專利名稱：氧化鋁生產工藝中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋁的蒸發(fā)方法及設備，屬于氧化鋁生產技術領域。
背景技術：
在拜爾法氧化鋁生產過程中，進入其循環(huán)系統(tǒng)的水，主要有以下幾個環(huán)節(jié)(1)、赤泥洗水，在洗滌赤泥時加入，生產中通常為1.5～4.5t/t-干赤泥，其中采用三水鋁土礦生產氧化鋁時赤泥洗水加入量較一水硬鋁石低一些。
(2)、氫氧化鋁洗水，約0.5～0.75t/t-Al2O3，(3)、其它環(huán)節(jié)加入水，如真空系統(tǒng)、泵軸封水、石灰消化及苛化工序加入水、礦石中帶入水。
因此，在拜爾法氧化鋁生產過程中，蒸發(fā)是其重要的工序之一，它的任務是排出流程中多余的水分，保持拜爾循環(huán)系統(tǒng)中的水量平衡，使循環(huán)母液的苛性堿Na2OK濃度滿足鋁土礦溶出的要求。對于一水硬鋁石礦溶出，循環(huán)母液的苛性堿Na2OK濃度為190～250g/l，對于三水鋁土礦的溶出，循環(huán)母液的苛性堿Na2OK濃度較一水硬鋁石低，通常為160～200g/l。通常情況下，蒸發(fā)工序除保持拜爾循環(huán)水平衡外，還起著排除流程中多余碳酸鹽的作用，使拜爾循環(huán)系統(tǒng)的碳酸鹽保持平衡。
目前，氧化鋁廠蒸發(fā)工序采用的工藝技術主要如下(1)、采用3～4效外熱式自然循環(huán)或強制循環(huán)蒸發(fā)器組的蒸發(fā)工藝。
此蒸發(fā)工藝技術從50年代初的原蘇聯(lián)傳入我國，并在我國鄭州鋁廠、貴州鋁廠、山東鋁廠等氧化鋁生產上廣泛使用，一直沿用到90年代末，目前在本行業(yè)已經屬于落后的、應淘汰的蒸發(fā)工藝。
本蒸發(fā)工藝的缺點是蒸汽消耗高、蒸發(fā)設備的產能低、設備運轉率低、操作及維護工作量較大，現(xiàn)已不建議在氧化鋁行業(yè)采用。
(2)、采用5～6效管式降膜蒸發(fā)器組的蒸發(fā)工藝。
降膜蒸發(fā)技術是國內外氧化鋁行業(yè)目前使用的最先進蒸發(fā)技術，此技術從1995年在我國平果鋁一期工程上率先使用，經多年的生產實踐證明，此蒸發(fā)設備及工藝技術具有許多優(yōu)點，其設備產能大、蒸汽消耗低、設備運轉率高、結疤清洗方便。由于降膜蒸發(fā)設備及工藝技術先進可靠，目前在國內氧化鋁行業(yè)已廣泛推廣采用，新建氧化鋁項目、老廠技術改造均優(yōu)先采用。
(3)、采用5～6效管板結合的降膜蒸發(fā)工藝。
5～6效管板結合的降膜蒸發(fā)工藝，與5～6效管式降膜蒸發(fā)工藝具有類似的優(yōu)點，所不同的是管板結合降膜蒸發(fā)工藝的前2～3效為管式降膜蒸發(fā)器，后3～4效為板式降膜蒸發(fā)器，總體投資相差不大。
目前氧化鋁廠的蒸發(fā)工序，以上三種蒸發(fā)工藝及設備均同時在使用，但所有氧化鋁廠均有共同特點，即均使用了蒸發(fā)器組，蒸發(fā)器組屬氧化鋁行業(yè)的大型專用設備，設備價格很高、工藝流程及控制系統(tǒng)較復雜、一組150～200t/h蒸水量的6效管式降膜蒸發(fā)器，總投資在6000～8500萬元。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法及設備，既能滿足氧化鋁生產工藝要求，又可大幅度節(jié)約工程投資，且流程簡單。
本發(fā)明的是這樣實現(xiàn)的它采用了蒸發(fā)原液經二次蒸汽預熱、新蒸汽加熱、閃蒸器蒸發(fā)，末級閃蒸二次蒸汽冷凝的全過程，從蒸發(fā)原液槽來的蒸發(fā)原液通過離心泵(2)送入多級套管預熱器(1)，蒸發(fā)原液分別在多級套管預熱器(1)和新蒸汽套管預熱器(3)中通過二次蒸汽和新蒸汽加熱，預熱后通過多級閃蒸器(4)進行多級閃蒸，再經過末級閃蒸器(5)，最后經過出料泵(6)出料，成為供制備循環(huán)用的蒸發(fā)母液。
加熱用新蒸汽的溫度為180～215℃，消耗量為0.3～0.38t/t-水，壓力為1.0～2.3MPa。
蒸發(fā)原液在多級套管預熱器(1)中的流速為1.8～2.8m/s。
進入多級套管預熱器(1)的蒸發(fā)原液的溫度為75～90℃，蒸發(fā)母液出多級套管預熱器(1)的溫度在160～200℃之間，閃蒸后的蒸發(fā)母液控制在85～92℃。
多級閃蒸器(4)、末級閃蒸器(5)每級閃蒸降溫控制在10～13℃。
多級閃蒸器(4)出來的二次蒸汽送往對應的套管預熱器，預熱蒸發(fā)原液，末級閃蒸(5)出來的二次蒸汽經冷凝，作為循環(huán)水使用，新蒸汽加熱后直接冷凝并送回鍋爐房。
本發(fā)明的設備包括多級套管預熱器(1)，多級套管預熱器(1)的前端連接離心泵(2)，后端連接新蒸汽套管預熱器(3)，新蒸汽套管預熱器(3)連接多級閃蒸器(4)，多級閃蒸器(4)連接末級閃蒸器(5)，末級閃蒸器(5)連接出料泵(6)。
多級套管預熱器(1)為單套管或多套管兩種形式，內套管規(guī)格在φ100～250之間。
多級套管預熱器(1)由5～9級預熱段組成。
多級閃蒸器(4)分為5～9級。
采用以上全閃蒸新工藝及設備，可大幅度降低工程投資，簡化蒸發(fā)工藝流程，具有較好的經濟效益。
本發(fā)明特別適合于使用三水鋁土礦生產氧化鋁的工廠，因為三水鋁氧化鋁廠的循環(huán)母液堿濃度Na2OK較低，通常為160～200g/l，循環(huán)母液與稀釋液的苛性堿(Na2OK)濃度差較小，通常為30～40g/l，此濃度差非常適合選擇本發(fā)明的蒸發(fā)方法。


附圖1為本發(fā)明的全閃蒸蒸發(fā)工藝流程示意圖；附圖2為本發(fā)明的設備連接原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例一從蒸發(fā)原液槽來的蒸發(fā)原液，溫度為75～90℃，用離心泵2(單級或串級泵)將其送入多級套管預熱器1中，多級套管預熱器1由5～9級預熱段組成，用多級閃蒸器4產生的二次蒸汽對蒸發(fā)原液進行預熱，將蒸發(fā)原液從75～90℃預熱至130～170℃，第二段新蒸汽套管預熱器3用新蒸汽對蒸發(fā)原液進行加熱，將蒸發(fā)原液從130～170℃預熱至160～200℃。多級套管預熱器1內的蒸發(fā)原液流速為1.8～2.8m/s，根據(jù)物料流量的大小，可將多級套管預熱器1設計為單套管或多套管兩種形式，為保證傳熱效果，內套管規(guī)格控制在φ100～250之間。第二段的加熱介質新蒸汽參數(shù)為1.0～2.3mpa、180～215℃(可以用過熱20～50℃的新蒸汽)。從新蒸汽套管預熱器3出來的蒸發(fā)原液溫度為160～200℃，靠自流進入5～9級閃蒸器4中，每級閃蒸降溫控制在10～13℃，以使熱利用合理，末級閃蒸5溫度控制在85～92℃，用出料泵6送往蒸發(fā)母液槽(也可根據(jù)現(xiàn)場槽罐情況送鹽沉降槽)，供制備循環(huán)母液使用。閃蒸器4(通常5～9級)出來的二次蒸汽送往對應的套管預熱器預熱蒸發(fā)原液，末級閃蒸器5出來的二次蒸汽送往氣壓冷凝器中，用循環(huán)水冷凝后返回循環(huán)水站處理，然后再循環(huán)使用。
本發(fā)明的實施例二對于三水鋁石氧化鋁廠，從蒸發(fā)原液槽來的蒸發(fā)原液Na2OK154g/l，溫度85℃，用單臺離心泵2送多級套管預熱器1，套管預熱器為三內管內管規(guī)格φ150，每臺泵對應一根內管供料，多級套管預熱器1用第一段二次蒸汽將蒸發(fā)原液預熱至145℃左右，再用新蒸汽將其預熱至180℃，再送進7級閃蒸器4中，逐級閃蒸至92℃，送蒸發(fā)母液槽中。蒸發(fā)母液的苛性堿Na2OK濃度180～185g/l，正好滿足循環(huán)母液配料要求。
權利要求
1.一種氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法，它采用了蒸發(fā)原液經二次蒸汽預熱、新蒸汽加熱、閃蒸器蒸發(fā)，末級閃蒸二次蒸汽冷凝的全過程，其特征在于從蒸發(fā)原液槽來的蒸發(fā)原液通過離心泵(2)送入多級套管預熱器(1)，蒸發(fā)原液分別在多級套管預熱器(1)和新蒸汽套管預熱器(3)中通過二次蒸汽和新蒸汽加熱，預熱后通過多級閃蒸器(4)進行多級閃蒸，再經過末級閃蒸器(5)，最后經過出料泵(6)出料，成為供制備循環(huán)用的蒸發(fā)母液。
2.根據(jù)權利要求1所述的氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法，其特征在于加熱用新蒸汽的溫度為180～215℃，消耗量為0.3～0.38t/t-水，壓力為1.0～2.3MPa。
3.根據(jù)權利要求1所述的氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法，其特征在于蒸發(fā)原液在多級套管預熱器(1)中的流速為1.8～2.8m/s。
4.根據(jù)權利要求1所述的氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法，其特征在于進入多級套管預熱器(1)的蒸發(fā)原液的溫度為75～90℃，蒸發(fā)母液出多級套管預熱器(1)的溫度在160～200℃之間，閃蒸后的蒸發(fā)母液控制在85～92℃。
5.根據(jù)權利要求1所述的氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法，其特征在于多級閃蒸器(4)、末級閃蒸器(5)每級閃蒸降溫控制在10～13℃。
6.根據(jù)權利要求1所述的氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法，其特征在于多級閃蒸器(4)出來的二次蒸汽送往對應的套管預熱器，預熱蒸發(fā)原液，末級閃蒸(5)出來的二次蒸汽經冷凝，作為循環(huán)水使用，新蒸汽加熱后直接冷凝并送回鍋爐房。
7.一種如權利要求1所述的氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法的設備，它包括多級套管預熱器(1)，其特征在于多級套管預熱器(1)的前端連接離心泵(2)，后端連接新蒸汽套管預熱器(3)，新蒸汽套管預熱器(3)連接多級閃蒸器(4)，多級閃蒸器(4)連接末級閃蒸器(5)，末級閃蒸器(5)連接出料泵(6)。
8.根據(jù)權利要求7所述的氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法的設備，其特征在于多級套管預熱器(1)為單套管或多套管兩種形式，內套管規(guī)格在φ100～250之間。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法的設備，其特征在于多級套管預熱器(1)由5～9級預熱段組成。
10.根據(jù)權利要求7所述的氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法的設備，其特征在于多級閃蒸器(4)分為5～9級。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液全閃蒸的蒸發(fā)方法及設備。它采用了蒸發(fā)原液經二次蒸汽預熱、新蒸汽加熱、閃蒸器蒸發(fā)，末級閃蒸二次蒸汽冷凝的全過程，從蒸發(fā)原液槽來的蒸發(fā)原液通過離心泵(2)送入多級套管預熱器(1)，分別在多級套管預熱器(1)和新蒸汽加熱預熱器(3)中通過二次蒸汽和新蒸汽加熱，預熱后通過多級閃蒸器(4)進行多級閃蒸，最后經過出料泵(6)出料，成為供制備循環(huán)母液用的蒸發(fā)母液。包含了蒸發(fā)原液的預熱蒸發(fā)、冷凝及循環(huán)過程。本發(fā)明具以下優(yōu)點蒸發(fā)原液采用了套管預熱，并采用兩段多級不同溫度預熱，多級閃蒸器降溫的溫差控制在10～13℃之間，使得二次蒸汽利用合理，大幅度降低了工程投資，簡化了蒸發(fā)工藝流程，具有較好的經濟效益。
文檔編號C01F7/14GK1915827SQ200610200858
公開日2007年2月21日 申請日期2006年9月11日 優(yōu)先權日2006年9月11日
發(fā)明者陳德, 白英偉 申請人:貴陽鋁鎂設計研究院