專利名稱：一種節(jié)能燒堿蒸發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體為一種燒堿的蒸發(fā)工藝。
背景技術(shù)：
固體燒堿生產(chǎn)中，需將堿液中的水分蒸發(fā)，得到固堿。堿液濃度在30%以下時可以 用蒸發(fā)罐進行蒸發(fā)。當(dāng)堿液濃度高時，由于堿液對設(shè)備的強烈腐蝕和堿液沸點升高，蒸發(fā)罐 無法生產(chǎn)。為了解決這一難題現(xiàn)在一般采用兩種工藝； —種是大鍋法，國內(nèi)絕大部分廠家采用此法。大鍋常用的有二種規(guī)格，即18噸鍋 和6噸鍋(指每鍋出堿噸數(shù))。大鍋的特點是大、厚、高、笨。18噸鑄鐵大鍋口徑3m，深2m，重 12. 5噸，壁厚最薄處45mm，最厚處68mm，有效傳熱面積僅13. 2m2， 6噸鍋口徑2. lm，深1. 6m， 有效傳熱面積僅7. 8m2，由于傳熱面積小，蒸發(fā)速率很小，熱利用率為40%左右，能耗很高。 運輸安裝不方便。而且易損壞，一口大鍋用60 70次就報廢了。大鍋法的另一個缺點是 不能連續(xù)生產(chǎn)，占地面積大。不適應(yīng)大規(guī)模燒堿生產(chǎn)。 另一種就是熔鹽法。該法是用燃料將NaN03、NaN02和KN03的混合物熔化為液體，再 用此熔鹽做為熱源去蒸發(fā)燒堿液。該法的優(yōu)點是可以連續(xù)生產(chǎn)。缺點是固定資產(chǎn)投資大、 能耗高、操作困難。因熔鹽凝固點為140°C _1421:，為防止凝固，必須在輸送熔鹽的管路上 (包括管件、閥門、泵等)設(shè)置蒸汽伴管保溫，操作時密切注意熔鹽溫度。每次開停車必須緩 慢升溫和降溫。由于熔鹽溫度只有50(TC左右，傳熱效果差，能耗高。

發(fā)明內(nèi)容
為了適應(yīng)大規(guī)模燒堿生產(chǎn)的需要，為了克服大鍋法和熔鹽法的缺點，本發(fā)明提出 一種節(jié)能、操作方便的燒堿蒸發(fā)工藝和設(shè)備。本工藝和設(shè)備也可以用于其它溶液的蒸發(fā)。
本工藝的核心設(shè)備是特種蒸發(fā)器(見圖1、圖2)。特種蒸發(fā)器由蒸發(fā)室(1)和加 熱爐(2)組成。加熱爐是一個用高溫?zé)煹罋饧訜岬牧袪I加熱器。加熱爐的主要構(gòu)件有上下 封頭(8和9)、上下花板(6和7)，在上下花板之間均布著數(shù)百根加熱管(5)，加熱爐用耐火 磚圍砌起來，耐火磚爐體(3)外面有保溫層(4)。 由燃料生成的高溫?zé)煹罋鈴腜 口進入加熱爐(2)，爐里面加熱管(5)中的堿液受熱 沸騰并上升流到蒸發(fā)室(l)，在蒸發(fā)室中釋放出大量蒸汽，這部分蒸汽用作二效蒸發(fā)器加熱 室(圖3中11)的熱源。為了保證安全，在蒸發(fā)室頂部安裝了安全伐，超壓時蒸汽從C口排 出。 半成品堿液(含50-60% NaOH)從A處進入，與從蒸發(fā)室來的循環(huán)液混合后進入加 熱爐。蒸發(fā)完成的堿液(含NaOH 95%左右)從D 口流出，送到保溫調(diào)色鍋(圖3中16)。
高溫?zé)煹罋鈴募訜釥tq 口出去，再進入保溫調(diào)色鍋(16)爐灶和堿液予熱器(17) 充分利用余熱后，從煙閨排放。 特種蒸發(fā)器是一合小型鍋爐，既濃縮了堿液，又產(chǎn)生了蒸汽。
本工藝的工藝流程(見圖3)簡述如下。
特種蒸發(fā)器蒸發(fā)室產(chǎn)生的高溫的蒸汽(20(TC以上)進入二效蒸發(fā)器加熱室(11)， 二效蒸發(fā)器蒸發(fā)室(10)產(chǎn)生的二次蒸汽進入一效蒸發(fā)器的加熱室(13)，一效蒸發(fā)器蒸發(fā) 室(12)產(chǎn)生的蒸汽進入大氣冷凝器(18)，被從循環(huán)水池(14)送來的水冷凝，并一起流入集 水池(15)，又溢流到循環(huán)水池。大氣冷凝器可以提高一效蒸發(fā)器蒸發(fā)室的真空度，提高了蒸 發(fā)效率。 淡堿液(含NaOH 10_32% )從G處加入堿液予熱器(17)，予熱的堿液送到一效蒸 發(fā)器的蒸發(fā)室(12)，經(jīng)加熱室(13)加熱蒸發(fā)，堿液達到一定濃度后送到二效蒸發(fā)器蒸發(fā)室 (IO)，經(jīng)加熱室(11)加熱蒸發(fā)，當(dāng)堿液濃度達到55% 60%時送到特種蒸發(fā)器蒸發(fā)，蒸發(fā) 完成的堿液(含NaOH 95%左右)送到保溫調(diào)色鍋(16)，調(diào)色后的堿液從F處用吊泵送制 片機制片，包裝入庫。 為了充分利用熱能，在特種蒸發(fā)器前面可以加3-4效蒸發(fā)器。 從一效、二效蒸發(fā)器加熱室出來的冷凝熱水從E處排出，去鹽水車間化鹽。 由燃料生成的高溫?zé)煹罋膺M入特種蒸發(fā)器的加熱爐(2)，從加入爐出來后依次進
入保溫調(diào)色鍋(16)爐灶和堿液予熱器(17)，利用余熱后從煙囪排放。 本工藝的有益效果是 1、節(jié)能減排 大鍋法每生產(chǎn)1噸固堿耗標煤O. 7噸左右，熔鹽法為0. 6噸左右。本工藝比大鍋
法節(jié)煤50%以上。即每生產(chǎn)1噸固堿節(jié)標煤0.35噸以上。本工藝節(jié)能主要有兩個原因 (1)特種蒸發(fā)器加熱爐等設(shè)備充分利用了燃料熱能。加熱管熱傳導(dǎo)的公式為 q=At*A*F/S 公式中 q為傳熱速率(仟卡/小時) A t為加熱管內(nèi)外的溫度差(°C ) A為導(dǎo)熱系數(shù)(仟卡/米 小時 °C ) F為加熱管傳熱總面積(米2) S為加熱管壁厚度(米) 因為特種蒸發(fā)器加熱爐內(nèi)安裝了數(shù)百根加熱管，加熱管的總傳熱面積是6噸固堿
鍋傳熱面積的10倍左右，而管壁厚度僅為6噸固堿鍋壁厚的1/6左右。因此加熱爐的傳熱
速率為6噸固堿鍋的50 60倍，煙道氣的熱能大部分被加熱爐內(nèi)蒸發(fā)堿液利用。煙道氣
從加熱爐出來又進入了保溫調(diào)色鍋和堿液予熱器，煙道氣的熱能得到了充分利用。 (2)特種蒸發(fā)器產(chǎn)生的高溫蒸汽(200°C以上)又作為前面二效蒸發(fā)器的熱源，二
效蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽又作為一效蒸發(fā)器的熱源。這樣低于55%的堿液的蒸發(fā)濃縮就不需要
外加能源了。而且一、二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷凝熱水還可以送到鹽水車間化鹽。 按生產(chǎn)1噸固堿節(jié)標煤O. 35噸計，全國燒堿產(chǎn)能已經(jīng)達到每年3000萬噸，如果每
年有1000萬噸燒堿采用本工藝生產(chǎn)，全國每年節(jié)標煤350萬噸，每年減少排放S021. 8萬噸，
減少排放0)2800多萬噸。 2、減少了固定資產(chǎn)投資和生產(chǎn)費用。本工藝不用建設(shè)熔鹽系統(tǒng)，又降低了能耗，這 樣不僅減少了投資還降低了產(chǎn)品成本。每噸固堿降低成本300元左右。
3、本工藝操作簡單，開停車非常方便。 4、本工藝生產(chǎn)能力大，可以實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。經(jīng)測算，一套蒸發(fā)裝置可以年產(chǎn) 固堿10萬噸左右。


圖1為特種蒸發(fā)器立剖面圖。圖中1為蒸發(fā)室，2為加熱爐，3為耐火磚爐體，4為 爐體保溫層，5為加熱管(均布)，6為上花板，7為下花板，8為上封頭，9為下封頭。A為堿 液進口 ， B為蒸汽出口 ， C為安全伐放汽口 ， D為成品堿液出口 。 圖2為圖1的M-N剖面圖。圖中1為蒸發(fā)室，3為耐火磚爐體，4為爐體保溫層，5 為加熱管(均布)。P為燃料燃燒生成的高溫?zé)煹罋膺M口，q為煙道氣出口。
圖3為節(jié)能燒堿蒸發(fā)法的工藝流程圖。圖中1為特種蒸發(fā)器的蒸發(fā)室，2為特種蒸 發(fā)器的加熱爐，10為二效蒸發(fā)器的蒸發(fā)室，11為二效蒸發(fā)器的加熱室，12為一效蒸發(fā)器的 蒸發(fā)室，13為一效蒸發(fā)器的加熱室，14為循環(huán)水池，15為集水池，16為保溫調(diào)色鍋，17為堿 液予熱器，18為大氣冷凝器。E為冷凝水排出口 ，F(xiàn)為成品堿液去制片機制片堿，G為淡堿液 進口，H為煙道氣出口，去煙囪。K為開車時淡堿液入口。
具體實施例方式
1、按照圖1、圖2制造安裝一臺特種蒸發(fā)器。加熱爐上下花板(6和7)尺寸為長X 寬=3X1.2m，上下花板間距1.2m。上下花板之間均勻布置300根小57X7的加熱管(5)， 長度方向每排25根，寬度方向每排10根。每根長1. 56m(受熱部分為1. 2m)，加熱管與花板 用焊接法連接。加熱管用耐火磚圍砌，耐火磚爐體(3)厚24cm，保溫層(4)厚12cm。
2、加熱管為小57X4鍋爐用管(20G)，內(nèi)襯3mm鎳管?；ò逵脧?fù)合板，受煙道氣加 熱的一面用15mm厚的鍋爐鋼板(20G)，另一面為3mm厚的鎳板。 上、下封頭(8和9)和蒸發(fā)室選用厚10mm的復(fù)合板，其中鎳板厚為3mm，鍋爐鋼板 (20G)厚為7mm。 在蒸發(fā)室頂部安裝了安全伐。 2制造并安裝一臺小1. 8X2. 5m的煤氣發(fā)生爐，做好開車準備。
3按照圖3制造并安裝其它設(shè)備。 —、二效蒸發(fā)器加熱室(13、11)內(nèi)列管選用鎳管，一、二效蒸發(fā)器其它部件選用 316L不銹鋼。 4、將淡堿液分別從K、 G處加入特種蒸發(fā)器蒸發(fā)室(1)和堿液予熱器(17) ， 一、二 效蒸發(fā)器蒸發(fā)室(12、 10)和保溫調(diào)色鍋也注入淡堿液。 煤氣爐點火，將煤生成的煤氣在P 口點著并進入加熱爐(見圖2)，特種蒸發(fā)器開始 運行。特種蒸發(fā)器蒸發(fā)室(1)產(chǎn)生的蒸汽供給二效蒸發(fā)器加熱室加熱，二效蒸發(fā)器蒸發(fā)室 產(chǎn)生的蒸汽供一效蒸發(fā)器加熱室加熱，這樣按照圖3整個流程開始運行。
當(dāng)二效蒸發(fā)器堿液濃度達到55% 60%時，用泵送入特種蒸發(fā)器，當(dāng)特種蒸發(fā)器 蒸發(fā)室(1)底部堿液濃度達到95%時，用泵送到保溫調(diào)色鍋(16)，堿液在保溫調(diào)色鍋蒸出 殘留的水份，調(diào)好堿色，當(dāng)溫度降到40(TC時用泵送到制片機制成片堿。
權(quán)利要求
一種節(jié)能燒堿蒸發(fā)方法，其特征在于本工藝流程中主要設(shè)備有，特種蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器蒸發(fā)室(10)、二效蒸發(fā)器加熱室(11)、一效蒸發(fā)器蒸發(fā)室(12)、一效蒸發(fā)器加熱室(13)、循環(huán)水池(14)、集水池(15)、保溫調(diào)色鍋(16)、堿液予熱器(17)、大氣冷凝器(18)等。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能燒堿蒸發(fā)方法，其特征在于所述特種蒸發(fā)器由蒸發(fā)室(1)和加熱爐(2)組成，加熱爐的主要構(gòu)件有，上下封頭(8和9)，上下花板(6和7)， 在上下花板之間均布著數(shù)百根加熱管(5)，加熱管用耐火磚圍砌起來，耐火磚爐體(3)外面 有保溫層(4);通入加熱爐的是由燃料生成的高溫?zé)煹罋猓徽舭l(fā)室產(chǎn)生的高溫蒸汽(200°C 以上)成為前一效蒸發(fā)器的熱源；在蒸發(fā)室頂部安裝了安全伐。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種節(jié)能燒堿蒸發(fā)方法，其特征在于本方法的工藝流程是， 把淡堿液(含NaOH 10% 32% )加入堿液予熱器(17)，予熱的淡堿液送到一效蒸發(fā)器蒸 發(fā)室(12)，經(jīng)加熱室(13)加熱蒸發(fā)，堿液達到一定濃度后送到二效蒸發(fā)器蒸發(fā)室(10)，經(jīng) 加熱室(11)加熱蒸發(fā)，當(dāng)堿液濃度達到55% 60%時送到特種蒸發(fā)器蒸發(fā)，當(dāng)特種蒸發(fā) 器蒸發(fā)室底部堿液濃度達到95%左右時，將堿液送到保溫調(diào)色鍋(16)，調(diào)色后的堿液送到 制片機制成片堿；特種蒸發(fā)器蒸發(fā)室產(chǎn)生的高溫蒸汽(20(TC以上)進入二效蒸發(fā)器的加熱 室(ll)，二效蒸發(fā)器蒸發(fā)室產(chǎn)生的蒸汽進入一效蒸發(fā)器的加熱室(13)，一效蒸發(fā)器蒸發(fā)室 (12)產(chǎn)生的蒸汽進入大氣冷凝器(18)，被從循環(huán)水池(14)送來的水冷凝，并一起流入集水 池(15)，又溢流到循環(huán)水池；由燃料生成的高溫?zé)煹罋膺M入特種蒸發(fā)器的加熱爐(2)，從加 熱爐出來后依次進入保溫調(diào)色鍋(16)爐灶和堿液予熱器(17)利用余熱后從煙囪排放；從 一效、二效蒸發(fā)器加熱室出來的冷凝熱水從E處排出去鹽水車間化鹽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能燒堿蒸發(fā)方法，其特征在于為了充分利用熱能，在 特種蒸發(fā)器前面可以加3 4效蒸發(fā)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種節(jié)能燒堿蒸發(fā)方法。本工藝將燃料生成的高溫?zé)煹罋馔ㄈ胩胤N蒸發(fā)器蒸發(fā)堿液。特種蒸發(fā)器由蒸發(fā)室和加熱爐組成，加熱爐是一個由耐火磚圍砌起來的列管加熱器，高溫?zé)煹罋馐辜訜峁苤械膲A液蒸發(fā)濃縮，同時產(chǎn)生了蒸汽，作為前一效蒸發(fā)器的熱源。本工藝比現(xiàn)在使用的6噸固堿鍋節(jié)能50％以上，本工藝操作簡單，可以連續(xù)生產(chǎn)，一套設(shè)備可以年產(chǎn)燒堿10萬噸左右，適合于大規(guī)模燒堿生產(chǎn)。本發(fā)明還可以用于其它溶液的蒸發(fā)，不需要鍋爐供汽。
文檔編號B01D1/00GK101732876SQ20091026269
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者康仁 申請人:康仁