CN109758780A - 酸浴闪蒸结晶装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸浴闪蒸结晶装置及工艺，装置包括第一级～第N‑1级闪蒸结晶器和第N级混合闪蒸罐和前N‑2级闪蒸结晶器对应的酸浴预热器，不同于现工艺的末三级二次蒸汽进入汽水直接接触的混合冷凝器，本发明的末两级二次蒸汽进入两级常温水冷的间壁冷凝器，增加了第末三级闪蒸结晶器的二次蒸汽的预热利用，把通常的第N级闪发酸温38‑40℃，提高到43‑45℃，从而把末两级二次蒸汽饱和温度都提高近4℃，为夏季在循环水温度很高情况下使用常温水冷的间壁冷凝器提高了传热温差，大幅度缩小间壁冷凝器的面积；同时把酸浴加热器排出的酸浴温度由现工艺105‑107℃，提高到124‑125℃，总升温约81℃，比现工艺提高14℃左右，扩大了闪蒸的总温升，达到提高闪蒸蒸发量，降低汽水比的目的。
Description
技术领域
本发明涉及化纤纤维行业用酸浴蒸发装置及工艺，具体地说是一种酸浴闪蒸结晶装置及工艺。
背景技术
化纤厂现有酸浴蒸发全部都用闪蒸装置：有11级闪蒸浓缩装置、14级闪蒸浓缩装置、16级闪蒸浓缩装置。自2011年以来，闪蒸浓缩装置已经发展为闪蒸结晶装置。不论是闪蒸浓缩还是闪蒸结晶，所有的11级闪蒸、14级闪蒸、16级闪蒸装置，末3级闪蒸的二次蒸汽都是作为废汽，进混合冷凝器冷凝而未被利用，所以二次蒸汽的废热利用有较大的改进空间。
现行闪蒸装置都是使用混合冷凝器，混合冷凝器中的循环冷却水在冷凝二次蒸汽过程中，与二次蒸汽直接接触，二次蒸汽中的硫化氢会融入冷却水，冷却水在循环空气冷却过程中，硫化氢被吹入大气，造成大气污染。在环境保护要求日益严格的情况下，必须解决闪蒸装置的循环冷却水污染大气问题。
现行闪蒸装置的主体设备是石墨预热器，从引进的那天起，几十年来其结构一成不变。由于其设计缺陷，传热效果很低。根据技术测定，大多数预热器的传热系数都在400～600之间，最高的为700，最低在300以下。导致预热器庞大、占地面积大、装置费用高。
基于上述原因，急需要开发热利用率高、没有大气污染、传热系数较高的新一代闪蒸装置。
发明内容
为了提高酸浴闪蒸装置热利用率，降低汽水比，避免大气污染，提高设备效能，降低制作造价，本发明适应黏胶纤维工业的发展，发明了新的闪蒸结晶装置。本发明采用的技术手段如下：
一种酸浴闪蒸结晶装置，包括：
第一级～第N-1级闪蒸结晶器和第N级混合闪蒸罐，第一级～第N-2级闪蒸结晶器的二次蒸汽分别进入第一级～第N-2级酸浴预热器，所述N为13～17中任意整数；
按各酸浴预热器间的酸浴的流动方向，从第N-2级酸浴预热器到第一级酸浴预热器都用于对进入其内的酸浴进行逐级预热；
沉降器，用于闪蒸结晶后含硫酸钠结晶的悬浮液的沉淀增稠，第N-1级闪蒸结晶器的蒸发结晶悬浮液出口通过大气腿与沉降器连通，第N级混合闪蒸罐上设有用于从沉降器返吸沉清结晶母液的返吸管、待结晶酸浴的进酸口以及通过酸浴循环泵与第N-2级酸浴预热器进酸口相连的混合闪蒸罐蒸发液出口；
酸浴加热器，用于对第一级酸浴预热器预热后的酸浴进行加热，加热后的酸浴，进入第一级闪蒸结晶器的切向进酸口，所述酸浴加热器上设有用于酸浴加热的蒸汽进口和冷凝水出口、不凝气排出口；
还包括两级间壁冷凝器，其采用常温水冷，其中，第一级间壁冷凝器用于第N级混合闪蒸罐的二次蒸汽冷凝，第二级间壁冷凝器用于第N-1级闪蒸结晶器的二次蒸汽冷凝，第一级间壁冷凝器上设有第一级间壁冷凝器的冷却水进口和与第二级间壁冷凝器的冷却水进口连通的第一级间壁冷凝器的冷却水出口，所述第一级间壁冷凝器的不凝气出口和所述第二级间壁冷凝器的不凝气出口分别与真空泵连通，所述第二级间壁冷凝器上还设有第二级间壁冷凝器冷却水出口。
所述酸浴预热器为小口径石墨锯齿管预热器，其石墨管为小口径石墨锯齿管且尺寸为20*3～25*4，其管板与石墨管之间通过O形圈密封或粘结密封连接；
所述酸浴预热器的壳程沿其轴向交替设有用于实现汽液错流提高蒸汽侧给热系数的折流隔板。
所述酸浴预热器为锆板、C276板全焊接板式预热器。
所述间壁冷凝器为双级降膜冷凝器、双级全焊接板式冷凝器或外径25mm以内的小直径换热管多程列管换热器。
各级闪蒸结晶器按酸浴流向：前一级闪蒸结晶器的蒸发液出口与后一级闪蒸结晶器的切向进酸口通过U形管连通；
按酸浴流向，上一级酸浴预热器的酸浴出口与下一级的酸浴预热器的酸浴进口连通；
第一级间壁冷凝器的冷却水进口与来自冷却塔的循环冷却水泵出口相连接，第二级间壁冷凝器冷却水出口与冷却塔进水口连通；
酸浴加热器的冷凝水出口与第一级酸浴预热器的冷凝水进口通过U形管连通，第一级酸浴预热器的冷凝水出口与第二级酸浴预热器的冷凝水进口通过U形管连通，依次类推，第N-2级酸浴预热器的冷凝水出口、第一级间壁冷凝器、第二级间壁冷凝器的冷凝水出口都分别插入冷凝水罐的液面以下；
所有酸浴预热器的不凝气出口与第二级间壁冷凝器的不凝气进口连通。
本发明还公开了一种使用上述所述的酸浴闪蒸结晶装置进行酸浴闪蒸结晶的工艺，具有如下步骤：
48-52℃的待蒸发结晶酸浴进入第N级混合闪蒸罐与从沉降器返吸上来的结晶母液混合，闪发酸温为43-45℃后，由酸浴循环泵泵入第N-2级酸浴预热器，经各级酸浴预热器预热，直至第一级酸浴预热器预热终温为108-112℃，进入酸浴加热器，加热至124-125℃后，依次进入第一级、第二级直至第N-1级闪蒸结晶器，得到酸温为50℃的硫酸钠结晶悬浮液，通过大气腿落入沉降器沉淀增稠，后经过分离、中和、再分离、干燥得到硫酸钠产品；
其中，在沉降器中沉清的结晶母液一部分返吸进入第N级混合闪蒸罐，另一部分溢流入浓酸槽待调配。
酸浴加热器的冷凝水进入第一级酸浴预热器闪发，并经各级酸浴预热器闪发后，从第N-2级酸浴预热器以大气腿的方式排入冷凝水罐，两级间壁冷凝器的冷凝水也分别以大气腿的方式排入冷凝水罐。
48-52℃的待蒸发酸浴的比重为1340～1400。
由于采用常温水冷的两级间壁冷凝器取代原混合冷凝器，为此需要改变工艺条件，把通常的第N级闪发酸温38-40℃，提高到43-45℃(提高了4℃左右)，从而把末两级二次蒸汽饱和温度都提高近4℃，为夏季在循环水温度很高情况下使用常温水冷的间壁冷凝器提高了传热温差，大幅度缩小间壁冷凝器的面积；同时把酸浴加热器排出的酸浴温度由现工艺105-107℃，提高到124-125℃(提高了18℃左右)，总升温约81℃，比现工艺提高14℃左右。本发明所述的工艺扩大了闪蒸的总温升，达到提高闪蒸蒸发量，降低汽水比，扩大各级酸浴预热器和间壁冷凝器传热温差，减少传热面积的目的，并适用常温水冷却的间壁冷凝器。本发明比现行最先进的16级闪蒸结晶装置的传热系数提高40％以上，闪蒸装置的核心指标汽水比，现行世界最先进技术，酸浴16级闪蒸结晶为0.255，本发明为0.21，降低了0.045。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的具体实施方式中酸浴闪蒸结晶装置的结构示意图。
图2是本发明的具体实施方式中小口径石墨锯齿管预热器的结构示意图。
图3是本发明的具体实施方式中小口径石墨锯齿管的截面图。
图4是本发明的具体实施方式中全焊接板式预热器的主视图。
图5是本发明的具体实施方式中全焊接板式预热器的俯视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种酸浴闪蒸结晶装置，包括酸浴预热器A1～A13，酸浴加热器H，闪蒸结晶器V1～V14，混合闪蒸罐V15，间壁冷凝器JB1、JB2、真空泵ZB、酸浴循环泵XB和沉降器CJ。
50℃的待蒸发结晶酸浴，进入混合闪蒸罐V15，与从沉降器CJ返吸上来的结晶母液混合，闪发酸温为43℃，由酸浴循环泵XB泵入酸浴预热器A13、A12。。。直至A1，预热终温至110℃，由A1进入酸浴加热器H，加热至125℃，然后进入V1、V2、V3闪蒸结晶器。。。逐级浓缩结晶，直至V14。V14结晶酸温为50℃，结晶的硫酸钠及结晶母液通过大气腿，落入沉降器CJ沉淀增稠，后经过分离、中和、再分离、干燥得到硫酸钠产品；沉降器CJ中沉清的结晶母液清液一部分返吸进入混合闪蒸罐V15，另一部分溢流入浓酸槽待调配。V1～V13闪蒸结晶器的二次蒸汽进入对应的A1～A13酸浴预热器作加热蒸汽。
V14、V15的二次蒸汽，作为废汽进入间壁冷凝器JB1、JB2。常温循环冷却水进入JB1、JB2，流出后返回冷却塔。H的冷凝水进入A1闪发，后与A1的冷凝水一起进入A2，以此类推，直至从A13排出，最后与间壁冷凝器JB1、JB2的冷凝水分别用大气腿方式排出。酸浴预热器A1～A13的排不凝气管都通入间壁冷凝器JB2。JB1、JB2的不凝气由真空泵ZB抽出。
所述酸浴预热器A1～A13为小口径石墨锯齿管预热器，其石墨管为小口径石墨锯齿管(如图3所示)且尺寸为25*4，四程流动，壳体衬胶，其管板与石墨管之间通过O形圈密封，管板为高分子材料制作；
所述酸浴预热器的壳程沿其轴向交替设有用于实现汽液错流提高蒸汽侧给热系数的折流隔板，隔板间距1米，如图2所示，小口径石墨锯齿管预热器上设有包括进出酸口a、b，进汽口c，测压口d，再生蒸汽进口e，冷凝水出口f，排净口g、h，排不凝气口i，洗液出口j，视镜k。
或，所述酸浴预热器A1～A13为锆板、C276板全焊接板式预热器，如图4和图5所示，全焊接板式预热器上设有蒸汽进口a`，酸浴进口b`，酸浴出口c`，冷凝水出口d`，排不凝气口e`，测压口f``。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种酸浴闪蒸结晶装置，包括：
第一级～第N-1级闪蒸结晶器和第N级混合闪蒸罐，第一级～第N-2级闪蒸结晶器的二次蒸汽分别进入第一级～第N-2级酸浴预热器，所述N为13～17中任意整数；
按各酸浴预热器间的酸浴的流动方向，从第N-2级酸浴预热器到第一级酸浴预热器都用于对进入其内的酸浴进行逐级预热；
沉降器，用于闪蒸结晶后含硫酸钠结晶的悬浮液的沉淀增稠，第N-1级闪蒸结晶器的蒸发结晶悬浮液出口通过大气腿与沉降器连通，第N级混合闪蒸罐上设有用于从沉降器返吸沉清结晶母液的返吸管、待结晶酸浴的进酸口以及通过酸浴循环泵与第N-2级酸浴预热器进酸口相连的混合闪蒸罐蒸发液出口；
酸浴加热器，用于对第一级酸浴预热器预热后的酸浴进行加热，加热后的酸浴，进入第一级闪蒸结晶器的切向进酸口，所述酸浴加热器上设有用于酸浴加热的蒸汽进口和冷凝水出口、不凝气排出口；
其特征还在于：
还包括两级间壁冷凝器，其采用常温水冷，其中，第一级间壁冷凝器用于第N级混合闪蒸罐的二次蒸汽冷凝，第二级间壁冷凝器用于第N-1级闪蒸结晶器的二次蒸汽冷凝，第一级间壁冷凝器上设有第一级间壁冷凝器的冷却水进口和与第二级间壁冷凝器的冷却水进口连通的第一级间壁冷凝器的冷却水出口，所述第一级间壁冷凝器的不凝气出口和所述第二级间壁冷凝器的不凝气出口分别与真空泵连通，所述第二级间壁冷凝器上还设有第二级间壁冷凝器冷却水出口。
2.根据权利要求1所述的酸浴闪蒸结晶装置，其特征在于：所述酸浴预热器为小口径石墨锯齿管预热器，其石墨管为小口径石墨锯齿管且尺寸为20*3～25*4，其管板与石墨管之间通过O形圈密封或粘结密封连接；
所述酸浴预热器的壳程沿其轴向交替设有用于实现汽液错流提高蒸汽侧给热系数的折流隔板。
3.根据权利要求1所述的酸浴闪蒸结晶装置，其特征在于：所述酸浴预热器为锆板、C276板全焊接板式预热器。
4.根据权利要求1所述的酸浴闪蒸结晶装置，其特征在于：所述间壁冷凝器为双级降膜冷凝器、双级全焊接板式冷凝器或外径25mm以内的小直径换热管多程列管换热器。
5.根据权利要求1所述的酸浴闪蒸结晶器，其特征在于：各级闪蒸结晶器按酸浴流向：前一级闪蒸结晶器的蒸发液出口与后一级闪蒸结晶器的切向进酸口通过U形管连通；
按酸浴流向，上一级酸浴预热器的酸浴出口与下一级的酸浴预热器的酸浴进口连通；
第一级间壁冷凝器的冷却水进口与来自冷却塔的循环冷却水泵出口相连接，第二级间壁冷凝器冷却水出口与冷却塔进水口连通；
所有酸浴预热器的不凝气出口与第二级间壁冷凝器的不凝气进口连通。
6.一种使用权利要求1-5任一权利要求所述的酸浴闪蒸结晶装置进行酸浴闪蒸结晶的工艺，其特征在于具有如下步骤：
48-52℃的待蒸发结晶酸浴进入第N级混合闪蒸罐与从沉降器返吸上来的结晶母液混合，闪发酸温为43-45℃后，由酸浴循环泵泵入第N-2级酸浴预热器，经各级酸浴预热器预热，直至第一级酸浴预热器预热终温为108-112℃，进入酸浴加热器，加热至124-125℃后，依次进入第一级、第二级直至第N-1级闪蒸结晶器，得到酸温为50℃的硫酸钠结晶悬浮液，通过大气腿落入沉降器沉淀增稠，后经过分离、中和、再分离、干燥得到硫酸钠产品；
其中，在沉降器中沉清的结晶母液一部分返吸进入第N级混合闪蒸罐，另一部分溢流入浓酸槽待调配。
7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，48-52℃的待蒸发酸浴的比重为1340～1400。
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