，所以我们没有必要去刻意提高蒸发器的真空度。 5、换热面积的配备  混合油蒸发实质上是传热的化工单元操作，因此，换热面积的配备是整个系统稳定高效运行的关键。这些面积包括蒸发器的面积和冷凝器的面积。它们主要会涉及三个方面的因素：一是工艺路线和工艺操作参数，如冷热介质的组合方式、系统真空度、每级蒸发后混合油浓度，不同的工程公司，其操作参数不尽相同，所选择的各传热设备的面积也就不会一样，好的工艺线路不仅可以冷热流体的能量相互利用，还可以节省不少的换热面积。又如，再新鲜冷却水温高的地方，因冷却推动力减少，即使浸出规模相同，而冷凝面积要略大一些。二是物料衡算和热量衡算，浸出工艺涉及到的物料种类较多，各种物料的物性参数不一定都是

常数，而且又不太齐全，因此一份有使用价值的工艺计算需要经过理论和实践的多次反复。只有准确掌握了各传热设备的热负荷和影响热负荷的主要因素，在配备面积时才可以做到有的放矢；三是总传热系数k的取值和校核，在不同的操作状态下，各种传热介质间的总传热系数也不是一个固定值，k值的取值既要有依据又不能过于保守，当规模大时，k值可以取大一点，规模小时，k值应取小一点。在有条件时，k值可以从实际运行的生产线上采集参数进行测算，用这种方式测得的k值具有较大的参考价值。 6、冷却水的配置  一是冷却水量的供给，在大型浸出车间，冷却水用量较大，一般都在每小时几百上千吨，因此最好选用循环用水，这样循环水的进水温度25～32℃，不至于使溶剂冷凝液的温度太高以影响蒸发所需的真空。循环水量的确定可以先根据热量衡算得出总的传热负荷再选择温度差：南方6℃以下；北方6～8℃。二是进水方式即采用并联进水或是串联进水。在并联进水时，由于冷却水通过每一个冷凝器的压力降不一定相同，水量很难分配均匀；另外即使分配均匀，根据热量衡算计算的水量也达不到有效传热所需要的雷诺数。所谓串联进水即是用不少于热量衡算计算的总水量依次通过各冷凝器，这样通过每一主冷凝器的水量都是相同的，而总的冷却水温差还是6～8℃，当然不同冷凝器的温升是不一样的。为了更合理使用冷却水，真空高的冷凝器应先通过，常压下的冷凝器最后通过。即使采用串联进水，还得考虑冷凝器的管程数以使水梁达到有效传热所需的最低雷诺数。理论计算和工程实践都已证明串联进水优于并联进水。 7、真空抽出泵的问题      由于蒸发器和多数冷凝器在负压下工作，器内液体的排出要么采用高度差，要么采用泵强制排出。而采用高度差，因溶剂的比重小，安装高度将很高，且运行也不稳定。一般采用泵强制排出要优越一些。选泵时重点考虑泵的气蚀和轴的密封。