CN203247104U

CN203247104U - 元明粉生产***

Info

Publication number: CN203247104U
Application number: CN 201320251377
Authority: CN
Inventors: 宋金虎; 李健; 韩睿超; 赵成纲; 张永兴; 陈晓庆; 卢奇
Original assignee: MACHINERY INDUSTRY LANZHOU PETROLEUM CHEMICAL EQUIPMENT INSPECTION OFFICE CO LTD; Shanghai Lanbin Petrochemical Equipment Co Ltd; Lanzhou Petroleum Machinery Research Institute; Lanzhou Lanya Petrochemical Equipment Engineering Co Ltd
Current assignee: MACHINERY INDUSTRY LANZHOU PETROLEUM CHEMICAL EQUIPMENT INSPECTION OFFICE CO LTD; Shanghai Lanbin Petrochemical Equipment Co Ltd; Lanzhou Petroleum Machinery Research Institute; Lanzhou Lanya Petrochemical Equipment Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2023-05-10

Abstract

本实用新型公开了一种元明粉生产***，以解决现有元明粉生产成本偏高、元明粉生产品质低的问题。它包括多级还原塔、中和反应釜、絮凝沉淀槽、结晶罐、蒸汽压缩机，将蒸发和结晶放在一个单元进行操作，通过把铬盐脱硝液经过还原、中和反应、絮凝沉淀、多级压滤、由缓冲罐打入蒸发结晶***，晶体产品出料后由晶浆泵打入离心机，离心后由螺旋输送带送入沸腾床干燥器，干燥后的成品进入料仓后进行包装。可以有效实现元明粉颗粒自由控制、解决元明粉生产成本高和蒸发器运行周期短、换热效果差的技术问题。

Description

元明粉生产***

技术领域

本实用新型涉及化工领域，具体地说是一种元明粉生产***。

背景技术

而我国元明粉来源主要由天然芒硝矿和盐业副产物，目前主流工艺有多效蒸发加二次蒸汽化硝工艺、多效蒸发加逆流加料工艺，自然干燥脱水等方法。多效蒸发法，应用比较广泛，多效蒸发器可以利用部分二次蒸汽，可节约部分新鲜蒸汽，但依然会消耗大量新鲜蒸汽，设备投入大，生产成本偏高。

结晶多为间歇冷却结晶法，生产强度低，为Na₂SO₄·10H₂O后续干燥成本加大，杂质包藏现象比较严重，结晶设备投入大。我公司实用新型的带有机械蒸汽压缩机的蒸发结晶装置通过生产实践暴漏出了该工艺的不足之处，蒸发器容易结垢导致换热性能下降，从而导致压缩机温升变大，进而蒸发温度变高，导致必须补充新鲜蒸汽，长时间运行导致压缩机报警停机从而使整个设备停产，另外一方面原因结晶罐设计不够合理导致清液出口中混杂大量细晶，从而加剧了换热器的结垢速度，第三，结晶出料中晶体浓度控制不稳定，导致离心机能耗高且分离效率下降，甚至分离出浆料从而影响下个干燥工序的正常进行。

大多企业生产元明粉停留在GB6009-2003标准上，很难满足当代精细化工行业对元明粉品质的要求，元明粉市场价格在500元/t左右，控制生产成本提高附加值意义重大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种元明粉生产***，以解决现有元明粉生产成本偏高的问题。

本实用新型的技术方案是：一种元明粉生产***，包括多级还原塔、中和反应釜、絮凝沉淀槽、结晶罐、蒸汽压缩机，所述多级还原塔与中和反应釜相连，所述中和反应釜与絮凝沉淀槽相连，所述絮凝沉淀槽与缓冲分离***相连，所述缓冲分离***连接有热压滤机组，所述缓冲分离***还与所述结晶罐相连，所述结晶罐顶部的清液出口通过第一物料管道连接板式蒸发器，所述板式蒸发器的物料出口端通过第二物料管道连接有气液分离闪蒸罐，所述板式蒸发器的顶部通过进气管道与所述蒸汽压缩机的蒸汽出口端相连，所述板式蒸发器的底端通过冷凝水管道连接有板式冷凝器，所述板式冷凝器的底部连接有真空泵，所述气液分离闪蒸罐的蒸汽出口端通过蒸汽管道与所述蒸汽压缩机的蒸汽入口端相连，所述气液分离闪蒸罐的底部通过液体管道与所述结晶罐的循环进料管相连；所述结晶罐的出料口通过结晶罐出料管道与增稠器进口相连，所述增稠器的下端出口通过增稠出液管道连接离心机的进料口，所述增稠器的上端出口通过清液管道与所述离心机顶部的母液回流管相连，所述母液回流管与结晶器母液进口相连。

作为本实用新型进一步改进，所述多级还原塔的底端连接有二氧化硫发生器。

作为本实用新型进一步改进，它还包括离子和粒子在线检测装置，所述中和反应釜包括依次相连的第一中和反应釜和第二中和反应釜，所述絮凝沉淀槽包括依次相连的第一絮凝沉淀槽和第二絮凝沉淀槽，所述缓冲分离***包括第一缓冲罐、第二缓冲罐、第三缓冲罐、第四缓冲罐，所述第一缓冲罐分别与所述第二絮凝沉淀槽、所述第三缓冲罐及所述热压滤机组相连，所述第二缓冲罐、第三缓冲罐和第四缓冲罐依次相连且都与所述热压滤机组相连，所述第二缓冲罐和第四缓冲罐还通过进料管道与所述结晶罐相连；所述离子和粒子在线检测装置分别与第一中和反应釜、第二中和反应釜、第一絮凝沉淀槽、第二絮凝沉淀槽、第二缓冲罐、第四缓冲罐相连。

作为本实用新型进一步改进，所述结晶罐包括上封头和下封头，所述结晶罐内设有导流筒，所述导流筒包括导流筒直筒段）和导流筒弯筒，所述导流筒直筒段和导流筒弯筒之间通过变径头连接，所述变径头通过连接弯管与所述循环进料管相连；所述导流筒直筒段的直径大于所述导流筒弯筒的直径，所述导流筒的顶部设有折流板，所述导流筒和折流板由固定支管固定在所述结晶罐的结晶罐筒体上；所述折流板距结晶罐顶部的距离为0.5-1.5米。

作为本实用新型进一步改进，所述导流筒直筒段靠近折流板处轴向设有1-5排异径晶浆吸入孔，每排异径晶浆吸入孔至少1个，所述导流筒的底部设有淘洗管，所述结晶罐筒体的底部设有排污管，所述结晶罐筒体的侧壁设有视镜。

作为本实用新型进一步改进，所述板式蒸发器上设有在线清洗装置，所述在线清洗装置包括热水泵和与其相连的热水循环槽，所述热水泵的出口端一路通过清洗液管道与所述板式蒸发器相连，所述热水泵的出口端另一路通过第一水管道与所述第一物料管道相连，所述热水循环槽还与所述第二物料管道、冷凝水管道相连，所述第一物料管道上设有循环泵。

作为本实用新型进一步改进，它还包括分布式控制***，所述分布式控制***分别与所述离子和粒子在线检测装置、所述在线清洗装置、所述二氧化硫发生器、所述第二缓冲罐、所述第三缓冲罐、所述第四缓冲罐、所述进料管道、所述结晶罐出料管道、所述液体管道、所述第一物料管道、所述第二物料管道、所述冷凝水管道、所述板式冷凝器、所述蒸汽压缩机、所述板式蒸发器的进气管道、所述蒸汽管道相连。

本实用新型采用先进的二次蒸汽机械压缩再利用技术，将蒸发和结晶放在一个单元进行操作，通过把铬盐脱硝液经过还原、中和反应、絮凝沉淀、多级压滤、由缓冲罐打入蒸发结晶***，晶体产品出料后由晶浆泵打入离心机，离心后由螺旋输送带送入沸腾床干燥器，干燥后的成品进入料仓后进行包装。此法充分利用真空闪蒸产生的二次蒸汽，经机械压缩后升温做为板式蒸发器的热源，不消耗额外新鲜蒸汽，生产成本低。

此外，还原、中和工序控制严格，有害杂质去除彻底，本实用新型采用多道产品质量在线检测工序，絮凝沉淀和热压滤后检测Cr⁶⁺和Ca、Mg离子含量，如不合格则返回相应工序重新处理。整体的物料和能量优化利用，热压滤滤渣返回焙烧炉、离心母液返回结晶罐重结晶、结晶罐二次蒸汽通过机械压缩后返回蒸发器充当热源。本实用新型可以生产指标高于优等品的元明粉产品，可以用于特殊要求行业或出口。过滤部分可以分加压板框热过滤和深层过滤两步，不溶物含量降低至0.005%以下，钙镁离子含量0.01%以下，中和液中加入当量的氢氧化钡，使用氯离子含量降至0.01%。

本实用新型能够对***中铬盐副产物芒硝废液及时处理，节约废物堆积厂房用地，减少芒硝粉化对周边环境污染，去除脱硝液中含有的有害铬元素随雨水进入水体污染环境，企业对废水、废渣排放污染治理费用等问题得到了解决。同时，采用由铬盐脱硝液生产优级元明粉的工艺起到了变废为宝、降低企业综合成本的作用，为企业可持续发展奠定了基础，减少了固体废物、废水排放处理费，同时避免粉化污染和铬污染。

本实用新型采用单效多体蒸发加二次蒸汽循环利用工艺，降低了生产成本同时大大降低设备占地面积，3万吨每年处理量计可以节约热能消耗成本160万元，节约设备投资100万元，通过定期开动清洗装置对板式蒸发器进行清洗除垢，保证换热效率、节约能源，完全实现连续生产，使开车周期从三天全部停车清洗到不停车连续运行数个月。适用于由芒硝矿或无机盐副产品生产元明粉，也可用于生产其它蒸发结晶法生产产品的化学物质。

附图说明

图1为一种元明粉生产***的结构示意图；

图2为一种元明粉生产***中结晶罐的结构示意图；

图3为一种元明粉生产***中结晶罐内流体模拟流线示意图。

附图标记含义如下：

结晶罐（1）、板式蒸发器（2）、热水循环槽3、气液分离闪蒸罐（4）、蒸汽压缩机（5）、板式冷凝器（6）、真空泵（7）、离心机（8）、热水泵（9）、循环泵（10）、增稠器（11）、二氧化硫发生器（12）、第一中和反应釜（13）、第二中和反应釜（14）、第一絮凝沉淀槽（15）、第二絮凝沉淀槽（16）、第一缓冲罐（17）、热压滤机组（18）、第二缓冲罐（19）、第三缓冲罐（20）、第四缓冲罐（21）、沸腾床干燥器（22）、料仓（23）、自动包装***（24）、尾气处理装置（25）、多级还原塔（26）、离子和粒子在线检测装置（27）、分布式控制***（28）、进料管道(201)、第一物料管道（202）、第二物料管道（203）、蒸汽管道（204）、进气管道(205)、液体管道（206）、结晶罐出料管道（207）、母液回流管（208）、清洗液管道（209）、第一水管道（212）、冷凝水管道（213）、清液管道（214）、增稠出液管道（215）、导流筒（101）、折流板（102）、清液出口（103）、上封头（104）、晶浆吸入孔（105）、结晶罐壳体（106）、固定管（107）、连接弯管（108）、循环进料管（109）、结晶罐出料口（110）、淘洗管（111）、排污管（112）、视镜（113）、下封头（114）、母液进口（115）、导流筒直筒段（116）、导流筒弯筒（117）、变径头（118）。

具体实施方式

一种元明粉生产***，包括多级还原塔26、中和反应釜、絮凝沉淀槽、结晶罐1、蒸汽压缩机5，多级还原塔26与中和反应釜相连，多级还原塔26的底端连接有二氧化硫发生器12，多级还原塔26还连接有尾气处理装置25。中和反应釜与絮凝沉淀槽相连，絮凝沉淀槽与缓冲分离***相连，缓冲分离***连接有热压滤机组18，缓冲分离***还与结晶罐1相连，结晶罐1顶部的清液出口103通过第一物料管道202连接板式蒸发器2，板式蒸发器2的物料出口端通过第二物料管道203连接有气液分离闪蒸罐4，板式蒸发器2的顶部通过进气管道205与蒸汽压缩机5的蒸汽出口端相连，板式蒸发器2的底端通过冷凝水管道213连接有板式冷凝器6，板式冷凝器6的底部连接有真空泵7，气液分离闪蒸罐4的蒸汽出口端通过蒸汽管道204与蒸汽压缩机5的蒸汽入口端相连，气液分离闪蒸罐4的底部通过液体管道206与结晶罐1的循环进料管109相连；结晶罐1的出料口110通过结晶罐出料管道207与增稠器11切向进口相连，增稠器11的下端出口通过增稠出液管道215连接离心机8的进料口，增稠器11的上端出口通过清液管道214与离心机8顶部的母液回流管208相连，母液回流管208与结晶器1母液进口115相连。

在本实施方式中，中和反应釜和絮凝沉淀槽都使用两个，可以起到替换和切换作用，使生产不间断；中和反应釜包括依次相连的第一中和反应釜13和第二中和反应釜14，絮凝沉淀槽包括依次相连的第一絮凝沉淀槽15和第二絮凝沉淀槽16，缓冲分离***包括第一缓冲罐17、第二缓冲罐19、第三缓冲罐20、第四缓冲罐21，第一缓冲罐17分别与第二絮凝沉淀槽16、第三缓冲罐20及热压滤机组18相连，第二缓冲罐19、第三缓冲罐20和第四缓冲罐21依次相连且都与热压滤机组18相连，第二缓冲罐19和第四缓冲罐21还通过进料管道201与结晶罐1相连；离子和粒子在线检测装置27分别与第一中和反应釜13、第二中和反应釜14、第一絮凝沉淀槽15、第二絮凝沉淀槽16、第二缓冲罐19、第四缓冲罐21相连。

结晶罐1包括上封头104和下封头114，结晶罐1内设有导流筒101，导流筒101包括导流筒直筒段116和导流筒弯筒117，导流筒直筒段116和导流筒弯筒117之间通过变径头118连接，变径头118通过连接弯管108与循环进料管109相连；导流筒直筒段116的直径大于导流筒弯筒117的直径，导流筒101的顶部设有折流板102，导流筒101和折流板102由固定支管107固定在结晶罐1的结晶罐筒体106上；折流板102距结晶罐1顶部的距离为0.5-1.5米。

导流筒直筒段116靠近折流板102处轴向设有1-5排异径晶浆吸入孔105，每排异径晶浆吸入孔105至少1个，导流筒101的底部设有淘洗管111，结晶罐筒体106的底部设有排污管112，结晶罐筒体106的侧壁设有视镜113。

板式蒸发器2上设有在线清洗装置，在线清洗装置包括热水泵9和与其相连的热水循环槽3，热水泵9的出口端一路通过清洗液管道209与板式蒸发器2相连，热水泵9的出口端另一路通过第一水管道212与第一物料管道202相连，热水循环槽3还与第二物料管道203、冷凝水管道213相连，第一物料管道202上设有循环泵10。

由于元明粉在操作条件下溶解度曲线呈下降趋势，板式蒸发器2运行一段时间后将在板间产生晶体污垢影响传热效果，此时可根据分布式控制***28监控数据判定开启与板式蒸发器相连的在线清洗装置，循环热水来源于板式蒸发器冷凝水，清洗之后溶液经清洗液管道209进入***内部消耗，不需额外热水供应，不会产生二次污染，热水循环2h左右即可恢复到最佳换热状态。

一种元明粉生产***，它还包括分布式控制***28，分布式控制***28分别与离子和粒子在线检测装置27、在线清洗装置、二氧化硫发生器12、第二缓冲罐19、第三缓冲罐20、第四缓冲罐21、进料管道201、结晶罐出料管道207、液体管道206、第一物料管道202、第二物料管道203、冷凝水管道213、板式冷凝器6、蒸汽压缩机5、板式蒸发器2的进气管道205、蒸汽管道204相连。分布式控制***28随时切换进出料，以达到实时监控有害杂质去除情况，不合格的料也通过泵打回上道工序。

元明粉生产，包括还原、中和、絮凝沉淀、多级热压滤、蒸发结晶、干燥和成品包装等工序，具体步骤如下：

将铬盐脱硝液通入并联的多级还原塔26还原、通过物料泵将还原后的液体打入中和反应釜，中和反应后液体通过物料泵打入絮凝沉淀槽絮凝沉淀，之后由物料泵将沉淀液打入热压滤机组18，压滤后，由离子和粒子在线检测装置27检验杂质离子含量，不合格的滤饼返回中和反应釜或絮凝沉淀槽，第一缓冲罐17用于接收和储存来自第一絮凝沉淀槽15或第二絮凝沉淀槽16的液体，通过分布式控制***28随时切换进出料，以达到实时监控有害杂质去除情况，不合格的料也通过泵打回上道工序。第二缓冲罐19和第四缓冲罐21用来接收和储存热过滤后的滤液，以保证蒸发结晶操作连续进行，第三缓冲罐20用来接受和储存过滤过程中不合格的滤液，然后通过泵将不合格的滤液打回第一缓冲罐17或直接打入热压滤机组18。合格的滤液由第二缓冲罐19和第四缓冲罐21流出，经进料管道201进入结晶罐1，结晶罐1内物料充满后由清液出口103通过第一物料管道202进入板式蒸发器2，物料在板式蒸发器2内接受由蒸汽压缩机5增压升温后的二次蒸汽而升温，升温后的物料从第二物料管道203进入气液分离闪蒸罐4进行真空闪蒸，气体由蒸汽管道204进入蒸汽压缩机5增压升温后由进气管道205进入板式蒸发器2循环使用；分离后的液体由液体管道206进入结晶罐1，进入结晶罐1后分两路在罐内循环结晶，一路经过连接弯管108、沿着导流筒直筒116向上运动促进晶体生长，到达顶部后由折流板102阻挡向下运动沉降晶体，另一路由淘洗管111向下运动被罐底反弹后向上运动对晶体进行分级，符合尺寸要求的晶体由结晶罐出料口110经结晶罐出料管道207进入增稠器11增大晶浆浓度，增浓后晶浆经过增稠出液管道215进入离心机8离心得产品，增稠器中的上清液经过清液管道214进入结晶罐1继续循环，离心母液由母液回流管208返回结晶罐1继续循环，不符合要求的晶体由导流筒直筒段116上的晶浆吸入孔105吸入在结晶床内部循环生长，澄清液由结晶罐1顶部进入板式蒸发器2循环操作；离心后固体由螺旋传送带送至沸腾床干燥器22，干燥后产品经料仓23短暂储存后，由自动包装***24包装成成品。

本方法还包括对板式蒸发器2进行在线清洗工序，在线清洗工序及离子和粒子在线检测装置27由分布式控制***28控制。

板式蒸发器冷凝水和不冷凝气体通过与冷凝器7相连的管道进入冷凝器7，真空泵7为整个***提供操作真空；各管道上均设有阀门、压力传感器和温度传感器，通过分布式控制***28实现自动控制。

Claims

1.一种元明粉生产***，包括多级还原塔、中和反应釜、絮凝沉淀槽、结晶罐、蒸汽压缩机，其特征在于：所述多级还原塔（26）与中和反应釜相连，所述中和反应釜与絮凝沉淀槽相连，所述絮凝沉淀槽与缓冲分离***相连，所述缓冲分离***连接有热压滤机组（18），所述缓冲分离***还与所述结晶罐（1）相连，所述结晶罐（1）顶部的清液出口（103）通过第一物料管道（202）连接板式蒸发器（2），所述板式蒸发器（2）的物料出口端通过第二物料管道（203）连接有气液分离闪蒸罐（4），所述板式蒸发器（2）的顶部通过进气管道（205）与所述蒸汽压缩机（5）的蒸汽出口端相连，所述板式蒸发器（2）的底端通过冷凝水管道（213）连接有板式冷凝器（6），所述板式冷凝器（6）的底部连接有真空泵（7），所述气液分离闪蒸罐（4）的蒸汽出口端通过蒸汽管道（204）与所述蒸汽压缩机（5）的蒸汽入口端相连，所述气液分离闪蒸罐（4）的底部通过液体管道（206）与所述结晶罐（1）的循环进料管（109）相连；所述结晶罐（1）的出料口（110）通过结晶罐出料管道（207）与增稠器（11）进口相连，所述增稠器（11）的下端出口通过增稠出液管道（215）连接离心机（8）的进料口，所述增稠器（11）的上端出口通过清液管道（214）与所述离心机（8）顶部的母液回流管（208）相连，所述母液回流管（208）与结晶器（1）母液进口（115）相连。

2.根据权利要求1所述的元明粉生产***，其特征在于：所述多级还原塔（26）的底端连接有二氧化硫发生器（12）。

3.根据权利要求1或2所述的元明粉生产***，其特征在于：它还包括离子和粒子在线检测装置（27），所述中和反应釜包括依次相连的第一中和反应釜（13）和第二中和反应釜（14），所述絮凝沉淀槽包括依次相连的第一絮凝沉淀槽（15）和第二絮凝沉淀槽（16），所述缓冲分离***包括第一缓冲罐（17）、第二缓冲罐（19）、第三缓冲罐（20）、第四缓冲罐（21），所述第一缓冲罐（17）分别与所述第二絮凝沉淀槽（16）、所述第三缓冲罐（20）及所述热压滤机组（18）相连，所述第二缓冲罐（19）、第三缓冲罐（20）和第四缓冲罐（21）依次相连且都与所述热压滤机组（18）相连，所述第二缓冲罐（19）和第四缓冲罐（21）还通过进料管道（201）与所述结晶罐（1）相连；所述离子和粒子在线检测装置（27）分别与第一中和反应釜（13）、第二中和反应釜（14）、第一絮凝沉淀槽（15）、第二絮凝沉淀槽（16）、第二缓冲罐（19）、第四缓冲罐（21）相连。

4.根据权利要求3所述的元明粉生产***，其特征在于：所述结晶罐（1）包括上封头（104）和下封头（114），所述结晶罐（1）内设有导流筒（101），所述导流筒（101）包括导流筒直筒段（116）和导流筒弯筒（117），所述导流筒直筒段（116）和导流筒弯筒（117）之间通过变径头（118）连接，所述变径头（118）通过连接弯管（108）与所述循环进料管（109）相连；所述导流筒直筒段（116）的直径大于所述导流筒弯筒（117）的直径，所述导流筒（101）的顶部设有折流板（102），所述导流筒（101）和折流板（102）由固定支管（107）固定在所述结晶罐（1）的结晶罐筒体（106）上；所述折流板（102）距结晶罐（1）顶部的距离为0.5-1.5米。

5.根据权利要求4所述的元明粉生产***，其特征在于：所述导流筒直筒段（116）靠近折流板（102）处轴向设有1-5排异径晶浆吸入孔（105），每排异径晶浆吸入孔（105）至少1个，所述导流筒（101）的底部设有淘洗管（111），所述结晶罐筒体（106）的底部设有排污管（112），所述结晶罐筒体（106）的侧壁设有视镜（113）。

6.根据权利要求5所述的元明粉生产***，其特征在于：所述板式蒸发器（2）上设有在线清洗装置，所述在线清洗装置包括热水泵（9）和与其相连的热水循环槽（3），所述热水泵（9）的出口端一路通过清洗液管道（209）与所述板式蒸发器（2）相连，所述热水泵（9）的出口端另一路通过第一水管道（212）与所述第一物料管道（202）相连，所述热水循环槽（3）还与所述第二物料管道（203）、冷凝水管道（213）相连，所述第一物料管道（202）上设有循环泵（10）。

7.根据权利要求6所述的元明粉生产***，其特征在于：它还包括分布式控制***（28），所述分布式控制***（28）分别与所述离子和粒子在线检测装置（27）、所述在线清洗装置、所述二氧化硫发生器（12）、所述第二缓冲罐（19）、所述第三缓冲罐（20）、所述第四缓冲罐（21）、所述进料管道（201）、所述结晶罐出料管道（207）、所述液体管道（206）、所述第一物料管道（202）、所述第二物料管道（203）、所述冷凝水管道（213）、所述板式冷凝器（6）、所述蒸汽压缩机（5）、所述板式蒸发器（2）的进气管道（205）、所述蒸汽管道（204）相连。