CN211141541U - 电子碱生产*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电子碱生产***，涉及电子碱生产的技术领域，该电子碱生产***，包括化碱单元、沉淀单元、节能蒸发单元和干燥单元；用于将碳酸钠固体快速溶解的所述化碱单元与所述沉淀单元连接；所述沉淀单元与所述节能蒸发单元管道连接；所述节能蒸发单元蒸发的二次蒸汽冷凝后进入所述化碱单元再次用于碳酸钠固体的溶解；所述节能蒸发单元将晶体物料输送至所述干燥单元进行一体化干燥，解决了现有技术中存在的仅能应用在实验室小试阶段，在实现工业化连续生产时存在困难的技术问题。

Description

电子碱生产***

技术领域

本实用新型涉及电子碱生产的技术领域，尤其是涉及一种电子碱生产***。

背景技术

纯碱是一种重要的基本化工原料，素有“化工之母”之称，它广泛应用于建材、轻工、化工、冶金、纺织、食品、电子、医药等行业，在国民经济发展中起着举足轻重的作用，其产量和消费量通常被作为衡量一个国家工业发展水平的标志之一。电子级纯碱可用于配制电视荧光粉、电子显像管、电子玻璃、光学玻璃等。目前国内外大多以优级纯无水碳酸钠作为电子级纯碱的替代，但随着国内外电子行业的迅速发展，过去的优级纯碳酸钠远远不能满足其十分苛刻的质量指标要求，因此对电子级纯碱的工业生产工艺进行研究有重要的价值。

生产电子级纯碱主要是将工业纯碱提纯，降低纯碱中的Ca、Mg、Fe、Cu、Pb、Ni等金属离子和Cl离子含量，使碳酸钠含量符合相关质量标准。目前还没有电子级纯碱的工业生产规模工艺的相关报道，大多集中在实验研究阶段。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供电子碱生产***，以解决现有技术中存在的仅能应用在实验室小试阶段，在实现工业化连续生产时存在困难的技术问题。

本实用新型实施例提供的一种电子碱生产***，包括：化碱单元、沉淀单元、节能蒸发单元和干燥单元；

用于将碳酸钠固体快速溶解的所述化碱单元与所述沉淀单元连接；

所述沉淀单元与所述节能蒸发单元管道连接；

所述节能蒸发单元蒸发的蒸汽冷凝液进入所述化碱单元再次用于碳酸钠固体的溶解；

所述节能蒸发单元将晶体物料输送至所述干燥单元进行一体化干燥和冷却。

进一步地，所述化碱单元包括：化碱罐；

所述化碱罐内部设置有第一搅拌机构；所述化碱罐外部设置有第一加热机构。

进一步地，所述沉淀单元包括：调节罐以及调控所述调节罐内氢氧化钠溶液进入量的自控***；

通过所述自控***控制氢氧化钠溶液加入至所述调节罐的比例，使得从所述化碱罐流出的碳酸钠溶液中混有的杂质与氢氧化钠溶液发生沉淀反应。

进一步地，在所述调节罐内设置有第二搅拌机构，且在所述调节罐的外部设置有第二加热机构。

进一步地，在所述调节罐和所述节能蒸发单元之间设置有用于去除固体颗粒的除杂单元。

进一步地，所述除杂单元包括：沿碳酸钠溶液流动方向设置的高效精密过滤器；

所述调节罐内反应充分的碳酸钠溶液通过管道输送至所述高效精密过滤器内，所述高效精密过滤器将碳酸钠溶液中固体颗粒杂质除去。

进一步地，所述节能蒸发单元包括：一级蒸发结晶单元和二级蒸发结晶单元；

去除杂质后的碳酸钠溶液输依次输送至所述一级蒸发结晶单元和二级蒸发结晶单元进行浓缩，以得到高纯碳酸钠晶体。

进一步地，所述节能蒸发单元和所述干燥单元之间设置有离心机；

所述离心机将浓缩晶浆的母液分离，并通过纯水少量多次洗涤置换所述离心机内的晶体颗粒表面残存的母液及阴离子杂质。

进一步地，所述干燥单元包括：一体化干燥器；

所述离心机处理后的晶体颗粒在所述一体化干燥器中进行干燥冷却直接得到低温产品并进行包装。

本实用新型提供的电子碱生产***，至少具有以下有益效果：

本实用新型提供的电子碱生产***，包括：化碱单元、沉淀单元、节能蒸发单元和干燥单元；用于将碳酸钠固体快速溶解的化碱单元与沉淀单元连接；沉淀单元与节能蒸发单元管道连接；节能蒸发单元二次蒸汽冷凝水进入化碱单元再次用于碳酸钠固体的溶解；节能蒸发单元将晶体物料输送至干燥单元进行一体化干燥和冷却。

这里化碱单元通过搅拌或者是加热的方式使得加速碳酸钠固体的溶解速度，使化碱过程连续化，大大节省了操作时间，从而满足连续化工业生产的要求，同样在沉淀单元中严格控制氢氧化钠溶液加入的比例，可以使工业碳酸钠中的金属阳离子杂质钙、镁、铁、铜、铅、镍等发生沉淀反应，生成固体颗粒物。节能蒸发单元采用两级连续蒸发结晶***，与间歇和单级蒸发相比，可以节省能耗，同时又能提高产能。两级蒸发结晶的二次蒸汽经冷凝后回用至化碱单元再次用于溶解工业碳酸钠，减少化碱工序的纯水消耗，达到节水减排的效果。干燥单元在同一设备内将产品干燥和冷却，减少凉碱环节，避免外界对产品质量干扰，对产品纯度更有保证。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电子碱生产***示意图。

图标：1－化碱罐；2－调节罐；4－高效精密过滤器；5－一级蒸发结晶器；6－一级蒸发结晶单元加热器；9－二级蒸发结晶器；10－二级蒸发结晶单元加热器；16－离心机；17－干燥单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的单元或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

请参照图1，下面将结合附图对本实用新型实施例提供的电子碱生产***做详细说明。

第一方面，本实用新型实施例提供的一种电子碱生产***，包括：

化碱单元、沉淀单元、节能蒸发单元和干燥单元；

用于将碳酸钠固体快速溶解的化碱单元与沉淀单元连接；

沉淀单元与节能蒸发单元管道连接；

节能蒸发单元蒸发的二次蒸汽冷凝水进入化碱单元再次用于碳酸钠固体的溶解；

节能蒸发单元将晶体物料输送至干燥单元进行一体化干燥和冷却。

需要说明的是，这里化碱单元通过搅拌或者是加热的方式使得加速碳酸钠固体的溶解速度，使化碱过程连续化，大大节省了操作时间，从而满足连续化工业生产的要求，同样在沉淀单元中严格控制氢氧化钠溶液加入的比例，这里化碱罐选用的碳酸钠为工业碳酸钠，因此本申请中在化碱罐反应的出现的碳酸钠无特殊说明就是工业碳酸钠，可以使工业碳酸钠中的金属阳离子杂质钙、镁、铁、铜、铅、镍等发生沉淀反应，生成固体颗粒物。节能蒸发单元采用两级连续蒸发结晶***，与间歇和单级蒸发相比，可以节省能耗同时又能提高产能。节能蒸发结晶的蒸汽经冷凝后回用至化碱单元再次用于溶解工业碳酸钠，减少化碱工序的纯水消耗，达到节水减排的效果。干燥单元在同一设备内将产品干燥和冷却，减少凉碱环节，避免外界对产品质量干扰，对产品纯度更有保证。

这里，化碱单元包括：化碱罐1；工业碳酸钠和纯水在化碱罐1中配成浓度为25％－30％的碳酸钠溶液，具体地碳酸钠溶液浓度有多种选择，可以为25％、26％、27％、28％、29％或者是30％，具体以实际工况为准，工业碳酸钠定量连续加入化碱罐1中，纯水通过调节阀自动控制加入到化碱罐1，在化碱罐1内进行溶解过程。具体地，化碱罐1纯水是通过纯水进料管线进入化碱罐1内，在纯水进料管上设有流量控制回路以保证需要的溶液浓度。

并且，化碱罐1内部设置有第一搅拌机构；化碱罐1外部设置有第一加热机构。其中化碱罐1的固体原料连续给料，化碱罐1内的第一搅拌机构为机械搅拌，第一搅拌机构为搅拌棒或是搅拌叶片等具有搅拌功能结构；并且化碱罐1的外部的第一加热机构可以选择为加热伴管或者是保温夹套等，化碱罐1外第一加热机构采用110－120℃蒸汽作为热源，这里的蒸汽源温度可以有多种选择：110℃、115℃或是120℃，具体的以实际工况进行选择，维持化碱的最佳温度，只要能实现对化碱罐1内部温度控制在50－105℃即可，这里的化碱罐1内的温度可以为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或者是105℃，并且化碱罐1内压力为常压。

另外，沉淀单元包括：调节罐2以及调控所述调节罐2内氢氧化钠溶液进入量的自控***；

通过自控***控制氢氧化钠溶液加入至调节罐2的比例，这里的自控***控制氢氧化钠溶液，是通过进料管线设有流量控制回路，使得从化碱单元流出的碳酸钠溶液中混有的杂质与氢氧化钠溶液发生沉淀反应。在化碱罐1溶解充分的碳酸钠溶液的连续排出至调节罐2。

通过调节阀自动控制向调节罐2内加入30％－42％的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的浓度为30％、36％或是42％均可，使工业碳酸钠内的金属阳离子杂质反应生成氢氧化物颗粒。调节罐2内操作压力为常压，操作温度65－105℃，具体的操作温度有多种选择，可以选择为65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、100℃或是105℃。

具体地，调节罐2内设置有第二搅拌机构，且在调节罐2的外部设置有第二加热机构。调节罐2内的第二搅拌机构为机械搅拌，第二搅拌机构为搅拌棒或是搅拌叶片等具有搅拌功能结构；并且调节罐2罐的外部的第二加热机构可以选择为加热伴管或者是保温夹套等，调节罐2外第二加热机构采用110－120℃蒸汽作为热源，蒸汽的温度可选择为110℃、115℃或是120℃，维持沉淀反应的最佳温度。

在调节罐2和节能蒸发单元之间设置有用于去除固体颗粒的除杂单元。

具体地，除杂单元包括：沿碳酸钠溶液流动方向设置高效精密过滤器4；

调节罐2内反应充分的碳酸钠溶液通过管道输送至高效精密过滤器4内，高效精密过滤器4将碳酸钠溶液中的固体颗粒杂质除去。反应充分的碳酸钠溶液送入高效精密过滤器4。

节能蒸发单元包括：一级蒸发结晶单元和二级蒸发结晶单元；

去除杂质后的碳酸钠溶液输依次送至一级蒸发结晶单元和二级蒸发结晶单元进行浓缩，以得到高纯碳酸钠晶体。一级蒸发结晶单元加热器6采用蒸汽作为热源以维持蒸发结晶需要的能量。

滤液送入一级蒸发结晶器5和二级蒸发结晶器9循环母液由一级蒸发结晶单元加热器6和二级蒸发结晶单元加热器10分别加热，从加热器(这里的加热器是指一级蒸发结晶单元加热器6和二级蒸发结晶单元加热器10)出口饱和母液进入结晶器(这里的结晶器是指一级蒸发结晶器5和二级蒸发结晶器9)，下面所述的加热器均是指一级蒸发结晶单元加热器6和二级蒸发结晶单元加热器10，结晶器均是指一级蒸发结晶器5和二级蒸发结晶器9，蒸汽从顶部出口排出，达到过饱和状态的母液中晶体慢慢析出并长大，结晶器得到的混合晶浆送入下游的离心机16内。一级蒸发结晶器5和二级蒸发结晶器9均为真空操作，一级蒸发结晶单元加热器6需要外供低压蒸汽作为热源，二级蒸发结晶单元加热器10利用一级蒸发结晶器5的二次蒸汽作为热源。两级的二次蒸汽凝水均送到化碱罐1回用于工业碳酸钠的溶解。

节能蒸发单元和干燥单元之间设置有离心机16；

离心机16将混合晶浆的母液分离除去，并通过纯水少量多次洗涤置换离心机16内的晶体颗粒表面残存的母液及阴离子杂质。洗涤干净的晶体后送入下游的干燥工序。

干燥单元包括：一体化干燥器；

离心机16处理后的洗涤干净的碳酸钠晶体颗粒送入干燥单元17内干燥，经过一体化干燥处理得到小于50℃的低温产品并进行包装。干燥单元17的加热蒸汽采用200－250℃中压蒸汽作为干燥加热介质，一体化干燥单元17的加热蒸汽采用200、210、220、230、240或者是250℃，冷却介质采用32－38℃冷却水冷却干燥后的产品，冷却介质采用32、35或38℃。

具体地，本实用新型提供的电子碱生产***的整个生产流程具体如下：化碱罐1的固体原料连续加料，化碱罐1内带机械搅拌，外有加热伴管。化碱罐1的溶液去调节罐2，调节罐2内带机械搅拌，外有加热伴管。调节罐2后接高效精密过滤器4。高效精密过滤器4后接一级蒸发结晶器5和二级蒸发结晶器9，其中一级蒸发结晶器5与其附属的一级蒸发结晶单元加热器6相接，二级蒸发结晶器9与其附属的二级蒸发结晶单元加热器10相连。一级蒸发结晶器5和二级蒸发结晶器9顶部出口接冷却器。一级蒸发结晶器5和二级蒸发结晶器9接离心机16。离心机16固体出料口去干燥单元17，干燥单元固体出料为产品，尾气放空。

以2万吨/年电子级纯碱单元为例，通过本实用新型提供的电子碱生产***中两级蒸发可以使加热蒸汽耗量由7－8t/h减少至4－5t/h，蒸汽节约40％左右。蒸发凝液的循环回用可以使纯水消耗从10－15t/h减少至3.5－5t/h，节省纯水消耗65％左右。并且通过本实用新型实施例提供的电子碱生产***，可以生产电子碱产品，其中钙、镁、铁、铜、铅、镍和氯浓度均可达到1ppm，能满足电子行业需求，产品收率可达60％。

以1万吨/年电子级纯碱单元为例，通过本实用新型提供的电子碱生产***中两级蒸发可以使加热蒸汽耗量由3.6－4t/h减少至2.1－2.5t/h，蒸汽节约40％左右。蒸发凝液的循环回用可以使纯水消耗从5.5－8t/h减少至2－3t/h，节省纯水消耗63％左右。并且通过本实用新型实施例提供的电子碱生产***，可以生产电子碱产品，其中钙、镁、铁、铜、铅、镍和氯浓度均可达到1ppm，能满足电子行业需求，产品收率可达60％。

第二方面，本实用新型实施例提供的一种电子碱生产方法，采用第一方面任一项所述的电子碱生产***，包括以下步骤：

并且化碱单元具有加热作用的第一加热机构，以保证化碱单元内的温度维持在50－105℃；

在化碱单元内设置有用于加速碳酸钠固体的溶解速度的第一搅拌机构。

在沉淀步骤中加入的氢氧化钠溶液的浓度为30％－42％。

以上对本实用新型的电子碱生产***进行了说明，但是，本实用新型不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本实用新型包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种电子碱生产***，其特征在于，包括：化碱单元、沉淀单元、节能蒸发单元和干燥单元；

用于将碳酸钠固体快速溶解的所述化碱单元与所述沉淀单元连接；

所述沉淀单元与所述节能蒸发单元管道连接；

所述节能蒸发单元蒸发的蒸汽冷凝液进入所述化碱单元再次用于碳酸钠固体的溶解；

所述节能蒸发单元将晶体物料输送至所述干燥单元进行一体化干燥和冷却。

2.根据权利要求1所述的电子碱生产***，其特征在于，所述化碱单元包括：化碱罐；

所述化碱罐内部设置有第一搅拌机构；所述化碱罐外部设置有第一加热机构。

3.根据权利要求2所述的电子碱生产***，其特征在于，所述沉淀单元包括：调节罐以及调控所述调节罐内氢氧化钠溶液进入量的自控***；

通过所述自控***控制氢氧化钠溶液加入至所述调节罐的比例，使得从所述化碱罐流出的碳酸钠溶液中混有的杂质与氢氧化钠溶液发生沉淀反应。

4.根据权利要求3所述的电子碱生产***，其特征在于，在所述调节罐内设置有第二搅拌机构，且在所述调节罐的外部设置有第二加热机构。

5.根据权利要求4所述的电子碱生产***，其特征在于，在所述调节罐和所述节能蒸发单元之间设置有用于去除固体颗粒的除杂单元。

6.根据权利要求5所述的电子碱生产***，其特征在于，所述除杂单元包括：沿碳酸钠溶液流动方向设置的高效精密过滤器；

所述调节罐内反应充分的碳酸钠溶液通过管道输送至所述高效精密过滤器内，所述高效精密过滤器将碳酸钠溶液中固体颗粒杂质除去。

7.根据权利要求5或6所述的电子碱生产***，其特征在于，所述节能蒸发单元包括：一级蒸发结晶单元和二级蒸发结晶单元；

去除杂质后的碳酸钠溶液输依次输送至所述一级蒸发结晶单元和二级蒸发结晶单元进行浓缩，以得到高纯碳酸钠晶体。

8.根据权利要求7所述的电子碱生产***，其特征在于，所述节能蒸发单元和所述干燥单元之间设置有离心机；

所述离心机将浓缩晶浆的母液分离，并通过纯水少量多次洗涤置换所述离心机内的晶体颗粒表面残存的母液及阴离子杂质。

9.根据权利要求8所述的电子碱生产***，其特征在于，所述干燥单元包括：一体化干燥器；

所述离心机处理后的晶体颗粒在所述一体化干燥器中进行干燥冷却直接得到低温产品并进行包装。

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