CN107008026B - 硫酸镍蒸发结晶工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硫酸镍蒸发结晶工艺，包括以下步骤：步骤一，鲜蒸汽对换热器组、第一蒸发浓缩装置、第二蒸发浓缩装置进行供热，步骤二，物料进入换热器组进行预热，预热后进入第一蒸发浓缩装置进行蒸发浓缩，当物料在气液分离器中的达到预期的浓度后再进入第二蒸发浓缩装置进行进一步的蒸发浓缩，步骤三，在第二蒸发浓缩装置中浓度预期值后的物料从出料口排出并进入冷却釜中进行冷却，然后进入离心机分离结晶，最后将产物从离心机排出，分离后的母液存入母液罐中，本发明稳定可靠、节能减排、占地小、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种蒸发结晶工艺，特别是硫酸镍蒸发浓缩结晶工艺。
背景技术
硫酸镍主要用于电镀工业，是电镀镍和化学镍的主要镍盐，也是金属镍离子的来源，能在电镀过程中，离解镍离子和硫酸根离子。在硫酸镍及其相关产品的生产过程中会产生大量的废液，如果直接排放会造成环境的污染，非常不环保。
发明内容
本发明的目的是提供一种稳定可靠、节能减排、占地小、成本低的硫酸镍蒸发浓缩结晶工艺。
实现本发明目的的技术方案如下：
硫酸镍蒸发结晶工艺，包括以下步骤：
步骤一，系统开机时，鲜蒸汽直接对换热器组以及第一蒸发浓缩装置、第二蒸发浓缩装置进行预热，并产生二次蒸汽，系统正常运行时，对二次蒸汽进行升温，部分升温后的二次蒸汽对第一蒸发浓缩装置进行供热，剩余升温后的二次蒸汽进行再次升温后对第二蒸发浓缩装置进行供热，
所述第一蒸发浓缩装置包括气液分离器以及设置在气液分离器的壳体内的降膜换热器，所述降膜换热器设有伸出壳体外的第一蒸汽入口、第一物料进入口、第一循环物料进口以及第一循环物料出口，所述气液分离器设有第一浓缩液出口，
所述第二蒸发浓缩装置包括结晶分离器以及设置在结晶分离器下端并与结晶分离器连通的强制循环换热器，所述结晶分离器设有第二循环物料进口以及出料口，所述强制循环换热器设有第二蒸汽入口以及第二循环物料出口，
所述降膜换热器以及强制循环换热器均设有用于排出不凝性气体的不凝气出口以及用于排出冷凝水的冷凝水出口，所述气液分离器与结晶分离器均设有用于排出二次蒸汽的二次蒸汽出口，
鲜蒸汽对换热器组、二次蒸汽对第一蒸发浓缩装置以及第二蒸发浓缩装置供热后形成的冷凝水从冷凝水出口排出后对换热器组中第一板式换热器再次进行供热，第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的不凝气从不凝气出口排出后进入换热器组中第二板式换热器进行供热，第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的二次蒸汽从二级蒸汽出口排出后进入洗气塔中洗气后进入第一压缩机进行升温，然后部分蒸汽对第一蒸发浓缩装置进行供热，剩余蒸汽由第二压缩机升温后对第二蒸发浓缩装置进行供热；
步骤二，物料进入换热器组进行预热，预热后进入第一蒸发浓缩装置进行蒸发浓缩，降膜换热器对物料进行加热，物料在气液分离器中蒸发浓缩，并由第一循环泵从第一循环物料出口抽出再从第一循环物料进口送入气液分离器中，
当物料在气液分离器中的达到预期的浓度后再进入第二蒸发浓缩装置进行进一步的蒸发浓缩，物料从气液分离器的浓缩液出口通过转料泵转入第二循环泵入口，由第二循环泵送入结晶分离器中，由强制循环换热器加热后进入结晶分离器中进行蒸发结晶分离，在蒸发结晶分离过程中由第二循环泵将物料从第二循环物料出口抽出并从第二循环物料进口送入结晶分离器中；
步骤三，在第二蒸发浓缩装置中浓度预期值后的物料从出料口排出并进入冷却釜中进行冷却，然后进入离心机分离结晶，结晶分离后得到的硫酸镍晶体从离心机排出，分离后的母液进入母液罐中回流至第二蒸发浓缩装置。
采用上步骤后，在蒸发浓缩过程中第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置产生的二次蒸汽通过洗气塔的洗气后最大限度的降低二次蒸汽夹带液滴雾沫，提高分离效率，保护蒸汽压缩机高速运行的平稳和蒸馏水清洁，基本可以做到蒸馏水的充分回用，针对第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置蒸发物料所需的沸点升高值不同，采用2台压缩机分段压缩，节约电耗20％，降膜换热器与气液分离器合为一体，结晶分离器与强制循环换热器合为一体，既能减少管路热损失，又能大大节省占地面积50％，有助于降低能耗，系统正常运行时，只需要补充极少的鲜蒸汽，或是完全不用补充鲜蒸汽，本发明稳定可靠、节能减排、占地小、成本低。
优选的，为了提高热能的利用率，所述换热器组包括第一板式换热器、第二板式换热器、第三板式换热器以及蒸馏水罐，物料在第一板式换热器中与蒸馏水换热实现初步预热升温，然后再第二板式换热器中与不凝气换热实现进一步的预热升温，最后在第三板式换热器中与蒸汽进行换热实现最终的预热升温，蒸汽在第三板式换热器中对物料供热后形成的冷凝水以及第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的冷凝水均进入蒸馏水罐中，蒸馏水罐对第一板式换热器提供蒸馏水，第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的不凝气进入第二板式换热器中对物料进行预热。
优选的，为了保证物料的蒸馏水预热，所述第一压缩机、第二压缩机的冷凝水进入积液罐中保存，积液罐对蒸馏水进行蒸馏水补给。
优选的，为了最大限度的降低二次蒸汽夹带液滴雾沫，所述洗气塔包括塔体、设置在塔体下端的集水箱以及水泵，所述塔体内设有喷淋管，所述喷淋管通过水泵与集水箱连接，所述塔体上端设有与二次蒸汽出口连接的二次蒸汽进口，所述塔体下端设有蒸汽出口，所述塔体下端伸入集水箱内，所述集水箱内设有丝网除沫器，所述丝网除沫器设置在蒸汽出口的上方，所述集水箱设有出气口，所述出气口设置在丝网除沫器上方。
优选的，为了保持喷淋水在适宜的温度(85℃)，所述集水箱设有加热盘管。
优选的，为了优化二次蒸汽的升温，步骤一中，所述二次蒸汽温度为85℃，通过第一压缩机升温12℃，通过第二压缩机可再次升温6℃。
优选的，为了使二次蒸汽夹带的雾沫液化凝结，所述结晶分离器中设有折流板。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的系统示意图。
图中：1为第一板式换热器，2为第二板式换热器，3为第三板式换热器，4为原料罐，5为蒸馏水罐，6为积液罐，7为第一压缩机，8为第二压缩机，9为气液分离器，10为降膜换热器，11为第一蒸汽入口，12为第一物料进入口，13为第一循环物料进口，14为第一循环物料出口，15为浓缩液出口，16为结晶分离器，17为强制循环换热器，18为第二循环物料入口，19为出料口，20为第二蒸汽入口，21为第二循环物料出口，22为折流板，23为不凝气出口，24为冷凝水出口，25为二次蒸汽出口，26为洗气塔，27塔体，28为集水箱，29为水泵，30为喷淋管，31为二次蒸汽进口，32为蒸汽出口，33为丝网除沫器，34为出气口，35为加热盘管，36为冷却釜，37为离心机，38为母液罐,39晶体出口，40为母液回流泵。
具体实施方式
由图1可知本发明硫酸镍蒸发结晶工艺，包括以下步骤：
步骤一，系统开机时，鲜蒸汽直接对换热器组中第三板式换热器以及第一蒸发浓缩装置、第二蒸发浓缩装置进行预热，并产生二次蒸汽，系统正常运行时，二次蒸汽升温12℃，然后部分升温后的二次蒸汽对第一蒸发浓缩装置进行供热，剩余升温后的二次蒸汽升温再次升温6℃并对第二蒸发浓缩装置进行供热，
所述第一蒸发浓缩装置包括气液分离器9以及设置在气液分离器9的壳体内的降膜换热器10，所述降膜换热器10设有伸出气液分离器9壳体外的第一蒸汽入口11，第一物料进入口12、第一循环物料进口13、第一循环物料出口14，所述气液分离器9设有二次蒸汽出口25以及浓缩液出口15，
所述第二蒸发浓缩装置包括结晶分离器16以及设置在结晶分离器16下端并与结晶分离器16连通的强制循环换热器17，所述结晶分离器16设有第二循环物料入口18以及出料口19，所述强制循环换热器17设有第二蒸汽入口20以及第二循环物料出口21，所述结晶分离器16中设有折流板22，
所述降膜换热器10以及强制循环换热器17均设有用于排出不凝气的不凝气出口23以及用于排出冷凝水的冷凝水出口24，所述气液分离器9与结晶分离器16均设有用于排出二次蒸汽的二次蒸汽出口25，
蒸汽在第三板式换热器中对物料供热后形成的冷凝水以及第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的冷凝水从冷凝水出口排出后对换热器组再次进行供热，第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的不凝气从不凝气出口排出后进入换热器组中对换热器组进行供热，第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的二次蒸汽从二级蒸汽出口排出后进入洗气塔中洗气后进入第一压缩机进行升温，然后部分蒸汽对第一蒸发浓缩装置进行供热，剩余蒸汽由第二压缩机升温后对第二蒸发浓缩装置进行供热，所述二次蒸汽温度为85℃，通过第一压缩机升温12℃，通过第二压缩机可再次升温6℃，
所述洗气塔26包括塔体27、设置在塔体27下端的集水箱28以及水泵29，所述塔体27内设有喷淋管30，所述喷淋管30通过水泵29与集水箱28连接，所述塔体27上端设有与二次蒸汽出口25连接的二次蒸汽进口31，所述塔体27下端设有蒸汽出口32，所述塔体27下端伸入集水箱28内，洗气后的二次蒸汽通过蒸汽出口32从塔体27进入集水箱28内，所述集水箱28内设有丝网除沫器33，所述丝网除沫器33设置在蒸汽出口32的上方，所述集水箱28设有出气口34，所述出气口34设置在丝网除沫器33上方，所述集水箱28设有加热盘管35，二次蒸汽经过丝网除沫器33后从出气口34排出，然后进入第一压缩机进行升温，
步骤二，物料从原料罐进入换热器组进行预热，所述换热器组包括第一板式换热器、第二板式换热器、第三板式换热器以及蒸馏水罐，物料在第一板式换热器中与蒸馏水换热实现初步预热升温，然后再第二板式换热器中与不凝气换热实现进一步的预热升温，最后在第三板式换热器中与蒸汽进行换热实现最终的预热升温，蒸汽在第三板式换热器中对物料供热后形成的冷凝水以及第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的冷凝水均进入蒸馏水罐中，蒸馏水罐对第一板式换热器提供蒸馏水，第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的不凝气进入第二板式换热器中对物料进行预热，所述第一压缩机、第二压缩机的冷凝水进入积液罐中保存，积液罐对蒸馏水进行蒸馏水补给；预热后进入第一蒸发浓缩装置进行蒸发浓缩，降膜换热器对物料进行加热，物料在气液分离器中蒸发浓缩，并由第一循环泵从第一循环物料出口抽出再从第一循环物料进口送入气液分离器中，
当物料在气液分离器中的达到预期的浓度后再进入第二蒸发浓缩装置进行进一步的蒸发浓缩，物料从气液分离器的浓缩液出口通过第二循环物料进口进入强制循环换热器中，由强制循环换热器加热后进入结晶分离器中进行蒸发结晶分离，在蒸发结晶分离过程中由第二循环泵将物料从第二循环物料出口抽出并从第二循环物料进口送入强制循环换热器中，然后再重新进入结晶分离器中；
步骤三，在第二蒸发浓缩装置中浓度预期值后的物料从出料口排出并进入冷却釜36中进行冷却，然后进入离心机37分离结晶，结晶分离后得到的硫酸镍晶体从离心机37的晶体出口39,排出，分离后的母液进入母液罐38中经母液回流泵40回流至第二蒸发浓缩装置继续浓缩，结晶得到的晶体取出储存。
采用上步骤后，在蒸发浓缩过程中第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置产生的二次蒸汽通过洗气塔的洗气后最大限度的降低二次蒸汽夹带液滴雾沫，提高分离效率，保护蒸汽压缩机高速运行的平稳和蒸馏水清洁，基本可以做到蒸馏水的充分回用，采用2台压缩机分段压缩，节约电耗约20％，降膜换热器与气液分离器合为一体，结晶分离器与强制循环换热器合为一体，既能减少管路热损失，又能大大节省占地面积50％，有助于降低能耗。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.硫酸镍蒸发结晶工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，系统开机时，鲜蒸汽直接对换热器组以及第一蒸发浓缩装置、第二蒸发浓缩装置进行预热，并产生二次蒸汽，系统正常运行时，对二次蒸汽进行升温，部分升温后的二次蒸汽对第一蒸发浓缩装置进行供热，剩余升温后的二次蒸汽进行再次升温后对第二蒸发浓缩装置进行供热，
所述第一蒸发浓缩装置包括气液分离器以及设置在气液分离器的壳体内的降膜换热器，所述降膜换热器设有伸出壳体外的第一蒸汽入口、第一物料进入口、第一循环物料进口以及第一循环物料出口，所述气液分离器设有第一浓缩液出口，
所述第二蒸发浓缩装置包括结晶分离器以及设置在结晶分离器下端并与结晶分离器连通的强制循环换热器，所述结晶分离器设有第二循环物料进口以及出料口，所述强制循环换热器设有第二蒸汽入口以及第二循环物料出口，
所述降膜换热器以及强制循环换热器均设有用于排出不凝性气体的不凝气出口以及用于排出冷凝水的冷凝水出口，所述气液分离器与结晶分离器均设有用于排出二次蒸汽的二次蒸汽出口，
鲜蒸汽对换热器组、二次蒸汽对第一蒸发浓缩装置以及第二蒸发浓缩装置供热后形成的冷凝水从冷凝水出口排出后对换热器组中第一板式换热器再次进行供热，第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的不凝气从不凝气出口排出后进入换热器组中第二板式换热器进行供热，第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的二次蒸汽从二级蒸汽出口排出后进入洗气塔中洗气后进入第一压缩机进行升温，然后部分蒸汽对第一蒸发浓缩装置进行供热，剩余蒸汽由第二压缩机升温后对第二蒸发浓缩装置进行供热；
步骤二，物料进入换热器组进行预热，预热后进入第一蒸发浓缩装置进行蒸发浓缩，降膜换热器对物料进行加热，物料在气液分离器中蒸发浓缩，并由第一循环泵从第一循环物料出口抽出再从第一循环物料进口送入气液分离器中，
当物料在气液分离器中的达到预期的浓度后再进入第二蒸发浓缩装置进行进一步的蒸发浓缩，物料从气液分离器的浓缩液出口通过转料泵转入第二循环泵入口，由第二循环泵送入结晶分离器中，由强制循环换热器加热后进入结晶分离器中进行蒸发结晶分离，在蒸发结晶分离过程中由第二循环泵将物料从第二循环物料出口抽出并从第二循环物料进口送入结晶分离器中；
步骤三，在第二蒸发浓缩装置中浓度预期值后的物料从出料口排出并进入冷却釜中进行冷却，然后进入离心机分离结晶，结晶分离后得到的硫酸镍晶体从离心机排出，分离后的母液进入母液罐中回流至第二蒸发浓缩装置。
2.根据权利要求1所述的硫酸镍蒸发结晶工艺，其特征在于：所述换热器组包括第一板式换热器、第二板式换热器、第三板式换热器以及蒸馏水罐，物料在第一板式换热器中与蒸馏水换热实现初步预热升温，然后在第二板式换热器中与不凝气换热实现进一步的预热升温，最后在第三板式换热器中与蒸汽进行换热实现最终的预热升温，蒸汽在第三板式换热器中对物料供热后形成的冷凝水以及第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的冷凝水均进入蒸馏水罐中，蒸馏水罐对第一板式换热器提供蒸馏水，第一蒸发浓缩装置与第二蒸发浓缩装置的不凝气进入第二板式换热器中对物料进行预热。
3.根据权利要求2所述的硫酸镍蒸发结晶工艺，其特征在于：所述第一压缩机、第二压缩机的冷凝水进入积液罐中保存，积液罐对蒸馏水进行蒸馏水补给。
4.根据权利要求1所述的硫酸镍蒸发结晶工艺，其特征在于：所述洗气塔包括塔体、设置在塔体下端的集水箱以及水泵，所述塔体内设有喷淋管，所述喷淋管通过水泵与集水箱连接，所述塔体上端设有与二次蒸汽出口连接的二次蒸汽进口，所述塔体下端设有蒸汽出口，所述塔体下端伸入集水箱内，所述集水箱内设有丝网除沫器，所述丝网除沫器设置在蒸汽出口的上方，所述集水箱设有出气口，所述出气口设置在丝网除沫器上方。
5.根据权利要求4所述的硫酸镍蒸发结晶工艺，其特征在于：所述集水箱设有加热盘管、蒸汽进口、液位计接口、温度计接口。
6.根据权利要求1所述的硫酸镍蒸发结晶工艺，其特征在于：步骤一中，所述二次蒸汽温度为85℃，通过第一压缩机升温12℃，通过第二压缩机可再次升温6℃。
7.根据权利要求1所述的硫酸镍蒸发结晶工艺，其特征在于：所述结晶分离器中设有折流板。
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