CN1043136C - 一种联合法制碱工艺中氯化铵结晶的外冷设备 - Google Patents

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Abstract

一种联合法制碱工艺中氯化铵结晶的外冷设备，由外冷器、汽液分离器、除雾器组成，外冷器为满液位式，分离器高位布置，整个为一封闭的自然循环系统。液氨在外冷器中被半母液加热蒸发，被蒸发的和未蒸发的汽液进入分离器进行一级分离，汽体再进入除雾器进行二级分离。本发明将液氨蒸发汽液交界面由传统的外冷器移至分离器，减缓外冷器内结疤现象，延长外冷器工作周期和使用寿命，减少设备或工作台数，以达到增产、节资、节能的目的。

Description

一种联合法制碱工艺中氯化铵结晶的外冷设备
本发明涉及一种化工设备，具体地涉及一种联合法制碱生产工艺中氯化铵结晶的外冷设备。
联合法制碱是我国著名制碱专家侯德榜发明创立的，早已实现了工业化生产。在传统的生产工艺中氯化铵结晶所采用的外冷系统由列管式换热外冷器1、立式分离器2组成。分离器2结构简单，或为一简单筒体，或为带有档板或丝网的筒体。分离主要依靠的是液体流动的惯性和本身的重力作用，分离效率低。这样必须要求进入分离器2中的汽体中只含少量液滴，否则达不到所要求的分离效果，为达到此要求，则要求液氨必须先在外冷器中蒸发，分离，而后汽体(仅带少许液体)再进入分离器中，为此赠出现下面的问题1、汽液分界面存在于外冷器中，在分界位置，制碱母液易结晶析出，产生结疤现象，隔段时间必须清洗一次，不仅劳动强度大，而且减少了其使用周期和使用寿命。2、外冷器中的装液量只能采用半液位式，大多数情况下只能装液1/3，不能充分发挥外冷器的换热作用，为达到生产要求，必须增加外冷器台数，如对60kt/2的工厂而言，则需四台，其中一台清洗、一台备用，两台运行，外冷器材料采用钛材，每台价高120万元以上，增加台数则增加投资，增加能耗(每台耗电75千瓦/h)，提高产品成本。
本发明的目的是根据上述存在的问题，旨在设计一种联合法制碱工艺中氯化铵结晶的外冷设备。采用本设备可将外冷器半液位式装液改为满液位式，充分发挥外冷器的换热作用，将气液分界面从外冷器移出，减缓结疤现象，延长外冷器的使用周期和使用寿命，从而大大减少设备投资、降低生产成本。
本发明的目的以下述方式实现的，一种联合法制碱工艺中氯化铵结晶的外冷设备由列管式换热外冷器、汽液分离器2组成，分离器2位于高位，其内装液下孔板6，分离器2与外冷器1之间用上升管4、液体下降管5连通。系统还包括旋流板管道除雾器3，旋流板管道除雾器3与分离器2之间用管道连通，整个为封闭的自然循环系统。外冷器1装液为满液位式。
下面参照附图详述本发明内容。
图1本发明系统安装、流程示意图
图2旋流板管道除雾器结构示意图
参照附图，本发明汽液分离采用二级串联分离形式。第一级采用高位汽液分离器2，最好卧式安装。汽液分离器2内装有液下孔板6，以稳定和缓解从外冷器1导进汽液混合的氨流时所造成的局部液面波动。分离器装有液位自动调节仪L，再通过液位调节阀控制进入外冷器中的液氨量，以保证汽液分离器内的液位稳定，防止由于液位波动或不稳而造成汽体夹带雾沫。第二级采用旋流板式管道除雾器3，该除雾器具有阻力小、效率高的特点，可彻底清除气体中所可能夹带的少量雾沫，以保证后序的制冷系统安全进行。旋流板式管道除雾器3后管道上装有压力表P，由半母液Ⅱ的温度来控制分离器的氨蒸发压力。
本发明气蒗分离器2采用高位布置，联碱生产的半母液Ⅱ由结晶器上的轴流泵送入外冷器1的管内，液氨经液位调节阀进入外冷器的管间，被管内的半母液Ⅱ加热蒸发。被冷却后的母液从顶部流出，返回结晶器，被蒸发的氨气和未蒸发的液氨由上升管4导出并输入汽液分离器2进行汽液分离。这样一来，汽液分界面则从原工艺的外冷器中引出，从而缓解制碱母液在分界面结晶析出，所造成的结疤现象，减少外冷器清洗时间，延长其工作周期和使用寿命，达到降低设备投资，生产成本之目的。汽液分离后，液氧利用体密度比汽液混合物密度大所产生的推动力，从分离器底部经液体下降管5返回外冷器1。氨气从分离器顶部引出。并在旋流板管道分离器3中进一步彻底分离其中所夹带的雾沫，分离后的气氨去氨压缩机，分离下的液氨自流返回分离器2中，如此形成封闭的自然循环系统。外冷器可用钛材、不锈钢或碳钢制造。
采用本发明比传统系统工艺投资少，能耗低，成本低，这从下面比较的表1，表2可见：
表1
       项       目     1     2     3     4
生产能力kt/a     40     60     40     60
外冷器氨液位  半液位  半液位  满液位  满液位
换热管树质     钛     钛     钛     钛
外冷器安装台数     3     4     3     3
外冷器作业台数     1     2     1     1
外冷器直径mm  ∮1600  ∮1600  ∮1600  ∮1600
换热面积m2     483     483    483     483
氨蒸发温度℃     -2     0     1     -1
氨蒸发压力MPa     0.398     0.429     0.446     0.414
传热系数KJ/m2·h·°k     1208     1092     1704     1824
平均温度差℃ 9.8 7.8 6.5 8.6
计算换热面积m2     427     443     407     479
表1是按国内40kt/a联碱厂采用钛材外冷器条件下各项数据的比较。从表中可见对60kt/a联碱厂，采用本发明外冷器所需安装台数从4台降至3台，作业台数从2台降为1台这就大大降低了设备投资和能耗，从而降低产品成本。
再以40kt/a半液位外冷器为基准看看几项主要指标的变化情况：
表2
    项      目 40kt/a半液位 60kt/a半液位 60kt/a满液位
生产能力％     100     150     150
双吨产品电耗％     100     133     67
设备购置费％     100     133     104
表中双吨产品是指1吨纯碱和1吨氯化铵产品。从对比可见采用本发明设备购置费大大降低,原生产40kt/a的设备可用来生产60kt/a。双吨产品的电耗大大降低，预计每吨节电7.5度，年节电45万度。
本发明采用满液位、二级串联分离形式，将液氨蒸发汽液交界面从传统的外冷器移至分离器，强化了外热器换热效率，减缓内部结疤现象，延长其作业周期和使用寿命，能增产、节资、节能。本发明可在新厂里进行全新设计，也可以用于对已有的设备进行改造。

Claims (3)

1、一种联合法制碱工艺中氯化铵结晶的外冷设备。该设备由列管式换热外冷器(1)、汽液分离器(2)组成，其特征在于分离器(2)位于高位，其内装液下孔板(6)，分离器(2)与外冷器(1)之间用上升管(4)，液体下降管(5)连通，系统还包括旋流板管道除雾器(3)，旋流板管道除雾器(3)与分离器(2)之间用管道连通，整个为封闭的自然循环系统，外冷器(1)装液为满液位式。
2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于汽液分离器卧式安装。
3、根据权利要求1所述的设备，其特征在于外冷器采用钛材、不锈钢或碳钢制造。
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