欢迎来到清道夫!

X

您确定要下载此文件吗? 您当前betway必威集团:30betway必威集团,本次下载需:20betway必威集团 确认 取消

详情页

您当前的位置:betway官网手机版学堂 > 详情页

甘氨酸溶液MVR蒸发浓缩技术方案--河北xx生物科技有限公司

  • 来源:清道夫
  • 时间:2018-05-31
甘氨酸溶液MVR蒸发浓缩技术方案--河北xx生物科技有限公司     2016.06.12
设计方:新乡市双诚betway官网手机版设备有限公司     设计:王浩杰;0373-3808863  15138635771地址:河南省新乡市凤泉区西玛大道101号       网址:http://www.xxschb.com1 项目概况1.1 概况    河北xx生物科技有限公司是一家集生产加工、经销批发的有限责任公司。主营产品:甘氨酸等。在生产甘氨酸过程中需要将低浓度甘氨酸溶液进行浓缩结晶,使用方计划采用MVR蒸发浓缩方式,设计方由此展开方案设计。1.2 适用标准与规范1.非标设备GB151-2014《热交换器》JB/T4710-2005《钢制塔式容器》NB/T47003.1-2009《钢制焊接常压容器》JB/T4731-2005 《钢制卧式容器》HG20580-1998 《钢制化工容器设计基础规定》HG20581-1998 《钢制化工容器材料选用规定》HG20582-1998 《钢制化工容器强度计算规定》HG20583-1998 《钢制化工容器结构设计规定》HG20584-1998 《钢制化工容器制造技术要求》HG-T20592-20635-2009 《钢制管法兰、垫片、紧固件》JB/T4736-2002 《补强圈》JB/T4712.4-2007 《容器支座》GB/T29463.1-2012 《管壳式换热器用垫片》GB/T983-1995 《不锈钢焊条》GB/T5117-1995 《碳钢焊条》GB/T5118-1995 《低合金钢焊条》HG/T21514~21535-2005《钢制人孔和手孔》HG21505-1992 《组合式视镜》HG/T21619~620-1986 《视镜》、《带颈视镜》HG20652-1998 《塔器设计技术规定》HG/T21618-1998 《丝网除沫器》HG/T21574-2008 《设备吊耳》GB/T12459-2005 《钢制对焊无缝管件》GB50316-2008 《工业金属管道设计规范》2.机泵API610 《石油、化工和天然气工业用离心泵》API682 《离心泵和旋转泵的轴密封系统》GB3215 《炼油厂、化工及石油化工流程用离心泵通用技术条件》GB3216 《离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法》GB/T5656 《离心泵技术条件(Ⅱ类)》GB/T3214 《水泵流量的测定方法》GB13006 《离心泵、混流泵和轴流泵汽蚀余量》GB13007 《离心泵效率》JB/T7255-2006 《水环式真空泵和水环压缩机》JB/T8097 《泵的振动测量与评价方法》JB/T8098 《泵的噪声测量与评价方法》JB/T4297 《泵产品涂漆技术条件》JB/T6879 《离心泵铸件过流部位尺寸公差》GB2100 《不锈耐酸钢铸件技术条件》3.管道、管件阀门与法兰GB/T8163-2008 《输送流体用无缝钢管》GB/T14976-2012 《流体输送用不锈钢无缝钢管》HG-T20592-20635-2009 《钢制管法兰、垫片和紧固件》JB/T2769-2008 《阀门零部件螺纹法兰》HG20553-2011 《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列(公制II 系列)》注:机组与用户交接处的所有配对法兰采用“HG20615-2009”标准,以方便管道的焊接和安装4.电动机及电气设备GB755-2000 《旋转电机基本技术要求》GB50054-2011 《低压配电设计规范》GB50058-2014 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》5.仪表GB50093-2002 《工业自动化仪表工程施工及验收规范》HG/T20505-2000 《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》HG/T20507-2000 《自动化仪表选型设计规定》HG/T20511-2000 《信号报警,安全连锁系统设计规定》HG/T20512-2000 《仪表配管配线设计规定》HG/T20513-2000 《仪表系统接地设计规定》HG/T21581-2012 《自控安装图册》SH 3005-2003 《石油化工自动化仪表选型设计规范》SH/T 3018-2003 《石油化工安全仪表系统设计规范》HG-T 20512-2000 《仪表配管配线设计规定》GB 50093-2013 《自动化仪表工程施工及质量验收规范》1.3 设计原则处理工艺确保排放水质满足客户要求,可重复利用。处理工艺设施运行稳定,有较宽的操作范围,能适应水量变化的需要。选用材料有良好的耐腐蚀性。处理工艺设施自动化程度高,安装、操作、运行及维护简单。设施结构紧凑,占地面积少。满足工艺要求的条件下,尽可能降低投资成本和运行成本。1.4设计工艺参数
序号参  数  名 称单位工  艺  参  数
1物料名称甘氨酸溶液 
2物料沸点升高10
3进料浓度%甘氨酸20%、 氯化铵0.5%  
4进料温度20  
5额定处理量t/h3.5左右
6要求蒸发温度  85(物料具有热敏性)
7备注换热器材质用TA2,与物料接触的材质用316L, 与蒸汽或蒸馏水接触的材质用SS304。  
2 设计方案2.1 MVR蒸发原理2.1.1 MVR简介MVR是蒸汽机械再压缩技术的简称。MVR是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量,从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。早在60年代,国外就已成功的将该技术用于化工、食品、医药、海水淡化及污水处理等领域。在MVR蒸发系统中,蒸发产生的低温二次蒸汽经压缩机压缩,把电能转换成热能,使蒸汽的温度、压力提高,热焓增加,然后重新进入蒸发器的加热室作为热源,充分利用蒸汽的潜热,使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则冷凝成水。除开车启动外,整个生产过程中仅需少量生蒸汽。主要利用二次蒸汽,使原来要废弃的二次蒸汽就得到了充分的利用,回收了潜热,提高了热效率,理论上生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效。2.1.2 MVR的特点MVR蒸发系统与多效蒸发相比具有以下优点:(1)    低能耗、低运行费用;从理论上来看,使用MVR蒸发器比传统蒸发器节省75%以上的能源;实际使用中MVR蒸发器的运行成本只有传统蒸发器的50%(当物料不同时,能耗有所改变);(2)    蒸发设备紧凑,占地面积小、所需空间也小。与多效蒸发相比可以减少50%以上的占地面积;(3)    仅需少量冷却水,可以节省90%以上的冷却水,公用工程配套少。(4)   运行平稳,自动化程度高;通过PLC、工业计算机(FA)、组态等形式来控制系统温度、压力、马达转速,保持系统蒸发平衡。(5)    清洁能源,洁净betway官网手机版。MVR蒸发器以电为主,采用的是工业电源,没有二氧化碳排放的问题。(6)    采用单级真空蒸发,蒸发温度低,特别适合热敏性较强的物料,不易使物料变性。采用低温负压蒸发(60~85℃),有利于防止被蒸发物料的高温变性。可以在60℃下蒸发而无需冷冻设备。2.1.3 MVR蒸发器和传统多效蒸发器的比较(1)    能耗低:能源价格不断上升的情况下,电能的价格较平稳,采用MVR蒸发器对企业的竞争力有极大的提升。(2)    自动化程度高:由于设计原理上的限制,传统蒸发器自动化程度都比较低,人工操作量大,而MVR蒸发器可完全实现全自动运行,只有极少的人工操作量。(3)    人力成本低:MVR蒸发器可完全实现自动化运行,仅仅需要极少数的操作工就能满足设备的正常运转。2.2 方案阐述   通过对贵公司提供的样品所做实验进行数据分析,结合我公司以往设计经验,认为较易适合采用升膜强制循环形式的蒸发器;蒸发系统中加热室结合贵公司现有的三台钛材加热室(换热面betway必威集团别为:93㎡、93㎡、73㎡)。   2.2.1方案路线
温度(℃)25507585100
甘氨酸溶解度(g/100g水)2539.154.46067.2

横轴为温度,纵轴为甘氨酸在水中的溶解度从以上图表中可以看出,甘氨酸在水中的溶解度随温度的升高而增大,而且较为明显。经综合考虑,为了使投资成本和运行成本降到最低,本方案将采用MVR升膜蒸发方式。具体的工艺路线如下:
2.2.2 预热预热是MVR蒸发系统中必不可少的一个步骤。通过预热既能充分利用系统的余热,减少系统的能耗,又能保证系统连续稳定运行。20℃的甘氨酸溶液通过进料泵的输送作用,通过预热器(改造现有73㎡钛材换热器)后,进入MVR蒸发系统。在预热器中,甘氨酸溶液与(MVR蒸发系统产生的蒸馏水+车间的蒸汽冷凝水)换热,甘氨酸溶液的温度从20℃上升至85℃左右,蒸馏水温度从95℃下降至30℃左右(因MVR蒸发系统产生的蒸馏水只有2t/h,而MVR的进料量有4.5t/h,单靠系统产生的蒸馏水无法将原料液的温度从20℃提升至85℃,因此需要利用车间已有的蒸汽冷凝水(约2t/h),代替预热时采用蒸汽预热,可减少蒸汽耗量,节约能耗。)。经预热后的甘氨酸溶液进入MVR升膜蒸发器蒸发浓缩。2.2.3 升膜蒸发器升膜蒸发器具有如下优点:试用于蒸发量大、热敏、发粘、发泡物料的蒸发。经预热后的甘氨酸溶液被输送至升膜蒸发器(改造现有两台93㎡钛材换热器,以并联形式共同完成升膜加热)的底部腔内,加热蒸汽在管外冷凝。当原料液受热后沸腾汽化,生成二次蒸汽在管内高速上升,带动料液沿管内壁成膜状向上流动,并不断蒸发汽化,加速流动,汽液混合物进入分离器后分离,浓缩液返回升膜底部腔内,当物料浓度达到设计浓度,通过升膜出料泵转移至冷却结晶釜中。2.2.4 蒸汽流向为了减少液沫夹带,得到较为纯净的蒸馏水。蒸发器在设计上,采用了多种除沫技术。1)   升膜分离器的进气口采用旋风进气的方式。2)   升膜分离器的顶部设有除沫器。升膜蒸发器产生的蒸汽,经汽液分离后进入高速离心压缩机的入口,经压缩机升温升压后,送至升膜蒸发器的通道内,蒸汽通过换热壁与另一通道内流动的甘氨酸溶液换热,蒸汽在板外壁上冷凝成水。冷凝水收集在凝水罐中,经凝水泵输送至预热器中,与甘氨酸溶液换热后,排出MVR蒸发系统。3 自动化控制系统蒸发系统运行方式:全自动,只需配置室监控人员。控制系统由上位机监控部分和控制器组成。用户可通过上位机界面对设备的进料系统、蒸发系统、结晶系统进行控制和监视,包括:设备启停控制、运行模式的切换、相关参数的设置、设备运行状况的监视、故障报警和运行数等,实现系统设备工艺参数实时监视。设备自动运行模式:设备在无故障、参数设置正常的情况下,系统根据液位、温度、压力等信号,控制离心泵和气/电动阀的调节,实现自动运行。在自动运行模式,操作员可以对每一台水泵、阀门进行手动启停操作。控制系统拥有与PLC控制系统通讯的功能,通过PLC可实现对设备的远程监控,包括设备运行状态的监视和相关参数的优化设置。为安全运转,PLC系统可以远程控制设备停车HE 控制启动,但启动需现场人员完成全部安全检查,全部复位,才能指令启动。3.1 主要设备清单
序号名称规格型号材质数量厂家
1.    高速离心压缩机入口温度75℃,饱和温升20℃,过气量2t/h; 导流器、蜗室材质:316L1台中船重工
主电机功率:132kw,380KV 1台
主电机变频器功率:132kw 电压:380kV   1台
2.    蒸发器列管换热器,160㎡TA21台新乡双诚
3.    预热器列管换热器,20㎡TA21台新乡双诚
4.    分离器Φ1600*3000*10316L1台新乡双诚
5.    原液罐Φ2260*3200*14,v=10m3PE(聚乙烯)1台新乡双诚
6.    凝水罐0.2m3碳钢1台新乡双诚
7.    进料泵Q=4.5m3/h,H=20m,P=2.2kw衬四氟1台丰裕泵阀
8.    凝水泵Q=3.2m3/h,H=32m,P=1.5kw碳钢1台
9.    出料泵Q=3m3/h,H=32m,P=2.2kw316L1台
10.   强制循环泵Q=300m3/h,H=2.5m,P=3.4kwTA21台
11.   清洗泵Q=12.5m3/h,H=32m,P=2.2kwSS3041台
12.   真空泵165m3/h,0.097Mpa,P=4kw3041台淄博美卓
13.   清洗罐Φ2260*3200*14,v=10m3PE(聚乙烯)1台新乡双诚
14.   压差液位计量程0~1m膜片材质:钽或SS3042个天康
15.   液位开关 四氟10个
16.   压力变送器量程-0.1~0 bar3043个
17.   温度传感器PT100套管材质TA2或SS3048个
18.   现场压力表量程0~6 bar膜片材质:钽或SS3047个
19.   进料电磁流量计0~7.5m3/h316L1个
20.   出水涡街流量计0~5m3/h3041个
21.   进料调节阀0~7.5m3/h316L1个青云自控
22.   出水调节阀0~5m3/hSS3041个
23.   手动阀门、气动开关阀、管道及管件 316L、3041批上海沪工
24.   上位机组态王6.55组态王1北京亚控
25.   PLCM340系列 1施耐德
26.   空气断路器IC65系列  施耐德
27.   接触器与热继电器LC1与LRE系列  施耐德
28.   工控机联想品牌机  联想
29.   电控、电缆1、所有电缆桥架、线槽及信号线缆、动力电缆
2、压缩空气管道、配件、电缆连接配件
   
30.   保温保温膏   
31.   清洗装置    
32.   钢架    
33.   土建客户制作   
34.   运费    
35.   吊装    
36.   安装和调试    
3.2 设计参数表
序号项目参数
1进料温度(℃)20
2蒸发温度(℃)85
3处理量(kg/h)3500
进料浓度(%)20
蒸馏水量(kg/h)2000
4MVR装置功率(kw)压缩机:132kw(进口 75℃,出口95℃,实际轴功率约112kw) 泵类:15.5kw(实际轴功率约10.8kw)
5总的装机功率(kw)150Kw(380KV)公用 工程
鲜蒸汽耗量(kg/h)100Kg/h(110℃)
车间蒸汽凝水量(m3/h)2.1m3/h(温度≥95℃)
循环水量(m3/h)25m3/h(进水压力≥4bar,温度25℃)
仪表空气耗量(m3/h)1Nm3/h(0.7bar)
3.3 经济性指标(本装置与传统三效比较)
序号项目反渗透+MVR三效备注
1公用工程消耗轴功率kwh1120压缩机轴功率
10.845MVR装置泵轴功率
蒸汽耗量t/h0.10.9补充系统热损失
水耗t/h2560油冷却器、泵轴承冷却、尾气冷凝
仪表空气 M3/h11用于阀门动作,不常用
2小时运营成本电费73.6827电价:0.6元/kwh
汽费18162汽价:180元/t
水费512水价:0.2元/t
合计96.68201 
3MVR年运营费用 (万元)77.3160.88000h
4年节约费用(万元)83.5  
4 设计分工4.1 设计分工4.1.1 使用方1)土建基础设计和建设;2)公用工程设计和建设(包括电、循环水、车间蒸汽凝水、仪表气和蒸汽)(界区为:MVR装置区指定地点)。3)使用方应提供场地和便利条件,并负责现场设备的保管。4)由使用方负责卸货5)配合乙方服务人员工作,并提供生活、工作方便,4.1.2 乙方1)系统工艺设计;2)供货范围内所有设备、电气仪表及控制系统的设计、制造、采购及安装调试;3)土建基础条件图;4)管道支架、电缆桥架及线槽等的设计;5)公用工程条件设计;6)设备钢平台设计和制作;注:甲乙双方可就目前的分工进一步协商。