在化工生产过程中，常遇到需处理粘稠
[1]或易结晶物 料的情况，分析几种已知的传统蒸发器，在处理该类物料 时各有不足：中央循环管式、升（降）膜式蒸发器易堵 管；列文式蒸发器设备过高并要求较高温度的加热蒸汽； 强制循环式蒸发器能耗大；刮板式搅拌薄膜蒸发器结构复 杂、传热面积小，处理能力不大
[2]。为此，思考是否可以 设计一种新型蒸发器来弥补个中不足，优化蒸发环节的生 产能力。江苏和诚制药设备制造有限公司自2008年以来一 直致力于相关蒸发器的开发与研究，研制出的内置旋转蒸 发器于2012年获得*家**认可，在此原型基础上不断改 进已在生产工业中成功投入使用，可广泛应用于石油、化 工、 医药、食品及环保行业。 1 内置
旋转蒸发器结构及原理 1.1 结构说明 内置
旋转蒸发器的结构简图如图 1 所示。主要由蒸发 腔、加热转子、底盘、传动机构等组成。蒸发腔内置换热 列管、蒸汽分配器，并装有抄板抄动物料，两端机械密 封，保证设备 密封性能；加热转子穿过蒸发腔，承载列 管束，在电机的带动下可匀速转动，中间空心段收集蒸汽 凝水集中排出；整套设备包括减速机、电机都安装在钢制 底座上，方便吊装运输。 1.2 原理说明 进入蒸发工艺段时，先将物料打入蒸发腔内（区别于 传统的蒸发设备，内置
旋转蒸发器令蒸汽走管程，物料走 壳程，彻底摆脱堵管的烦恼），再通入加热蒸汽、开启电 机，让管束和抄板搅动物料的同时与其充分换热，加热 蒸汽凝水从转子轴中收集排出，物料则升 温持续蒸发浓 缩，二次蒸汽进入汽液分离腔，液体回流，蒸汽排走，达 到工艺要求浓度时从 出料口打出浓缩液（可间歇操作或 连续操作）。 系统真空度按照工艺设计的蒸发形式调整，适用于单 效、多效、MVR
[3]。由于装有抄板，可不断搅动物料，物
料在换热界面线速度高，因此设备在处理高粘度、易结晶物料时游刃有余，换热效果极好。腔体内安装有多个旋转清洗头，在蒸发同时监测结晶情况，随时在线清洗，免停机、停产。汽液分离腔中还装有丝网除沫装置，物料起泡，保证蒸汽凝水纯度。
2 内置旋转蒸发器的设计依据
2.1 设备改进
相比传统蒸发器的主要改进特点：①蒸汽改走管程；②立式改卧式 两个重要的改进将大大影响原来的设备生产工艺，但是创新性的设计能带来的优势是直观的。
2.2 设备优势
（1）电能消耗低
内置旋转蒸发器设计在腔体内持续蒸发**工艺目标浓度，是非循环型蒸发器，无需配备 循环泵，其主要消耗的电能来自带动转子缓慢转动的电机，但由于设备的特点，管内走的是 轻质气体，另外管束浸没于液体物料中，因此产生的浮力将大大降低电机负荷。
（2）生蒸汽消耗少
对于正常运行的蒸发器机组来说，生蒸汽的补给主要是弥补机组对外界的散热，机组的 外表面积越大、管道流程越长、与外界温差越大，散热作用越强，则需要补充的生蒸汽就越多。
内置旋转蒸发器的加热蒸汽从管束走，管束浸没于物料中，热量只散发给物料，且整套设备与外界的热交换面只有外筒体，不通过任何管道，外筒体包有保温层，热损极低，蒸汽 利用率高。该设备布管数据见表1。
（3）换热效果好
内置旋转蒸发器尤其适用于高粘度、易结晶的物料处理，shou先因为管内不会堵管，不影 响传热，其次管束在转动时，换热界面的切线速度高（可达 12m/s，通常强制外循环蒸 发器的循环速度为 2～3.5m/s），物料不易结垢黏住外管壁，所以换热效果极好。
（4）土建投资低
内置旋转蒸发器是多个蒸发单元集合的设备，加热、蒸发、汽液分离一体化，整个机组 放在一个钢架底盘上，机组总高 5～6m，现场无需搭建钢架平台，可一次吊装到位，方便快 捷。通过实例，一套 10t/h 的内置旋转蒸发机组对比同样规模的强制循环蒸发机组，光土建 投资
费用就可节省 120 万左右。
2.3 设备计算
（1）筒体壁厚计算
（1）式中：δ —筒体计算厚度，mm；p
c —计算压力，MPa； Di —筒体内直径，mm；[σ ]t —设计温度下筒体材料的许用应力，MPa；φ —焊接接头系数。
（2）换热管布管计算内置旋转蒸发器一般选用 Φ19 换热管，采用正三角
形排列，如图 2所示。根据公式（2）、（3）、（4）计算布管数和布管面积。特别注意的是，由于内置旋转轴的影响，其周围不能布 管，需根据轴径 D′ 估算占用的当量管数值 n′。
图 2-1 正三角形排列布管示意图
（2）
（3）
（4）式中：n —设计布管数；S —设计换热面积，m
2；d —换
热管外径，mm；δ ′ —换热管壁厚，mm；L —换热管长度，mm；n′ —轴占用的当量管数；D′ —轴径；x — 换热管间距，Φ19 管子 x =25mm；D
0 —设计布管直径，mm；n
c —位于管束中心线的管数，正三角形排列时 n
c =
1.1
；b′ —管束中心线上**外层管的中心**布管边界的距离，一般b′ =（0.6 ～ 1）d。
|
|
|
|
表1 |
内置旋转蒸发器布管参考 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
换热面积/m2 |
50 |
100 |
150 |
200 |
|
500 |
600 |
700 |
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
管长度/m |
2 |
2 |
2.5 |
2.5 |
|
4 |
4 |
4 |
4.5 |
|
|
换热管根数 |
455 |
910 |
1092 |
1456 |
|
2274 |
2729 |
3184 |
3234 |
|
|
布管直径/mm |
650 |
850 |
950 |
1100 |
|
1300 |
1450 |
1600 |
1600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 内置旋转蒸发器的工业应用
以京昆油田项目为例，简述内置旋转蒸发器在实际工
程项目中的应用。京昆油田化学科技开发公司隶属于中*石油化学昆山公司，是中*石油天然气集团公司下属的全资*有公司。公司以天然植物胶*域的研究开发、产品制造与销售为主营业务，是 我***大的瓜尔胶及其系列衍生物的专业生产企业，主要产品和服务涉及食品、油井压裂、 民用日化、纺织印染、造纸建筑等多个*域，产品
市场遍布*内各油田以及东、中部主要省份和亚洲、欧美多个*家。京昆项目设计参数见表2，项目运行记录见图3。
2014 年 6 月 23 日京昆油田化学科技开发公司签订一套 MVR 内置旋转蒸发系统用于含 盐多糖废水浓缩，运行**今，设备运行情况良好，客户反应该设备占地面积小、投资成本低、 连续运行稳定性高，节能效果突出。
（下转第14页）
3
|
工业、生产 |
|
2016年第1期 |
|
|
|
|
|
终获得良好的脱盐效果。 |
升。罐底的淤泥如果不定期清洗，严重情况下还会导致罐 |
|
2.2.2 双向破乳，消除脱水带油，提升脱盐效率 |
底的排水分布管局部出现堵塞，从而使排水工序出现不均 |
|
将两种以上或两种破乳剂按照一定的比例混合之后形 |
匀的情况。这样的现象将会对变压器的电流产生极大的影 |
|
成新的破乳剂，其破乳脱水效果将会高于混合的任何一种 |
响，从而形成跳闸等危险情况。 |
|
破乳脱水效果，这一方式被统称为双向破乳[5]。通过研究 |
2.4 研究并采用新工艺技术 |
|
分析，依据实际情况，采用多种适当的破乳剂，并将其混 |
通过研究实验，对各个工艺环节当中的操作参数进行 |
|
合形成双向破乳，在原油一级灌入油溶性破乳剂，二级灌 |
优化设计，将会直接的获取更高的工艺指标。除此之外， |
|
入水溶性破乳剂，并将二级排水回流到一级。这样的破乳 |
随着科技的进步，采用新工艺、新技术，例如超声波破 |
|
工序，能够有效地提升高酸重油破乳的效率问题，从而有 |
乳技术，将可以直接使原有脱后含盐效果的浓度低于3mg/ |
|
效地解决排水含油的问题，并极大程度的提升脱盐后的原 |
L，同时还能够有效地控制生产能耗与成本，从而给化工 |
|
油含盐量。 |
企业带来更多的利益。 |
2.2.3 优化注剂、注水流程
对于较为容易乳化的高含盐、高含水的委内瑞拉原油，电脱盐罐区内的乳化层都相对比较厚，如果在乳化过程中，原油含水量高，则会在油水混合乳化层上生成较强的电场部位，从而将变压器当中的电流直线提升，如果含水量过高，则还会导致跳闸。脱后原油当中水含量过高则会形成初馏塔并发生冲塔现象，对设备以及操作人员形成安全威胁。这一现象的环节方式主要是将二级的排水全部回注到一级。因为二级水无法直接排出，便能够将二级电脱盐罐水位控制到**低，**佳时可以控制到零水位。这样的方式便能够**的缓解二级排水中含油量高的问题。而对于一级电脱盐罐当中而言，油水的水位必须控制在适当的水位上，需要保障排水当中不会含油。
2.3 定期清洗罐底污泥
委内瑞拉原油含有较多的杂质、泥沙，虽然原油罐当中有沉降功能，但是许多的带入电脱盐罐中仍然有一定的泥沙含量，特别是一级电脱盐罐当中，长期的使用会产生大量的沉积物，这些沉积物将会降低脱盐罐当中的使用空间，从而使原油在罐内的留置时间过短，排水的含油量提
3 结束语
综上所述，提升委内瑞拉高含盐、高含水原油的脱盐
效果关键以下几个方面：1）原油当中含有乳化剂并且大量水时，将会使原油在进装前乳化，从而出现水包油乳化液以及油包水乳化剂现象，是电脱盐脱水效果受到影响的主要原因。2）提高原油罐的脱水效果时，必须要提前在脱盐前降低原油当中的含水量。3）使用双向破乳是提升脱盐效率的主要因素。4）提高电脱水、盐的各项工艺指标是提升脱盐效果的有效措施。5）研究并采用新工艺技术。
