CN220034104U - 一种连续冷却结晶氯化铵分离*** - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种连续冷却结晶氯化铵分离***，属于工业盐分离技术领域，其包括浓缩***与蒸发***：通过第一强制循环换热器、第二强制循环换热器与汽液分离器循环对原液升温的结构下，使原液迅速浓缩，并达到预设临界温度，再通过冷却器使原液降温到氯化铵析出的温度范围，从而保障能够使溶液快速浓缩以及最大程度析出结晶分离的目的。

Description

一种连续冷却结晶氯化铵分离***

技术领域

本实用新型实施例涉及工业盐结晶分离技术领域，具体涉及一种连续冷却结晶氯化铵分离***。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近年来，我国农业飞速发展，化肥作为重要的农用材料，需求不断提高，在化肥生产过程中会产生氯化铵废水；我国是稀土储量最多的国家之一，在稀土冶炼的过程中，会伴随铵盐的产生；除此之外，印刷和电镀行业也会产生以氯化铵为主的工业废水。氯化铵废水中含有氨氮和氯离子，若直接排放至自然水域，会对环境造成污染，导致水体富营养化，藻类过度繁殖，生态平衡被破坏。直接排放氯化铵废水不仅污染环境，而且也无法回收废水中的氯化铵，造成资源浪费。如果可以处理氯化铵废水，从中回收氯化铵，可以实现废水资源化利用，减少环境污染，符合“可持续发展理念”。

目前我国处理氯化铵废水的技术主要有：多效蒸发、膜技术、MVR技术(机械蒸汽再压缩技术)。多效蒸发对设备的投资大，运行过程中需要人工参与较多，自动化程度低。膜技术有着高效、低能耗的优点，但是易堵一直是膜技术的以一大痛点，需要定期清洁、疏塞。MVR技术是一项利用压缩机将蒸发的二次蒸汽进行压缩，升温升压的二次蒸汽再回用于加热物料的高效、低能耗技术。MVR技术以电作为能源，几乎不使用鲜蒸汽，可以节省能源，实现废水零排的同时也实现了废物的资源化利用。

蒸发单元选用高效节能的MVR技术，但是由于氯化铵物质高温易分解的特性，如果温度过高或者一直处于高温状态下结晶蒸发，氯化铵会发生分解并难以回收再利用，导致废水不能完全处理。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种连续冷却结晶氯化铵分离***，以解决现有技术中由于氯化铵废水析出氯化铵的工艺方法效率低、成本高以及致使氯化铵分解而导致的提高废水处理成本以及废水处理不彻底的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的实施方式提供如下技术方案：

在本实用新型的实施方式的第一方面中，提供了一种连续冷却结晶氯化铵分离***包括

浓缩***：包括原料罐、第一强制循环换热器、第二强制循环换热器、汽液分离器、冷却器以及离心机，所述原料罐通过原料泵连接第一强制循环换热器的管程下进口，所述第一强制循环换热器的管程上出口连接汽液分离器的上液相进口，所述汽液分离器的液相出口连接第二强制循环换热器的管程上进口，所述第二强制循环换热器的管程下出口通过强制循环泵分别连接第一强制循环换热器的管程下进口与冷却器，所述冷却器连接所述离心机；

蒸发***：包括生蒸汽源，所述生蒸汽源连接所述第二强制循环换热器的壳程进口，所述第二强制循环换热器的壳程出口连接第一强制循环换热器的壳程进口，所述第一强制循环换热器和/或第二强制循环换热器的壳程汽相出口连接一冷凝器，所述第一强制循环换热器和/或第二强制循环换热器的壳程液相出口连接一蒸馏水罐，所述冷凝器液相出口排出冷凝水，所述冷凝器的汽相出口通过引风机排出不凝气，所述冷凝器的液相出口排出冷凝水，所述冷却器的壳程内通入外部的循环冷却水。

进一步地，所述汽液分离器的蒸汽出口连接洗气塔的洗气口，所述洗气塔的汽相出口连接压缩机，所述洗气塔的液相出口通过水洗泵连接洗气塔的喷淋口，所述压缩机的汽相出口连接第二强制循环换热器的壳程进口，所述压缩机的液相出口连接所述蒸馏水罐。

进一步地，所述洗气塔的液相出口与其喷淋口之间设置套管换热器，所述生蒸汽源连接套管换热器的壳程入口，所述套管换热器的壳程出口连接所述蒸馏水罐。

进一步地，所述压缩机与蒸馏水罐之间设置积液罐，所述积液罐通过积液泵连接蒸馏水罐。

进一步地，所述原料罐与第一强制循环换热器之间设置蒸馏水板换，所述蒸馏水罐通过蒸馏水泵连接蒸馏水板换的液相进口，所述蒸馏水板换的换热出口将蒸馏水外排。

进一步地，所述蒸馏水板换与第一强制循环换热器之间设置生蒸汽板换，所述生蒸汽源连接生蒸汽板换的汽相进口，所述生蒸汽板换的换热出口连接所述蒸馏水罐。

进一步地，所述第一强制循环换热器和/或第二强制循环换热器的壳程汽相出口与所述冷凝器之间设有不凝气板换，所述不凝气板换的壳程通入外部的循环冷却水。

进一步地，所述强制循环泵的循环出口还连接有出料泵，所述出料泵分别连接冷却器与汽液分离器的下液相进口。

进一步地，所述离心机的固相出口连接收集器，液相出口连接母液罐，所述母液罐通过母液泵将分离液排出。

进一步地，所述母液罐的底面倾斜设置，出液口一侧的高度低于相对侧的高度。

在本实用新型的实施方式的第二方面中，提供了一种连续冷却结晶氯化铵分离方法，包括如上述的分离***，其如下步骤

S1：开机启动原料泵，料液从原料罐通过原料泵先后打入蒸馏水板换和生蒸汽板换后，料液进入第一强制循环换热器、第二强制循环换热器及汽液分离器，并循环蒸发；

S2：启动生蒸汽源、水洗泵、压缩机与蒸馏水泵，蒸馏水罐内的蒸馏水进入蒸馏水板换，生蒸汽进入生蒸汽板换，使得原液通过蒸馏水板换和生蒸汽板换预热，汽液分离器的二次蒸汽经过洗气塔和压缩机再次进入第二强制循环换热器与第一强制循环换热器，同时，第一强制循环换热器与第二强制循环换热器的壳程内的不凝气进入不凝气板换换热外排，冷凝水排入冷凝水罐；

S3：汽液分离器的温度传感器达到预设温度阈值，启动强制循环泵与出料泵，料液由出料泵打入冷却器内，冷却器的壳程通入外部的循环冷却水；

S4：当冷却器的内浓缩液温度降到设定值时，固相出口排出结晶混合液至离心机，并启动离心机固液分离，将固液分离。

进一步地，所述步骤S3中的原液在汽液分离器中预设的温度为80-100℃，步骤S4中冷却器将浓缩液排出的预设温度为浓缩液温度下降至35-40℃，母液罐处于高液位时启动母液泵将分离液排出。

根据本实用新型的实施方式，与现有技术相比具有如下优点：

1、其浓缩***与蒸发***：通过第一强制循环换热器、第二强制循环换热器与汽液分离器循环对原液升温的结构下，是原液迅速浓缩，并达到预设临界温度，在通过冷却器使原液降温到氯化铵析出的温度范围，从而保障能够溶液快速浓缩以及最大程度析出结晶分离的目的；

2、该分离方法，通过结合分离***的结构分布，经过对***结构之间的先后顺序的合理控制，保障***结构持续运行，优化结晶方法，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的连续冷却结晶氯化铵分离***的结构示意图。

图中：1、原料罐；2、第一强制循环换热器；3、第二强制循环换热器；4、汽液分离器；5、冷却器；6、离心机；7、原料泵；8、强制循环泵；9、冷凝器；10、蒸馏水罐；11、引风机；12、洗气塔；13、压缩机；14、水洗泵；15、套管换热器；16、积液罐；17、积液泵；18、蒸馏水板换；19、蒸馏水泵；20、生蒸汽板换；21、不凝气板换；22、出料泵；23、母液罐；24、母液泵。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，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。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，其示出了本实用新型实施例提供的连续冷却结晶氯化铵分离***包括

浓缩***：包括原料罐1、第一强制循环换热器2、第二强制循环换热器3、汽液分离器4、冷却器5以及离心机6，原料罐1通过原料泵7连接第一强制循环换热器2的管程下进口，第一强制循环换热器2的管程上出口连接汽液分离器4的上液相进口，汽液分离器4的液相出口连接第二强制循环换热器3的管程上进口，第二强制循环换热器3的管程下出口通过强制循环泵8分别连接第一强制循环换热器2的管程下进口与冷却器5，冷却器5连接离心机6；

蒸发***：包括生蒸汽源，生蒸汽源连接第二强制循环换热器3的壳程进口，第二强制循环换热器3的壳程出口连接第一强制循环换热器2的壳程进口，第一强制循环换热器2和/或第二强制循环换热器3的壳程汽相出口连接一冷凝器9，第一强制循环换热器2和/或第二强制循环换热器3的壳程液相出口连接一蒸馏水罐10，冷凝器9液相出口排出冷凝水，冷凝器9的汽相出口通过引风机11排出不凝气，冷凝器9的液相出口排出冷凝水，冷却器5的壳程内通入外部的循环冷却水。

该***通过第一强制循环换热器2、第二强制循环换热器3与汽液分离器4循环对原液升温的结构下，是原液迅速浓缩，并达到预设临界温度，在通过冷却器5使原液降温到氯化铵析出的温度范围，从而保障能够溶液快速浓缩以及最大程度析出结晶分离的目的。

为了避免原液蒸发浓缩后的蒸汽直接外排浪费以及产生新的污染，汽液分离器4的蒸汽出口连接洗气塔12的洗气口，洗气塔12的汽相出口连接压缩机13，洗气塔12的液相出口通过水洗泵14连接洗气塔12的喷淋口，压缩机13的汽相出口连接第二强制循环换热器3的壳程进口，压缩机13的液相出口连接蒸馏水罐10。

其中，洗气塔12的液相出口与其喷淋口之间设置套管换热器15，生蒸汽源连接套管换热器15的壳程入口，套管换热器15的壳程出口连接蒸馏水罐10，套管换热器15能够将洗气塔12内的洗气溶液再次升温加热已维持二次蒸汽的温度，减小压缩机13的压力，降低能耗，同时也能够将一部分生蒸汽液化为蒸馏水罐10补充足够的高温水。

其中，为了缓解***运行中蒸馏水罐10的积水压力，压缩机13与蒸馏水罐10之间设置积液罐16，积液罐16通过积液泵17连接蒸馏水罐10。

在本事实例中，原料罐1与第一强制循环换热器2之间设置蒸馏水板换18，蒸馏水罐10通过蒸馏水泵19连接蒸馏水板换18的液相进口，蒸馏水板换18的换热出口将蒸馏水外排。其能够在原液进入两个强制循环换热器之前通过高温的蒸馏水对原液进行预热，提高热能的利用率。

并且为进一步提高热能利用率，蒸馏水板换18与第一强制循环换热器2之间设置生蒸汽板换20，生蒸汽源连接生蒸汽板换20的汽相进口，生蒸汽板换20的换热出口连接蒸馏水罐10。

作为进一步的实施方式，第一强制循环换热器2和/或第二强制循环换热器3的壳程汽相出口与冷凝器9之间设有不凝气板换21，不凝气板换21的壳程通入外部的循环冷却水，其能够将强制循环换热器内的不凝气中混合的水蒸气通过降温的方式收回，提高水的利用率。

在上述强制循环换热器中的循环升温过程中，为了保障循环升温的稳定性，强制循环泵8的循环出口还连接有出料泵22，出料泵22分别连接冷却器5与汽液分离器4的下液相进口，离心机6的固相出口连接收集器(未示出)，收集器为氯化铵结晶体的收集容器，液相出口连接母液罐23，母液罐23通过母液泵24将分离液排出，母液罐23的底面倾斜设置，出液口一侧的高度低于相对侧的高度，并与分离液排出。

结合图1所示，在本实用新型的实施方式的另一方面中，包括如上述的分离***，该***中氯化铵结晶实施的方法如下

S1：开机启动原料泵7，料液从原料罐1通过原料泵7先后打入蒸馏水板换18和生蒸汽板换20后，料液进入第一强制循环换热器2、第二强制循环换热器3及汽液分离器4，并循环蒸发；

S2：启动生蒸汽源、水洗泵14、压缩机13与蒸馏水泵19，蒸馏水罐10内的蒸馏水进入蒸馏水板换18，生蒸汽进入生蒸汽板换20，使得原液通过蒸馏水板换18和生蒸汽板换20预热，汽液分离器4的二次蒸汽经过洗气塔12和压缩机13再次进入第二强制循环换热器3与第一强制循环换热器2，同时，第一强制循环换热器2与第二强制循环换热器3的壳程内的不凝气进入不凝气板换21换热外排，冷凝水排入冷凝水罐；

S3：汽液分离器4的温度传感器达到预设温度阈值，启动强制循环泵8与出料泵22，料液由出料泵22打入冷却器5内，冷却器5的壳程通入外部的循环冷却水；

S4：当冷却器5的内浓缩液温度降到设定值时，固相出口排出结晶混合液至离心机6，并启动离心机6固液分离，将固液分离。

其中，步骤S3中的原液在汽液分离器4中预设的温度为80-100℃，步骤S4中冷却器5将浓缩液排出的预设温度为浓缩液温度下降至35-40℃，母液罐23处于高液位时启动母液泵24将分离液排出。

具体地，本方法的实施具体包括如下阶段：

进料：料液从原料罐1通过原料泵7先后打入蒸馏水板换18和生蒸汽板换20。经过两级板换预热，达到设定的蒸发温度85～100℃后，进入强制循环蒸发器(即两个强制循环换热器)。

蒸发浓缩：料液从第一强制循环换热器2下面的循环管进入，在“第二强制循环换热器3-强制循环泵8-第一强制循环换热器2-汽液分离器4”之间循环流动，流动过程中受热，不断蒸发浓缩。

冷却结晶：当物料达到设定的浓度后出料。浓缩液从强制循环泵8出口位置出料，由出料泵22打入冷却器5。在冷却器5中，高温浓缩液与循环冷却水换热，温度不断降低，溶解度降低，并伴随结晶盐析出，直到温度降到35～40℃后出料。

分离：浓缩液从冷却器5出料后进入离心机6，实现固液分离，固体结晶盐排出***，母液自留至母液罐23，之后通过母液泵24排出***。

二次蒸汽：强制循环换热器蒸发产生的二次蒸汽从汽液分离器4顶端排出，进入洗气塔12，洗气塔12内设有喷淋装置，喷淋水从洗气塔12底部由水洗泵14打入套管换热器15预热，再由顶部喷头喷出，落回洗气塔12底部，循环往复，达到连续洗气的效果。经过洗气塔12净化之后得到比较纯净的二次蒸汽，净化后的二次蒸汽通过压缩机13，提升温度和压力，最后进入强循换热器壳程加热物料。

蒸馏水：强质循环换热器壳程底部出来的蒸发冷凝水，自流至蒸馏水罐10中。压缩机13的蜗壳冷凝水先进入积液罐16，再通过积液泵17打到蒸馏水罐10中。生蒸汽板换20的冷凝水、套管换热器15的冷凝水也会流到蒸馏水罐10中。最后蒸馏水罐10中的蒸馏水会通过蒸馏水泵19打入蒸馏水板换18，与原料液换热后排出***。

不凝气：蒸发产生的不凝气从强质循环换热器壳程出来，先后经过不凝气板换21降温和冷凝器9气液分离，进入通风管道，由引风机11排出***。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种连续冷却结晶氯化铵分离***，其特征在于，包括

浓缩***：包括原料罐、第一强制循环换热器、第二强制循环换热器、汽液分离器、冷却器以及离心机，所述原料罐通过原料泵连接第一强制循环换热器的管程下进口，所述第一强制循环换热器的管程上出口连接汽液分离器的上液相进口，所述汽液分离器的液相出口连接第二强制循环换热器的管程上进口，所述第二强制循环换热器的管程下出口通过强制循环泵分别连接第一强制循环换热器的管程下进口与冷却器，所述冷却器连接所述离心机；

蒸发***：包括生蒸汽源，所述生蒸汽源连接所述第二强制循环换热器的壳程进口，所述第二强制循环换热器的壳程出口连接第一强制循环换热器的壳程进口，所述第一强制循环换热器和/或第二强制循环换热器的壳程汽相出口连接一冷凝器，所述第一强制循环换热器和/或第二强制循环换热器的壳程液相出口连接一蒸馏水罐，所述冷凝器液相出口排出冷凝水，所述冷凝器的汽相出口通过引风机排出不凝气，所述冷却器的壳程内通入外部的循环冷却水。

2.如权利要求1所述的连续冷却结晶氯化铵分离***，其特征在于，所述汽液分离器的蒸汽出口连接洗气塔的洗气口，所述洗气塔的汽相出口连接压缩机，所述洗气塔的液相出口通过水洗泵连接洗气塔的喷淋口，所述压缩机的汽相出口连接第二强制循环换热器的壳程进口，所述压缩机的液相出口连接所述蒸馏水罐。

3.如权利要求2所述的连续冷却结晶氯化铵分离***，其特征在于，所述洗气塔的液相出口与其喷淋口之间设置套管换热器，所述生蒸汽源连接套管换热器的壳程入口，所述套管换热器的壳程出口连接所述蒸馏水罐。

4.如权利要求3所述的连续冷却结晶氯化铵分离***，其特征在于，所述压缩机与蒸馏水罐之间设置积液罐，所述积液罐通过积液泵连接蒸馏水罐。

5.如权利要求4所述的连续冷却结晶氯化铵分离***，其特征在于，所述原料罐与第一强制循环换热器之间设置蒸馏水板换，所述蒸馏水罐通过蒸馏水泵连接蒸馏水板换的液相进口，所述蒸馏水板换的换热出口将蒸馏水外排。

6.如权利要求5所述的连续冷却结晶氯化铵分离***，其特征在于，所述蒸馏水板换与第一强制循环换热器之间设置生蒸汽板换，所述生蒸汽源连接生蒸汽板换的汽相进口，所述生蒸汽板换的换热出口连接所述蒸馏水罐。

7.如权利要求1所述的连续冷却结晶氯化铵分离***，其特征在于，所述第一强制循环换热器和/或第二强制循环换热器的壳程汽相出口与所述冷凝器之间设有不凝气板换，所述不凝气板换的壳程通入外部的循环冷却水。

8.如权利要求1所述的连续冷却结晶氯化铵分离***，其特征在于，所述强制循环泵的循环出口还连接有出料泵，所述出料泵分别连接冷却器与汽液分离器的下液相进口。

9.如权利要求8所述的连续冷却结晶氯化铵分离***，其特征在于，所述离心机的固相出口连接收集器，液相出口连接母液罐，所述母液罐通过母液泵将分离液排出。

10.如权利要求9所述的连续冷却结晶氯化铵分离***，其特征在于，所述母液罐的底面倾斜设置，出液口一侧的高度低于相对侧的高度。