CN102320575A - 低温蒸发过硫酸钠的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温蒸发过硫酸钠的方法，要解决的技术问题是降低蒸发过硫酸钠的成本。本发明的方法，包括以下步骤：进料预热，强制循环加热蒸发，结晶分离器，抽出，离心分离出过硫酸钠晶粒和母液。本发明与现有技术相比，使用机械式蒸汽再压缩蒸发器蒸发过硫酸钠，降低过硫酸钠蒸发温度，节能环保，蒸发1吨水的能耗大约是传统蒸发器的1/6到1/5，完全摆脱了对蒸汽锅炉的依赖，只要有电就能使用，而且自动化程度高，全自动工作流程，不需要人工监控。
Description
技术领域
本发明涉及一种过硫酸钠的生产方法，特别是一种蒸发过硫酸钠的方法。
背景技术
过硫酸钠在温度较高的时候会分解变性，生成其它的物质，得不到需要的物质，现有技术采用低温蒸发结晶过硫酸钠的方法，采用蒸汽锅炉，蒸发器的热效率低、比能耗高。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温蒸发过硫酸钠的方法，要解决的技术问题是降低蒸发过硫酸钠的成本。
本发明采用以下技术方案：一种低温蒸发过硫酸钠的方法，包括以下步骤：一、进料，温度为25℃的饱和过硫酸钠溶液原液A储存在原液罐中，由进料泵打入板式换热器内，在板式换热器内的原液A与强制循环蒸发器中的二次蒸汽冷凝液进行热交换，原液A经过一次预热后，进入列管式换热器，在列管式换热器内，原液A与来自强制循环蒸发器的蒸汽不凝气C以及混在蒸汽不凝气中的二次蒸汽进行热交换，原液A经过二次预热后温度升至38℃，被送入强制循环蒸发器，在预热后的原液A进入到强制循环蒸发器的同时，开启真空泵对强制循环蒸发器抽真空；二、预热后的原液A进入强制循环蒸发器进行强制循环加热蒸发，达到蒸发温度38℃，过饱和母液从强制循环蒸发器的出料口开始进入结晶分离器，关闭强制循环蒸发器的进料口，开启蒸汽压缩机、强制循环泵和结晶循环出料泵；三、过饱和母液进入结晶分离器，在结晶分离器中进行闪蒸与汽液分离，过硫酸钠晶粒在结晶分离器内被淘析、结晶、缓慢成长，长大后的晶粒沉淀在结晶分离器底部；四、结晶循环出料泵将含结晶母液B抽出，达到合格标准后出料，由泵排出到缓冲反应釜，从结晶分离器出来的二次蒸汽，进入蒸汽压缩机，二次蒸汽被压缩后，温度升高到50℃左右，被送入强制循环蒸发器内的蒸发室加热原液A，加热原液A的过程中，蒸汽被冷凝成蒸汽冷凝液由蒸馏水泵经板式换热器与原液A热交换后排出，其温度为30℃，预热后的原液A进入强制循环蒸发器后，与压缩后升高到50℃的二次蒸汽进行换热，强制循环蒸发器达到热平衡；五、含结晶母液B经过离心，离心分离出过硫酸钠晶粒和母液，再用母液回流泵输送到，重新进入板式换热器，加热、强制循环加热蒸发、结晶，如此不停循环，将原液A全部处理完毕，最终产品为蒸馏水D与过硫酸钠结晶。
本发明的步骤一连接在真空泵抽气口的比例调节阀调节装置的真空度为0.09mpa以下。
本发明的步骤二中的蒸发压力控制在60mbar内，60分钟内。
本发明的蒸汽压缩机的蒸发量为1.5t/h。
本发明的强制循环泵的流量为380m3/h，扬程为20m。
本发明的结晶循环出料泵的流量为20m3/h，扬程为20m。
本发明的含结晶母液B的合格标准为经检测固液比达到1/5且颗粒达到0.6mm以上。
本发明的含结晶母液B未达到合格标准，则重新进入结晶分离器进行闪蒸与汽液分离。
本发明的热平衡采用蒸汽压缩机来维持强制循环蒸发器的热平衡。
本发明与现有技术相比，使用机械式蒸汽再压缩蒸发器蒸发过硫酸钠，降低过硫酸钠蒸发温度，节能环保，蒸发1吨水的能耗大约是传统蒸发器的1/6到1/5，完全摆脱了对蒸汽锅炉的依赖，只要有电就能使用，而且自动化程度高，全自动工作流程，不需要人工监控。
附图说明
图1是本发明采用设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。如图1所示，本发明的低温蒸发过硫酸钠的方法，包括以下步骤：
一、进料，温度为25℃的饱和过硫酸钠溶液原液A储存在原液罐中，由进料泵打入板式换热器1内，在板式换热器1内的原液A与强制循环蒸发器9中的二次蒸汽冷凝液进行热交换。原液A经过一次预热后，进入列管式换热器8，在列管式换热器8内，原液A与来自强制循环蒸发器9的蒸汽不凝气C以及混在蒸汽不凝气中的二次蒸汽进行热交换。原液A经过二次预热后温度升至38℃，被送入强制循环蒸发器9，在预热后的原液A进入到强制循环蒸发器9的同时，开启真空泵5对强制循环蒸发器9抽真空，连接在真空泵5抽气口的比例调节阀调节装置的真空度为0.09mpa以下。
二、预热后的原液A进入强制循环蒸发器9进行强制循环加热蒸发蒸发压力控制在60mbar内，60分钟内，达到蒸发温度38℃，过饱和母液从强制循环蒸发器9的出料口开始进入结晶分离器11，关闭强制循环蒸发器9的进料口，开启蒸汽压缩机10、强制循环泵6和结晶循环出料泵7，蒸汽压缩机10蒸发量1.5t/h，强制循环泵6流量380m3/h，扬程20m，结晶循环出料泵7流量20m3/h，扬程20m。
三、过饱和母液进入结晶分离器11，在结晶分离器11中进行闪蒸与汽液分离，通过强制循环蒸发器9，将物料从38℃加热至40℃，由于与结晶分离器11内存在3米液位差，此时沸点高于物料温度，没有蒸发，物料进入压力较低的结晶分离器11后，沸点降低到38℃，因此物料在分离器内迅速沸腾汽化并进行两相分离。本装置中气液分离的原理是利用气液两相密度不同，此时气相密度为0.046kg/m3而液相密度为1000kg/m3，，进行重力沉降，上升流速控制在2m/s以内，分离效果比较理想。过硫酸钠晶粒在结晶分离器11内被淘析、结晶、缓慢成长，长大后的晶粒沉淀在结晶分离器11底部。
四、结晶循环出料泵7将含结晶母液B抽出，含结晶母液B的合格标准为经检测固液比达到1/5且颗粒达到0.6mm以上，达到合格标准后出料，由泵排出到缓冲反应釜。如果未达到设计要求，则重新进入结晶分离器11进行闪蒸与汽液分离。从结晶分离器11出来的二次蒸汽，进入蒸汽压缩机10，二次蒸汽被压缩后，温度升高到50℃左右，被送入强制循环蒸发器9内的蒸发室加热原液A，加热原液A的过程中，这部分蒸汽被冷凝成蒸汽冷凝液由蒸馏水泵2经板式换热器1与原液A热交换后排出，其温度为30℃。预热后的原液A进入强制循环蒸发器9后，与压缩后升高到50℃的二次蒸汽进行换热，强制循环蒸发器9达到热平衡，此时只需要蒸汽压缩机10来维持强制循环蒸发器9的热平衡。
五、含结晶母液B经过三足离心机，(功率7.5kw，容量200kg/次)，离心分离出过硫酸钠晶粒和母液，再用母液回流泵输送到，重新进入板式换热器1，加热、强制循环加热蒸发、结晶，如此不停循环，将原液A全部处理完毕，最终产品为蒸馏水D与过硫酸钠结晶。
本发明的低温蒸发过硫酸钠的方法，通过可编程控制器PLC控制处理过程，所有的输出和输入信号，各个设备装置的操作都由其配套的计算机完成。
如图1所示，本发明的低温蒸发过硫酸钠方法，采用以下装置实现，所述装置设置有换热器组件，换热器组件由板式换热器1和列管式换热器8串联组成，换热器组件连接强制循环蒸发器9的入口，强制循环蒸发器9的出口连接结晶分离器11，结晶分离器11的上部蒸汽出口连接蒸汽压缩机10的蒸汽输入端，蒸汽压缩机10的压缩蒸汽输出端连接强制循环蒸发器9的蒸汽入口，结晶分离器11的下部出口经强制循环泵6连接强制循环蒸发器9的入口，结晶分离器11的底部出口连接有结晶循环出料泵7。其中，板式换热器1的管程入口连接过硫酸钠原液A入口，板式换热器1的管程出口连接列管式换热器8的管程入口，列管式换热器8的管程出口通过强制循环泵6连接强制循环蒸发器9的入口。同时，强制循环蒸发器9的蒸馏水出口连接有蒸馏水罐3，蒸馏水罐3通过蒸馏水泵2连接板式换热器1的壳程蒸馏水入口。强制循环蒸发器9的蒸汽出口连接列管式换热器8的壳程蒸汽入口，列管式换热器8的壳程蒸汽出口通过真空泵5连接水罐4，列管式换热器8的蒸馏水出口连接蒸馏水罐3。
实施例，板式换热器1采用深圳市瑞升华科技有限公司生产的SUNE001型板式换热器；列管式换热器8采用深圳市瑞升华科技有限公司生产的SUNE002型列管式换热器；强制循环蒸发器9采用深圳市瑞升华科技有限公司生产的SUNE003型强制循环蒸发器；卧式换热器采用现有技术的卧式换热器；结晶分离器11采用深圳市瑞升华科技有限公司公司生产的SUNE004型结晶分离器；蒸汽压缩机10采用深圳市瑞升华科技有限公司生产的SUNE005型机械式蒸汽再压缩蒸汽压缩机，PLC采用德国西门子S7-300。
本实施例与现有技术的单效蒸汽蒸发器的运行成本比较：
运行成本的计算根据以下数据：
进料量：本实施例2.5t/h，传统蒸发器60t/h，
蒸发量：本实施例1.5t/h，传统蒸发器36t/h，
出料量：本实施例1t/h，传统蒸发器24t/h，
进料浓度：40％，
出料为过硫酸钠结晶
运行能耗比较见表1：
表11.5吨/小时过硫酸钠MVR蒸发量运行能耗比较
MVR为机械式蒸汽再压缩蒸汽压缩机。
本实施例的能耗为现有技术的单效蒸汽蒸发器的1/9.9。
电功率与热量的换算：1kw＝3600/4.2＝861kcal/h，
蒸汽与热量的换算：1kg/h＝540kcal/h，
1kg蒸汽与电功率的热量换算：1kg/h＝540/861＝0.63kw，
运行费用比较：
工业用电：0.7RMB/kwh，
蒸汽价格：200RMB/吨，
工业用水：2.5RMB/吨，
表21.5吨/小时过硫酸钠MVR蒸发量运行成本比较
本实施例运行成本为传统单效蒸气蒸发器的1/4.8。
Claims (9)
1.一种低温蒸发过硫酸钠的方法，包括以下步骤：一、进料，温度为25℃的饱和过硫酸钠溶液原液A储存在原液罐中，由进料泵打入板式换热器(1)内，在板式换热器(1)内的原液A与强制循环蒸发器(9)中的二次蒸汽冷凝液进行热交换，原液A经过一次预热后，进入列管式换热器(8)，在列管式换热器(8)内，原液A与来自强制循环蒸发器(9)的蒸汽不凝气C以及混在蒸汽不凝气中的二次蒸汽进行热交换，原液A经过二次预热后温度升至38℃，被送入强制循环蒸发器(9)，在预热后的原液A进入到强制循环蒸发器(9)的同时，开启真空泵(5)对强制循环蒸发器(9)抽真空；二、预热后的原液A进入强制循环蒸发器(9)进行强制循环加热蒸发，达到蒸发温度38℃，过饱和母液从强制循环蒸发器(9)的出料口开始进入结晶分离器(11)，关闭强制循环蒸发器(9)的进料口，开启蒸汽压缩机(10)、强制循环泵(6)和结晶循环出料泵(7)；三、过饱和母液进入结晶分离器(11)，在结晶分离器(11)中进行闪蒸与汽液分离，过硫酸钠晶粒在结晶分离器(11)内被淘析、结晶、缓慢成长，长大后的晶粒沉淀在结晶分离器(11)底部；四、结晶循环出料泵(7)将含结晶母液B抽出，达到合格标准后出料，由泵排出到缓冲反应釜，从结晶分离器(11)出来的二次蒸汽，进入蒸汽压缩机(10)，二次蒸汽被压缩后，温度升高到50℃左右，被送入强制循环蒸发器(9)内的蒸发室加热原液A，加热原液A的过程中，蒸汽被冷凝成蒸汽冷凝液由蒸馏水泵(2)经板式换热器(1)与原液A热交换后排出，其温度为30℃，预热后的原液A进入强制循环蒸发器(9)后，与压缩后升高到50℃的二次蒸汽进行换热，强制循环蒸发器(9)达到热平衡；五、含结晶母液B经过离心，离心分离出过硫酸钠晶粒和母液，再用母液回流泵输送到，重新进入板式换热器(1)，加热、强制循环加热蒸发、结晶，如此不停循环，将原液A全部处理完毕，最终产品为蒸馏水D与过硫酸钠结晶。
2.根据权利要求1所述的低温蒸发过硫酸钠的方法，其特征在于：所述步骤一连接在真空泵(5)抽气口的比例调节阀调节装置的真空度为0.09mpa以下。
3.根据权利要求2所述的低温蒸发过硫酸钠的方法，其特征在于：所述步骤二中的蒸发压力控制在60mbar内，60分钟内。
4.根据权利要求3所述的低温蒸发过硫酸钠的方法，其特征在于：所述蒸汽压缩机(10)的蒸发量为1.5t/h。
5.根据权利要求4所述的低温蒸发过硫酸钠的方法，其特征在于：所述强制循环泵(6)的流量为380m3/h，扬程为20m。
6.根据权利要求5所述的低温蒸发过硫酸钠的方法，其特征在于：所述结晶循环出料泵(7)的流量为20m3/h，扬程为20m。
7.根据权利要求6所述的低温蒸发过硫酸钠的方法，其特征在于：所述含结晶母液B的合格标准为经检测固液比达到1/5且颗粒达到0.6mm以上。
8.根据权利要求7所述的低温蒸发过硫酸钠的方法，其特征在于：所述含结晶母液B未达到合格标准，则重新进入结晶分离器(11)进行闪蒸与汽液分离。
9.根据权利要求8所述的低温蒸发过硫酸钠的方法，其特征在于：所述热平衡采用蒸汽压缩机(10)来维持强制循环蒸发器(9)的热平衡。
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