MVR蒸发器工艺操作规程

MVR蒸发器工艺操作规程

第一部分原理

MVR蒸发器不同于普通单效降膜或多效降膜蒸发器，MVR为单体蒸发器，集多效降膜蒸发器于一身，根据所需产品浓度不同采取分段式蒸发，即产品在第一次经过效体后不能达到所需浓度时，产品在离开效体后通过效体下部的真空泵将产品通过效体外部管路抽到效体上部再次通过效体，然后通过这种反复通过效体以达到所需浓度。

效体内部为排列的细管，管内部为产品，外部为蒸汽，在产品由上而下的流动过程中由于管内面积增大而是产品呈膜状流动，以增加受热面积，通过真空泵在效体内形成负压，降低产品中水的沸点，从而达到浓缩，产品蒸发温度为60℃左右。

产品经效体加热蒸发后产生的冷凝水、部分蒸汽和给效体加热后残余的蒸汽一起通过分离器进行分离，冷凝水由分离器下部流出用于预热进入效体的产品，蒸汽通过风扇增压器进行增压（蒸汽压力越大温度越高），而后经增压的蒸汽通过管路汇合一次蒸汽再次通过效体。

设备启动时需一部分蒸汽进行预热，正常运转后所需蒸汽会大幅度减少，在风扇增压器对二次蒸汽加压的过程中由电能转化为蒸汽的热能，所以设备运转过程中所需蒸汽减少，而所需电量大幅增加。

产品在效体流动的整个过程中温度始终在60℃左右，加热蒸汽与产品之间的温度差也保持在5—8℃左右，产品与加热介质之间的温度差越小越有利于保护产品质量、有效防止糊管。

产品的浓缩度在50%左右时仅MVR蒸发器就能完成

第二部分工艺流程说明

1、物料走向

①进料：上游工艺产生的硫酸钠原液送至本系统原料缓冲罐T01中，

由进料泵P01打入蒸发系统。5t/h 25℃5%的硫酸钠溶液从原料缓冲罐T01出来，由进料泵P01打入板式换热器，硫酸钠溶液在蒸馏水板换HE01和鲜蒸汽板换HE02内分别与系统产生的3.5t/h

102℃的蒸馏水和200kg/h 120℃的鲜蒸汽进行换热，温度达到

92℃后，进入降膜换热器HE03进行蒸发浓缩。

②蒸发时，5t/h的进料液在一体式二效降膜蒸发器HE03内与经压缩

机升温升压后的二次蒸汽换热，进行蒸发浓缩，物料通过降膜循环泵P03、P04打循环，蒸发的蒸汽在分离器SE01内气液分离后进入压缩机C01升温升压；分离后的浓缩液进入分离器底部，一部分进入降膜蒸发器底部储液段打循环，一部分通过二效转料阀转去强制循环蒸发器继续蒸发浓缩。经过降膜蒸发器的蒸发浓缩，溶液中硫酸钠浓度由5%浓缩到25.8%。

③含硫酸钠25.8%物料在强制循环蒸发器HE04内与经压缩机升温升

压后的二次蒸汽换热，继续蒸发浓缩，然后进入结晶分离器SE02内气液分离，浓缩液进入分离器底部经强制循环泵P05打循环，二次蒸汽往上，汽液分离后与降膜分离器产生的二次蒸汽汇合进入压缩机C01入口。达到设计浓缩比后，经出料泵P06将含结晶浓缩液打出系统外。浓缩液1500kg/h中含有167kg的硫酸钠盐，和1333kg的饱和液体。

2、水汽走向

①降膜分离器SE01和结晶分离器SE02在蒸发的过程中产生的3.5t/h

90℃二次蒸汽经过压缩机C01升温升压后达到102℃，去强制循环蒸发器HE04的壳程，然后进入降膜蒸发器HE03壳程，二次蒸汽与管程内的物料换热后冷凝成水排出系统，管程内的物料蒸发或者升温。冷凝水量为3.5t/h，温度约为102℃。

②200kg/h 120℃鲜蒸汽在鲜蒸汽板换HE02内与进入原料进行换热，

冷凝水量0.2t/h。

③强制循环蒸发器HE04、降膜蒸发器HE03、鲜蒸汽板换HE02冷凝

下来的3.7t/h 102℃的蒸馏水自流到蒸馏水罐T02，经蒸馏水泵P02打到蒸馏水板换HE01与进入系统的原料换热，温度降低到35℃后排出系统。

3、设计参数

正常蒸发时降膜蒸发器和强制循环蒸发器效壳程加热蒸汽温度为102℃（约1088mbar），蒸发温度90℃r（约701mbar），温差为12℃，浓缩液沸点升高取6℃，从而确保系统蒸发稳定。系统设计进料量5t/h，蒸发水量3.5t/h，出料量为1.5t/h。蒸发参数如下表：

第三部分岗位操作:进料预热.稳定蒸发.停车卸料

主要设备性能

1 预热器

多数情况下待蒸发的溶液在进入蒸发器前都必须预热。本系统中，采用两个板式换热器对待处理原料液进行预热。蒸汽冷凝水和鲜蒸汽为热介质，进料液为冷介质，在板式预热器中，冷热介质进行热交换，将原料液预热到蒸发温度。

2 蒸发器

需要蒸发的溶液在蒸发器里和热源蒸汽进行换热，产生蒸发。根据不同溶液的性质来选择不同类型的蒸发器。根据用户需要处理硫酸钠、三单体、甲醇、其他有机物组成的混合溶

液（硫酸钠5%左右，甲醇含量0.5-1%，有机物含量为15%）的性质，本系统选择材质为316L 的降膜加强制循环蒸发器。降膜蒸发器通过降膜循环泵来建立循环，管内液体通过重力和真空的诱导作用，成均匀膜状自上而下流动，流动过程中被壳程蒸汽加热汽化，产生的蒸汽和液体进入分离器进行分离。在强制循环蒸发器内，物料有一个高流速，不容易产生堵管的情况。

（1）蒸汽采用多通道进入加热室，并设置了公司自行设计的特殊装置，有效避免了高速蒸汽流对加热管的冲击。

（2）对加热管束在管板上的排列方式作了充分的考虑，能使加热蒸汽迅速到达管束的深处，并在加热室内均匀分布，提高蒸汽的加热效率。

（3）管板上管孔的特殊设计以及独特的液压胀管技术，保证了胀管的紧密性，同时不增加应力。

（4）特殊的构造能自动消除液面上厚厚的泡沫层，使二次蒸汽从液面上逸出时，夹带量最小。

3 分离器

用于蒸汽和液体的分离，根据不同溶液的性质可以选择不同的分离器，一般有离心分离器，重力分离器或者有特殊结构的分离器。本系统蒸发硫酸钠溶液，有少量结晶出现，因此在高浓度蒸发时采用结晶分离器，在分离器的底部采用锥形封头，析出的结晶不会在分离器内沉积。

分离器顶部安装的挡板可以实现更好的气液分离作用。

4 MVR压缩机系统

由原装进口的蒸汽压缩机、以及带动蒸汽压缩机的原装进口的马达以及变频器组成。这部分MVR系统是本套设备的核心部分，从分离器出来的二次蒸汽通过蒸汽压缩机的压缩升温，再打入蒸发室加热物料，达到循环利用二次蒸汽的目的，从而也节省了能源。优点如下：（1）热效率高，节省能源，比能耗低，蒸发一顿水的能耗大约是传统蒸发器的1/6到1/5.运行成本大大降低。

（2）低运行成本：由于能耗低，相应整个蒸发器运行成本也大大降低，只有传统蒸发器的三分之一到二分之一。

（3）温差小，不容易腐蚀换热管，也不容易结垢，对热敏性的物料具有很好的蒸发效果。延长设备使用寿命。

（4）智能化，本压缩机可以通过软件很容易的监控压缩机的各个运行参数，而且可以得出分析报告。

（5）整个压缩机接触物料的部分不含油，不会污染物料和冷凝水。

5自动化控制系统

MVR蒸发系统控制中心，通过对马达转速的调节，阀门、流量计、温度、压力的控制，以达到自动蒸发、清洗、停机等操作。自动报警保护系统不受损坏，保持系统动态平衡。

本套设备拥有触摸屏和上位机两套操作系统，操作更方便，观察更直接，容错性能更强。

触摸屏采用功能强大的MCGS软件。MCGS嵌入版组态软件专门应用于嵌入式操作系统，它适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。

MCGSE (Monitor and Control Generated System for Embeded，嵌入式通用监控系统)是一种用于快速构造和生成嵌入式计算机监控系统的组态软件，它的组态环境能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，运行环境则是在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE中运行。通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的应用。

上位机操作系统采用的是性能优良的组态王组态软件。具有强大组态功能，能够最合理的完成整个项目总系统图，工艺流程画面，控制流程总图等多窗口显示；动态的工艺流程画面；设备运行状态和过程参数；各个独立控制站的状态显示，报警及事件的自动记录；在线打印，趋势图，生产报表生成及自动保存，数据处理，上位控制命令发送，自动手动切换等技术功能。并且汉化的编辑对话框更使的用户在后期的维护简易可行。

现场控制系统采用施耐德Modicon M340 PLC， M340系列PLC是法国施耐德电气公司推出的具有异常出色的储存和运算能力的中型PLC。

M340 PLC拥有卓越的运算能力，高性能，每毫秒处理7K条指令，4MB的超大程序内存，总共可处理70K条指令。全新的内存管理，即插即载型的储存卡，使系统的升级、维护更加便捷。拥有强大的开发功能，包含6种环境语言。处理器上的USB接口可以方便高效的与编程PC进行连接，还可以通过点对点模式或者局域网连接到以太网。

上位机操作系统与现场控制系统是通过工业以太网TCP/IP协议，它是基于10/100Mbps 以太网的开放网络技术，拥有广泛的厂商支持。能够简单方便的链接到第三方，具有更好的开放性、可靠性、经济性、先进性。

主要操作步骤如下：

一. 进料预热

1.检查设备

(1)检查水.电.汽是否正常,系统各仪表是否准确灵敏,保证系统正常蒸发所需原料量

(2)检查系统所有手动阀门的启闭状态,检查压缩机.泵的油位是否正常,压缩机油箱油位标尺正常液位,各泵油位标尺视镜1/2处，油位不易太高

2.系统进料

首先打开系统各泵的轴封水进出阀门,打开原料罐至强制循环蒸发器进料管上所有阀门,然后打开电脑,进入运行系统操作界面,用户登陆,点击蒸发开始,进料泵自动启动开始进料,进料达到结晶分离器液位设定值标准液位时,强制循环泵和出料泵自动启动,待分离器液位到设定值高液位时,进料泵自动停止,进料完成。

3.系统预热

进料完成后,蒸汽预热阀自动启动给系统物料预热,待分离器液相温度升到95℃时,蒸汽调节阀自动关闭,系统预热完成。压缩机启动前，

手动开启蒸汽密封，平衡阀设为≥50%。当系统达到蒸发温度时，压缩机辅助油泵.散热风扇自动启，待油压≥0.11Mpa,5分钟后压缩机自动启动，达到一定转速，辅助油泵自动停止工作。打开喷淋水阀，控制压缩机出口温度105℃—110℃左右，蒸发一段时间后，平衡阀会自动慢慢关闭，系统进入正常稳定蒸发状态。

二. 稳定蒸发

系统正常蒸发时，压缩机工作频率控制44—47HZ，工作电流540—570A,平衡阀开度根据压缩机电流设为自动，正常蒸发时处于关闭状态，进料温度90℃，分离器液位1400mm,强制循环蒸发器压力1250 bar左右。蒸发一段时间后，通过肉眼观察分离器盐腿视镜处结晶颗粒或通过取样口取样观察，有盐结晶颗粒时及时出料。

三．停车卸料

本系统的停机分两种情况，正常停机与紧急停机，其操作步骤可参考下面两部分。

由于本设备所处理的物料随温度的下降会产生结晶，为了防止浓缩液结晶堵塞管路，蒸发停止后需及时进行排空清洗操作。

1.正常停机：

正常停机是指设备在正常运行的过程中，由于生产等的需要，设备需要停止使用，其停机过程较慢，可参考以下步骤：

a.调节系统进料量至最大，即4.5m3/h；

b.调节出料阀门，增大出料量；

c.待分离器内温度下降至60℃左右时，点击控制画面上的蒸发结束，系统停止运行；

d.打开降膜、强制循环换热器的排空阀，打开出料泵，将分离器及换热器内的物料排空至反

应釜或母液池，出料泵出口压力表为0时即排空；

e.打开清洗阀，进清水；

f.待分离器内液位上升至高位时停进料泵，循环清洗换热器、分离器及管道，此时关闭清洗

阀；

g.清洗完后，清洗水排空至地沟；

h.在清洗水排空的过程中，全开蒸汽管道连通阀，关闭不凝气管道阀门，打开压缩空气阀，

向系统内进2公斤左右的压缩空气；

i.待系统内的压力上升至1500mabr左右时，打开不凝气管道阀门，将系统内残存的蒸汽排出；

j.清洗水排空后，关闭排空阀；

k.待不凝气管道出口空气温度较低时，打开压缩机，打开蒸汽管道连通阀，压缩机低频运转（35HZ左右），利用压缩空气进行烘干，15分钟后关闭；

l.关闭各排空阀，关闭进料泵入口阀门。

2.紧急停机：

紧急停机分为停水停机、断电停机以及压缩空气停止供给停机，分列如下：

a.临时停水停机：

若泵及压缩机冷却水停止供给，则需停机，否则会造成泵及压缩机的损坏，其停机步骤可参考正常停机程序；

b.临时断电停机：

物料蒸发阶段突然断电时，需第一时间打开各排空阀，将系统的内物料全部排至地沟，在通电后，需及时清洗，否则会导致换热器及管道的堵塞，严重影响设备的使用，清洗程序可参考正常停机清洗步骤；

c.压缩空气停止供给：

当压缩空气突然停止供给时，需尽快对空压机进行检修，若在系统出现压缩空气压力过低报警前，无法修好，则对设备进行排空，参考正常停机程序。

第四部分操作注意事项

1.设备正常运行时,如压缩机出现喘振现象，手动加大平衡阀开度，待喘振现象消失后，平衡阀投入自动状态慢慢关闭。

2.为保证系统稳定蒸发,须严格控制好工艺参数,特别是压缩机.强制循环泵电流.工作频率,系统温度.压力和液位的控制

3.蒸发量大时,分离器液位明显下降,加大进料量。蒸发量小时,减小进料量，系统升温或提高压缩机频率可解决。

4.正常蒸发时,控制好出料量

5.如系统出现故障停机,再启动时必须先解除报警,用户登陆后启动设备,如分离器盐含量高,必须及时启动强制循环泵和出料泵,以防管道堵塞,如停电时间太长,必须排尽系统物料后用水清洗设备

6.设备运行时,如各变频器出现显示故障,导致电机停机,可以断开电源5分钟后,再合上电机电源,启动电机观察是否正常工作

7.设备正常运行时,系统显示(无),请重新登录后进行操作

8.正常运行时,如突发事件,可切断总电源或按紧急按钮停车

9.设备如长时间停机，先关闭PLC的电源，再关闭总电源。开机时，先合上总电源，再合上PLC

第五部分关键设备的维护和保养

一、压缩机的维护与保养

日常维护：

做好日常维护可以增加设备的使用年限。设备开始运行的第一个月内，要经常检查其运行状态，特别是润滑效果。定期检查驱动设备及压缩机后端齿轮的润滑状况，必要时需及时添加机油。

注意：完成安装后，运行压缩机前，请手动旋转传动轴。传动轴必须能平滑转动，否则需要检查是否存在安装不水平、管道变形、传动带过紧或联结不平齐，或其它可能造成传动轴过紧的原因。如果调整压缩机后传动轴仍不能平滑转动，请检查压缩机内部是否存在异物。

1、 按时检查压缩机及运行泵的油位，若油窗油位低于要求液位，请及时添加。注油按

以下步骤进行：

i) 后端盖移走大六角头螺帽。

ii) 缓地注入油，液位可通过油视镜观察。液位到达视镜的中心位置即可。

iii) 通过视镜校核油位在合适位置。

iv) 步骤i 中移走的六角头螺帽放回原位。

警告：在压缩机运行过程中，不得进行换油操作，否则会造成设备严重损坏或人身伤害！在压缩机运行前请务必校核润滑油的液位！

润滑剂的选用及用量：

为了使压缩机达到较好的运行效果，建议润滑油采用以下更换周期：初次运行时，应在压缩机运行500h 后更换机油。此后，机油的更换频率依压缩机运行的条件而定，但最长不得超过６个月。一般建议每2000h 更换一次。

2、 检查是否有异常的噪音或振动出现，如有请参考故障排除。

每周维护：

１、清洁所有空气过滤器。过滤器如有堵塞将会严重影响压缩机的运行效率，导致压缩

机过热和降低机油利用率。

２、检查安全阀，确保安全阀正常工作。

每月维护：

１、 检查压缩机系统是否有泄漏。

２、 检查机油情况，如有必要请更换。

３、 检查传动带的松紧情况，如有必要请做调整。

二、 变频电机的维护与保养

警告：只有具备资格的电气工程师才允许维护变频器的传动单元！禁止带电操作传

动单元、电机电缆或电机。在切断变频器电源之后，应至少等待5min，待中间电路电容放电完毕后再进行操作。禁止在变频器传动单元或外部控制电路带电时操作控制电缆。

1、如果传动单元安装在一个合适的环境中，则传动单元几乎不需要维修。

2、散热器会吸附冷却空气中的灰尘。如果散热器积尘，传动单元可能会产生过温故

障。在“正常”环境（无灰尘、无过滤）下，散热器应每年检查一次，在灰尘多的环境中，散热器应经常清洗。清洗时，使用清洁干燥的压缩空气由低向上吹扫散热器，同时使用吸尘器在出口处抽吸灰尘。

注意：防止灰尘进入相邻设备。

三、泵的维护与保养

1、定期检查泵和电机，更换易损件。

2、长期停机不使用时，就清洗泵内流道并切断电源，加盖防尘罩。

3、按转向标志方向开机，严禁反转及空转。

4、开机前应检查轴承箱机油。

四、其它

1、检查整个系统是否存在跑冒滴漏现象。

2、检查是否有异常的噪音或振动出现。

3、检查安全阀，确保安全阀正常工作。

4、检查板式换热器板片和垫片，正常维护通常不需要将板式换热器拆缷开。

5、磁翻板的排水塞应定期打开，清除测量介质中所含的微粒沉积物。如果发生结垢或

者结晶情况，旁路必须被清空或关断，然后取下底部法兰，小心的取出浮子，再对旁路进行机械清洗。磁翻板的监视窗由高质量的树脂玻璃制成，应当用合适的清洁剂清洁，显示部分无须另外维护。

6、定期清洗流量计的流通部分。建议每月清洗一次。

注意：设备若长期停用，则需打开升膜换热器及强制循环换热器的排空阀，将换热器内部进行排空处理。并启动清洗程序，对整个系统进行清洗。

第六部分故障及排除

见下表

常见故障现象及排除一览表

压缩机故障及排除

泵故障及排除

电磁流量计故障及排除

磁翻板液位计故障及排除