MVR技术在葡萄糖酸钠蒸发结晶中的研究与应用 黎锋

MVR技术在葡萄糖酸钠蒸发结晶中的研究与应用黎锋

摘要：MVR技术在国外许多行业都有涉及，如食品和饮料工业、化学工业、制

盐工业环保技术等，并逐步替代传统浓缩蒸发设备。国内乳品行业的第一套MVR

蒸发浓缩设备在某地进行施工安装，对于未来国内乳制品加工的浓缩工艺发展有

着重要的指导意义。本文介绍了MVR技术原理以及与多效蒸发设备比较具有的

节能优势，并根据葡萄糖酸钠溶液的沸点升高试验进行MVR技术中的关键设备

蒸汽压缩机进行选型，确定了葡萄糖酸钠蒸发结晶的工艺方案。

关键词：MVR技术；蒸汽压缩机；结晶蒸发；沸点升高

葡萄糖酸钠在工业上用途十分广泛，它可以在建筑、纺织印染和金属表面处

理以及水处理等行业作高效螯合剂，钢铁表面清洗剂，玻璃瓶清洗剂，电镀工业

铝氧着色，在混凝土行业用作高效缓凝剂、高效减水剂等。在葡萄糖酸钠的生产中，蒸发结晶工艺是主要的耗能工序，该工艺的耗能至少占总耗能的60%。利用MVR技术可使二次蒸汽作为热源循环使用，替代绝大部分生蒸汽，提高二次蒸汽

利用效率，节约蒸汽用量，可有效降低生产成本，具有良好的经济效益。

一、MVR技术的优势

（一）MVＲ技术的原理

是一种高效节能环保技术，该技术主要通过循环利用蒸发器内产生的二次蒸

汽能量，达到减少对外界能源需求目的。具体过程是将蒸发过程中产生的二次蒸

汽经过压缩机压缩，温度、压力上升，热焓值增加，用于补充或完全取代新鲜蒸

汽为热源，实现潜热的持续循环使用。杜绝了蒸发器对外来新鲜蒸汽的消耗，提

高了热效率，降低了能耗，避免使用外部蒸汽和锅炉。

（二）技术优势

在葡萄糖酸钠蒸发结晶工艺中，传统的多效蒸发器是利用生蒸汽加热到沸点

后生成的二次高温蒸汽进入到下一蒸汽器后作为热源来加热蒸发器内的料液，直

至进入到多效蒸发器内。在给多效加热后的二次蒸汽，仍然温度较高，含有大量

的热值，需要通过循环水进行冷却后，再通过冷却塔的喷淋冷却作用将热量释放

到大气中，不但消耗新鲜蒸汽，同时冷却塔消耗大量循环水以及电能( 泵) 运行，

造成三重浪费。

用MVＲ技术进行蒸发结晶，由开车到连续稳定蒸发运行的全过程均无需使

用任何的生蒸汽，而二次蒸汽可以100%循环利用。从而杜绝了蒸发器对生蒸汽

的使用及避免了二次蒸汽的排放浪费，达到节能目的。MVＲ系统内部采用低温蒸发和高效除沫器、通道除雾装置可以有效的防止了泡沫夹带料液的现象，同时也

大幅度降低了蒸发出冷凝水中含低沸点物质的量。MVＲ主要运行费用为驱动压缩机的电能，由于电能是清洁能源，因此，MVＲ蒸发器真正达到了“零”污染的排放。MVＲ蒸发器采用高效的离心压缩机提供来维持蒸发稳定，压缩机提供20℃温差，其压缩机总能耗相比传统的多效蒸发器要低得多，极大的降低了处理每吨水的能耗。

二、MVＲ蒸发器的选择

（一）压缩机的选择

20世纪后国内关于MVＲ蒸发器的研究明显增多。国产压缩机多为高速离心式，具有径向离心叶轮、低稠度扩压器以及进口可调试导叶系统，保证了蒸汽压

缩机的高效特性以及宽广的工作范围。叶轮与高速轴采用拉杆式装配，保证了传

扭的可靠性和安全性。压缩机的转子经过多次动平衡校验，所以保证运行振动非

常低。叶轮为TC4钛合金材料，叶轮和扩压器型线的设计都基于大量机器的丰富

数据分析及现代空气动力学的基础上，所以具有最高的效率。目前，国内研究最

成熟的有陕鼓、金通灵等企业。应用于发酵制药等行业的南通金通灵公司最为成熟。

（二）工艺方案的确定依据

1、溶液浓度与沸点的关系

取800g葡萄糖酸钠的过滤溶液，初始温度58℃，密度1.136g/mL，浓度

27.05%，作沸点升高实验。取800g葡萄糖酸钠的过滤溶液，初始温度25．5℃，

密度1.155g/mL，浓度28.05%，作沸点升高实验。

2、溶解度与沸点的关系

通过以上三个实验数据的分析，葡萄糖酸钠溶液蒸结晶时，确定蒸发结晶出

料浓度为 70%、出料温度为70℃。70℃低温蒸发有利于葡萄糖酸钠的较大粒径的

结晶，晶体均匀，葡萄糖酸钠的纯度高，二次蒸汽利用率高，电耗气耗相对较低，运行过程平稳。

三、葡萄糖酸钠溶液的MVＲ蒸发结晶工艺

（一）预蒸发工艺

前工序送来的质量浓度27%～27.5%、温度70～75℃的葡萄糖酸钠溶液先通

过流量调节阀进入物料平衡罐，物料平衡罐内物料液位的高度由装在的罐底的液

位变送器信号反馈给流量自动调节阀来自动调节。再由进料泵经电磁流量计首先

进入列管预热器后，再经自动调节阀进入Ⅰ效蒸发器，进料流量由I效蒸发器液

位反馈调节阀来自动调节，在Ⅰ效加热器内经循环泵循环加热蒸发，然后进入Ⅱ

效蒸发器，完成两次蒸发分离的物料通过出料泵经出料电磁流量计送入下道结晶

系统.Ⅰ效加热器、Ⅱ效蒸发器及冷凝器产生的冷凝水在冷凝水储罐Ⅰ混合，一部

分通过泵排出，另一部分冷凝水送入预蒸发系统蒸汽压缩机进气口给二次蒸汽喷淋;预蒸发系统蒸汽压缩机产生的冷凝水通过冷凝水储罐Ⅱ由泵排出。当葡萄糖酸

钠浓度达到54.5%～55%时，将其送入结晶器内。

（二）结晶蒸发工艺

预蒸发工序送来的葡萄糖酸钠经自动调节阀进入循环蒸发器，该循环蒸发器

分为结晶加热器和结晶分离器，进料流量由结晶分离器液位反馈调节阀来自动调节;结晶加热器及冷凝器产生的冷凝水在冷凝水储罐Ⅲ混合，一部分通过泵排出另

一部分冷凝水送入结晶蒸汽压缩机进气口给二次蒸汽喷淋;结晶蒸汽压缩机产生的

冷凝水通过冷凝水储罐Ⅳ由泵排出。

其中结晶加热器为强制循环形式，在结晶加热器内，物料在强制循环泵的作

用下满管高速运行，在结晶加热器内完成加热的物料送入结晶分离器，在真空状

态下进行蒸发，分离出的二次蒸汽进入结晶蒸汽压缩机的入口，结晶蒸汽压缩机

升温20℃后送回结晶加热器重复利用;结晶分离器内含有晶体的溶液通过质量流

量计进行浓度检测，浓度合格的物料通过自动调节阀送入晶浆罐，进一步养晶，

然后通过泵送到下道分离系统;浓缩后的葡萄糖酸钠的出料质量浓度为70%～72%，出料温度70℃;蒸发结晶工艺中，工人操作简单，运行稳定。

结语：

机械蒸汽再压缩技术在葡萄糖酸钠蒸发结晶中设计原则:一是要考虑蒸汽压缩

机的结构形式及材质。二是要考虑葡萄糖酸钠溶液的沸点升高，因为物料沸点升

高越大，设计蒸汽压缩机时其蒸汽出入口温差越大，即温升越高，蒸汽压缩机设

计转速越高导致功率配置越大，能耗就会增大，对蒸汽压缩机的材质要求就更高。