CN110420473B - 一种自升膜薄膜蒸发器及一种制备高浓度电子级硝酸锰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自升膜薄膜蒸发器及一种制备高浓度电子级硝酸锰的方法，本发明自升膜薄膜蒸发器包括蒸发罐体、加热夹套和螺旋扩散轴，所述加热夹套设置在蒸发罐体壁外用以加热罐体，所述螺旋扩散轴呈螺旋上升形，沿罐体的中心轴线设置。使用本发明自升膜薄膜蒸发器浓缩硝酸锰溶液，硝酸锰溶液的气液混合物依靠料液自旋时的离心力在加热面上成一层薄膜，且在旋转蒸汽的带动下快速旋转上升，蒸发速度快，可避免硝酸锰分解。采用本发明工艺条件制备高浓度硝酸锰溶液，能耗低，无三废排放，高效节能。

Description

一种自升膜薄膜蒸发器及一种制备高浓度电子级硝酸锰的 方法

技术领域

本发明涉及硝酸锰生产领域，特别是涉及一种自升膜薄膜蒸发器及一种制备高浓度电子级硝酸锰的方法。

背景技术

高浓度电子级硝酸锰是一种用于电子工业军工用钽电容制造的重要的原料，随制造技术要求不同，分别有50％，72％，78％等几种规格。军工生产用高浓度电子级硝酸锰的产品质量标准明显高于同类产品化学试剂分析纯的质量标准，且因同类产品的化学试剂没有更高级别的优级纯标准，军工生产用高浓度电子级硝酸锰的产品质量要求是国内同类产品中要求最高的。

随着硝酸锰的浓度提高，其沸点也急剧上升，浓度50％以上的硝酸锰溶液的沸点都在120℃以上。但硝酸锰在超过100℃时就开始分解，温度越高，分解越快，且大量放热，加速分解。当达到一定的高浓度及温度时，硝酸锰可以迅速完全分解成二氧化锰。所以要得到高浓度的硝酸锰，必须达到加热温度低，受热时间短，蒸发速度快的工艺技术要求。

目前，国内普遍浓缩工艺是常压蒸发浓缩，这种工艺是生产化学试剂硝酸锰时普遍使用的工艺，因为其浓度要求是50％，蒸发浓缩过程中不会发生任何问题。但要使浓度达到72％，随着浓度的升高，温度也随着升高，温度升高的结果是引起硝酸锰大量分解，硝酸大量损失。如此产生的后果是产品严重变黑导致得不到合格产品，同时因分解及硝酸的损失造成浓缩气体中含有大量的硝酸及氮氧化物，造成严重的大气污染及设备腐蚀，使得治理起来非常困难，并使生产成本急剧上升，导致因成本因素无法生产。

但高浓度高纯硝酸锰是生产军工用高可靠性钽电容的基础材料，其品质的好坏对钽电容的质量特别是可靠性起着关键性的作用。且浓度越高其钽电容的可靠性越好，成本越低。因此在可能的条件下，用户一般要求硝酸锰的浓度越高越好，很多情况下会要求提供78％以上浓度的硝酸锰，这用传统工艺根本无法生产。

高浓度电子级硝酸锰生产的关键问题在于：除了要把杂质降到前所未有的水平外，更大的难点在于如何使产品浓度达到前所未有的72％以上。由于硝酸锰浓度高时在高温下容易分解，造成高浓度硝酸锰浓缩困难，特别是产品对酸度要求很严，更易造成浓缩时严重分解，导致浓缩操作失败。要制备高浓度的硝酸锰，浓缩工艺条件要求温度低，加热时间短，蒸发水分多，因此完全不能采用常规浓缩方式，必须采用真空薄膜蒸发技术。目前市场上虽有类似的薄膜蒸发器成品供应，但在材质，蒸发时间，蒸发速度等技术参数都不能达到要求。特别是含量72％以上的硝酸锰，对浓缩条件要求更为苛刻。市面上的薄膜蒸发器没有能符合我们使用要求的产品。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高浓度电子级硝酸锰生产工艺，该工艺可制备出78％的高浓度硝酸锰，满足军工生产用高浓度电子级硝酸锰的要求。

要解决高浓度硝酸锰的浓缩问题，必须在浓缩过程中达到两个工艺要求：加热蒸发时间短(1秒之内)；加热温度低(80℃以下)，这样才能避免硝酸锰的分解及硝酸的损失。同时采用密闭真空浓缩工艺，不但可降低蒸发温度，并可充分回收浓缩所产生的烟雾，减少大气污染。并可回收其中的硝酸及纯水供本产品的后续工序使用，可以大幅降低生产成本。为了达到加热蒸发时间在1秒以内的要求，必须采用连续升膜蒸发工艺。因此，要解决高浓度硝酸锰的浓缩问题，应采用的工艺是：密闭真空浓缩；连续升膜蒸发；浓缩产品及时降温。其中，设计符合要求的薄膜蒸发器则是解决问题的关键。

利用流体附壁效应(亦称柯恩达效应CoandaEffect)设计一台真空薄膜升膜蒸发器，是完全可以达到工艺要求的，但这样采用的蒸发管管径最大不能超过15mm，否则就不能很好地产生必要的附壁效应。但问题是如此小的管径其蒸发量非常有限，不能达到扩大生产的要求。

为了能在大口径蒸发管的条件下能实现成膜蒸发并以高速运动通过加热区的工艺条件，本发明采用密闭负压驱动物料，增加螺旋旋片等措施来实现了在大口径的条件下，料液在蒸发管中自动旋转成膜蒸发并快速通过加热区完成蒸发浓缩的工艺操作，浓缩完成的料液接着被迅速降温避免发生分解。如此完成的浓缩料液其浓度应能达到72％以上，改变合适的操作条件，还可达到78％以上，且能耗也有明显降低。

为了解决上述问题，本发明提供一种自升膜薄膜蒸发器，包括蒸发罐体、加热夹套和螺旋扩散轴，所述加热夹套设置在蒸发罐体壁外用以加热罐体，所述螺旋扩散轴呈螺旋上升形，沿罐体的中心轴线设置。

进一步地，所述螺旋扩散轴由贯通罐体整个高程的轴芯，和沿轴芯周向均匀布置和延伸的螺旋叶片构成。

进一步地，所述加热夹套设置有供加热流体流通的进出口。

进一步地，所述螺旋叶片外缘与蒸发罐体内壁的间距为0.5～1.2mm。

螺旋叶片外缘与蒸发罐体内壁的间距为0.5～1.2mm，其作用有两个：

第一，便于液膜上升。如不留此缝隙，液膜就只有严格按螺旋片的方向旋转上升，如此上升阻力太大，路程加长，会引起过分蒸发以致引起产品分解。

第二，便于安装。由于加工精度问题，这个螺旋柱与加热罐体内壁不可能完全合缝，且缝隙过小时会很难安装进去。

若间距太宽，螺旋作用将变弱；若间距太窄，加工安装时将非常困难。

在本发明的具体实施例中，所述螺旋叶片外缘与蒸发罐体内壁的间距为1.0mm。间距最佳的数值为1.0mm，但由于罐体内壁的自带公差及螺旋片加工的误差两个因素，实际操作中，间距为0.5～1.2mm均可很好的实现本发明的技术方案。进一步地，所述螺旋叶片的螺旋角为30～45°。

由于高浓度硝酸锰粘度大，流动性差，浓缩设备的加热蒸发部分设计成了新颖的自动旋转升膜蒸发器，本发明自升膜薄膜蒸发器与传统的机械式旋转蒸发器不同：一是传统的机械式旋转蒸发器都只能是降膜式的，不能实现升膜操作，这样物料的加热时间就会延长，一般在30s至300s之间，如此长的时间极易造成硝酸锰的分解。在本发明自升膜薄膜蒸发器中，物料在旋转成膜的同时，在真空压差的强力驱动下，硝酸锰物料迅速穿过蒸发器且被蒸发完成离开加热区并与蒸汽迅速分离后被冷却，整个加热蒸发过程在0.5s～1s内完成。如此短的加热时间可以充分保证硝酸锰不会发生分解，也不会产生料液过热现象。

同时，由于传统的机械式旋转蒸发器的旋转机构与加热面有一定距离，造成料液在加热面上成膜较厚，液膜的运动速度也较慢，造成液膜热交换速度慢，蒸发面更新迟缓，造成蒸发速度较慢。而本发明自升膜薄膜蒸发器成膜是依靠料液自旋时的离心力在加热面上成一层薄膜，且在旋转蒸汽的带动下快速旋转上升，因而此液膜传热速度快，蒸发面更新速度快，蒸发速度也快。

本发明还提供了一种自升膜薄膜蒸发装置，包括一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器；各级蒸发器直径逐级增大，且依次首位通过阀门连通；所述一级蒸发器为蒸发管，所述二级蒸发器和三级蒸发器的结构包括蒸发罐体、加热夹套和螺旋扩散轴，所述加热夹套设置在蒸发罐体壁外用以加热罐体，所述螺旋扩散轴呈螺旋上升形，沿罐体的中心轴线设置；

进一步地，所述螺旋扩散轴由贯通罐体整个高程的轴芯，和沿轴芯周向均匀布置和延伸的螺旋叶片构成。

随着蒸发的不断进行，产生的蒸汽量越来越大，体积也越来越大，会产生很大的阻力，使真空压力严重变差，从而使蒸发温升高而导致产品发生分解。因此，本发明中的蒸发器分级且直径逐级加大，可减小在生产过程中因蒸汽量变大产生的阻力，进一步保证了浓缩效果，同时由于蒸发器的出口也会随之增大，可提高设备的生产能力。

本发明还提供了一种制备高浓度电子级硝酸锰溶液的方法：使用上述的自升膜薄膜蒸发装置进行真空蒸发浓缩。

进一步地，包括如下内容：

控制薄膜蒸发装置的蒸发罐体内的真空压力为-0.070～-0.098MPa，将水蒸气通入加热夹套中，控制蒸汽压为0.06～0.12MPa，将硝酸锰料液加入所述自升膜薄膜蒸发装置的一级蒸发器中进行蒸发浓缩；

进一步地，所述升膜薄膜蒸发装置内的真空压力为-0.070～-0.095MPa，所述自升膜薄膜蒸发装置中加热蒸汽的蒸汽压为0.08～0.10MPa。

在本发明的具体实施方式中，所述硝酸锰料液进入一级蒸发器的进料流量为500～2000L/h；进一步地，所述硝酸锰料液进入一级蒸发器的进料流量为700～1000L/h。

在本发明的具体实施方式中，还包括料液储槽，所述料液储槽通过管道与一级蒸发器的进料口连通；进一步地，所述料液储槽与一级蒸发器的进料口之间的管道设有流量计。

在本发明的具体实施方式中，还包括气液分离器、浓缩料下料管和接收槽，所述气液分离器的进料口与所述三级蒸发器的的出料口连通，所述气液分离器的液体出料口通过浓缩料下料管与接收槽连通。

在本发明的具体实施方式中，向接收槽接收的料液中加水和硝酸调节至硝酸锰浓度为72.0～78.5％，pH为2.0～4.0。

本发明的有益效果是：

(1)本发明装置可通过调节蒸汽压及进料量，在生产过程即可得到不同浓度的硝酸锰溶液，可方便生产不同规格的硝酸锰。

(2)通过本发明自升膜薄膜蒸发器浓缩制备高浓度的硝酸锰溶液，蒸发时间短，整个加热蒸发过程在0.5s～1s内完成，可避免硝酸锰的分解。

(3)通过本发明自升膜薄膜蒸发器浓缩制备高浓度的硝酸锰溶液，本发明工艺采用了较低的加热蒸汽压(0.090MPa)，可避免加热温度过高引起产品分解，同时，本发明方法中，自升膜薄膜蒸发器装置内负压达到-0.090MPa～-0.097MPa，在这种真空条件下，硝酸锰的沸点可以下降到80℃以下，从而可以避免产生硝酸锰分解成二氧化锰。

(4)通过本发明装置和方法生产得到的产品不含硝酸锰的分解物二氧化锰，可提高产品的质量和品质。

(5)本发明自升膜薄膜蒸发器易于制造，易于清洗，操作过程能耗低，无三废排放，是一款高效，节能，环保的新型化工设备。

附图说明

图1是本发明一级蒸发器结构示意图；

图2是本发明二级蒸发器结构示意图；

图3是本发明三级蒸发器结构示意图；

图4是本发明浓缩工艺装置图；

图5是本发明高浓度硝酸锰的制备流程图；

图中：1一级加热夹套，11一级蒸发罐体，12一级蒸汽出气口，13一级蒸汽进气口，14一级进料口，15一级出料口，2加热夹套，3蒸发罐体，31进料口，32出料口，4蒸汽进气口，5蒸汽出气口，6螺旋扩散轴，61螺旋叶片，62轴芯，7连接法兰，8工作法兰，9吊环；

V0401料液储槽，V0402气液分离器，V0403硝酸锰浓缩液接收槽，V0404稀酸接收槽，E0401本发明自升膜薄膜蒸发装置，E0402冷凝器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明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。

实施例1自升膜薄膜蒸发器

提供一种自升膜薄膜蒸发器，如图2所示，包括蒸发罐体3、加热夹套2和螺旋扩散轴6。加热夹套2设置在蒸发罐体3壁外用以加热罐体，蒸发罐体3下端设有进料口31，蒸发罐体3上方设有出料口15，加热夹套2上部设有蒸汽进气口4，加热夹套2的下部设有蒸汽出气口32，螺旋扩散轴6呈螺旋上升形，沿罐体的中心轴线设置。螺旋扩散轴6由贯通罐体整个高程的轴芯62，和沿轴芯62周向均匀布置和延伸的螺旋叶片61构成，螺旋叶片与蒸发罐体内壁的间距A₁为0.5～1.2mm，螺旋叶片的螺旋角为30～45°。

螺旋扩散叶片为螺旋延伸的矩形条带形，矩形条带形的宽度S₁满足如下公式：S₁＝(蒸发罐体内径-轴芯外径)÷2－A₁。

实施例2制备高浓度电子级硝酸锰的设备

提供一种自升膜薄膜蒸发装置，如图1～4所示，包括一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器，各级蒸发器直径逐级增大，且依次首位通过阀门连通。

一级蒸发器为蒸发管，包括一级蒸发罐体11和一级加热夹套1。一级加热夹套1上部设有一级蒸汽进气口13，一级加热夹套1下部设有一级蒸汽出气口(12)，一级加热夹套1设置在一级蒸发罐体11壁外用以加热罐体，一级蒸发罐体11下端设有一级进料口14，一级蒸发罐体11上方设有一级出料口15。

二级蒸发器和三级蒸发器的结构相同，均包括蒸发罐体3、加热夹套2和螺旋扩散轴6。加热夹套2设置在蒸发罐体3壁外用以加热罐体，蒸发罐体3下端设有进料口31，蒸发罐体3上方设有出料口15，加热夹套2上部设有蒸汽进气口4，加热夹套2的下部设有蒸汽出气口32，螺旋扩散轴6呈螺旋上升形，沿罐体的中心轴线设置。螺旋扩散轴6由贯通罐体整个高程的轴芯62，和沿轴芯62周向均匀布置和延伸的螺旋叶片61构成，螺旋叶片与蒸发罐体内壁的间距A₂为0.5～1.2mm，螺旋叶片的螺旋角为30～45°。二级蒸发器的蒸发罐体直径小于三级蒸发器的蒸发罐体直径。

螺旋叶片为螺旋延伸的矩形条带形，矩形条带形的宽度S₂满足如下公式：S₂＝(蒸发罐体内径-轴芯外径)÷2－A₂。

如图4所示，一级蒸发器的一级进料口通过管道与存储硝酸锰溶液的料液储槽连通，并设有自动调节流量计可随时观测和调节物料的进料流量，一级蒸发器的一级蒸汽进气口，和二级蒸发器、三级蒸发器的蒸汽进气口均与车间蒸汽管道连通，一级蒸发器的一级出料口通过连接法兰7与二级蒸发器的进料口连通，二级蒸发器的出料口通过连接法兰与三级蒸发器的进料口连通，三级蒸发器的出料口通过连接法兰与气液分离器连通，气液分离器的液体出料口通过浓缩料下料管与硝酸锰浓缩液接收槽连通，气液分离器的气体出气口连接有冷凝管，冷凝管末端连接有稀酸接收槽，稀酸接收槽设有可与大气连通的管道，所述可与大气连通的管道上连接有真空泵，并设有放空阀。

上述诸多装置之间的连接均为化工装置领域的常用连接方式，本领域技术人员通过本领域常规知识均可实现。

工作法兰的作用是为了便于维修蒸发器内部结构，其次还可在相应位置安装平板玻璃视镜，便于在生产操作中观察蒸发器内的工作情况。

二级蒸发器和三级蒸发器中的轴芯顶部设有吊环9，吊环的用途是在安装或维修螺旋叶片及其轴芯时便于从蒸发罐体中取出及安放进去。

除本发明的自升膜薄膜蒸发器和自升膜薄膜蒸发装置外，本实施例中所使用的其余装置，如存储硝酸锰溶液的料液储槽、自动调节流量计、连接法兰、气液分离器、硝酸锰浓缩液接收槽、稀酸接收槽、吊环、真空泵、放空阀等装置均为现有的化工常用装置，无需再赘述其结构或原理。

在本发明的自升膜薄膜蒸发装置中，硝酸锰料液的蒸发浓缩过程如下：

先将蒸发装置内部抽成真空状态，在真空的带动下，硝酸锰料液经流量控制进入设备的一级蒸发器，此料液被夹套蒸汽加热升温并被部分蒸发成汽液混合物。此时由于硝酸锰浓度低且有一定真空压力，所以这里的蒸发温度不会高，一般在80℃以下。

上述一级蒸发器中的气液混合物在真空的驱动下进入二级蒸发器底部，气液混合物在真空引导下向上运动时在螺旋叶片的作用下，变成螺旋上升运动。而正是这螺旋运动产生的离心力，使气液混合物中的液体向外运动到加热面上形成薄膜并快速作螺旋上升运动，在这过程中被加热面加热而被蒸发浓缩。

随着蒸发浓缩的进行气液混合物中的气体量不断增加，体积迅速扩大，但这也导致受到的阻力也增大，这就影响到物料的进一步蒸发浓缩。为此，气液混合物进入直径更大也即体积及加热面更大的三级蒸发器，在此物料所受阻力减小，真空压力更好，这使得物料得以进一步蒸发浓缩到更高的浓度。

经过这三级蒸发器的蒸发形成的汽液混合物中的液体部分是含量为72％～79％的硝酸锰溶液，汽相部分则是含少量硝酸的水蒸汽。这种汽液混合物迅速进入汽液分离器，在这里液相部分下行进入浓缩料下料管得以冷却并进入硝酸锰浓缩液接收槽储存。

在汽液分离器中，混合物的汽相部分上行由导管引导进入冷凝器被冷凝成含少量硝酸的水。

通过调节蒸汽压及进料量，可以得到不同浓度的硝酸锰溶液。

本发明根据硝酸锰浓缩工艺的技术要求，提出一种符合高浓度硝酸锰制备要求的自升膜薄膜蒸发器，该蒸发器设计在真空条件下使用，使其具有蒸发温度低，加热时间短，蒸发量大等技术优势。且选材质要求不高，易于制造，易于清洗，操作过程能耗低，无三废排放，是一款高效，节能，环保的新型化工设备。这种自升膜薄膜蒸发器的研制成功，为生产高浓度电子级硝酸锰创造了有利条件。

实施例3高浓度电子级硝酸锰的制备

制备流程如图5所示。

(1)洗涤：将300Kg原料锰片放入脉冲洗涤格内，以用硝酸酸化至pH＝2的纯水浸没。开动脉冲泵，脉冲洗涤1小时。关闭脉冲泵，由底阀放净洗涤水，重新加入酸化纯水，重复上述操作再次洗涤。如此共进行3次。最后放净洗涤水，倾倒出锰片备用。

(2)化料：将经洗涤后的300Kg原料锰片放入4000L化料格内，加纯水1500L浸没，并用蒸汽直接加热料液至80～90℃，在1000L的硝酸高位槽中事先准备好1000Kg 65％硝酸。

先向化料槽中加入约80L 65％硝酸，如反应猛烈，可适量加纯水压制。待反应平稳后，以200L/h的速度继续向化料槽中加65％硝酸，并在出现反应激烈时加适纯水压制。

反应进行两小时后，在继续加酸的同时，以700L/h的流量向化料槽中加纯水，共加1500L水。

待高位槽中1000Kg 65％硝酸加完，停止加酸，化科槽内有余酸继续反应，待反应料液的pH值达4.0以上时即可出料，用转料泵将料液转至5000L的料液高位槽中。

(3)除杂：在除杂柱内事先准备好新鲜锰片50Kg。

从料液高位槽中以2000L/h的速度流经除杂柱并通过筒形过滤器过滤后流入5000L硝酸锰料液储槽。完成后向硝酸锰料液储槽中加入65％AR级硝酸77Kg，30％AR级双氣水5Kg，搅拌均匀备用。

除杂柱内的锰片用2％硝酸200L以200L/h流速洗涤后即可继续使用。

(4)浓缩：将准备好的硝酸锰料液经流量计计量进入真空浓缩装置浓缩。

正式浓缩前，先检查浓缩设备完好情况。然后开启真空泵，使浓缩设备的的真空压力(图4中P₀处真空压力)达-0.09MPa，开启冷凝器的冷却水并调节正常。开启升膜蒸发器的加热蒸汽至蒸气压达0.08MPa～0.12MPa，并设设置自动控制在此气压范围内。

完成以上操作后，即可开启硝酸锰料液进料阀进料开始浓缩操作。在浓缩操作过程中，经常注意观察加热蒸气压，系统真空压力，进料流量等保持在正常操作范围内，并在出现异常时及时调整如此操作直至硝酸锰料液用完。

操作完成后，关闭进料阀，关闭加热蒸汽，打开系统放空阀使系统内恢复为常压，关真空泵电源。

(5)配料：将浓缩设备中浓缩硝酸锰储槽中浓缩完成的硝酸锰溶液转入1500L配料槽。

取样分析含量及其他各项质量指标。按分析结果用纯水及硝酸调节硝酸锰溶液的浓度及其pH值。

在需要生产72％硝酸锰溶液时，将其硝酸锰的浓度调节到72.1％～72.5％，pH＝2.5。

在需要生产78％硝酸锰溶液时(浓缩硝酸锰浓度经分析达到78％以上)，将其硝酸锰的浓度调节到78.1％～78.5％，pH＝2.5。

(6)包装：将上述经分析合格的78％硝酸锰溶液及72％硝酸锰溶液按要求包装入库。

本实施例中，浓缩步骤采取实施例1所述装置，冷凝器采用9吋玻璃冷凝器，硝酸锰储槽采用PE材质，硝酸锰浓缩液接收槽和稀酸接受槽选用不锈钢槽。

本实施例中，各级蒸发器主要结构尺寸如下(单位mm)：

三级蒸发器：长度2500，加热夹套外径φ273×8，蒸发罐体外径φ219，蒸发罐体内径φ203，轴芯外径φ108，螺旋叶片宽度46.5；

二级蒸发器：长度3000，夹套管外径φ168×7，蒸发罐体外径φ114，蒸发罐体内径φ102，轴芯外径φ48，螺旋叶片宽度26.0；

一级蒸发器：长度4000，一级加热夹套外径φ48×4，一级蒸发罐体外径φ20，一级蒸发罐体内径φ14。

在二级蒸发器和三级蒸发器中，螺旋叶片外缘与蒸发罐体内壁的间距为1.0mm。

实施例4

本实施例使用的设备和工艺同实施例3，不同之处在于：步骤(4)中，取1200升硝酸锰料液进行浓缩，蒸发器加热蒸汽压0.10MPa；进料速度850L/h，真空压力(P₀)-0.92MPa；操作完成后得浓缩硝酸锰溶液418Kg，pH＝3.8，测得其硝酸锰含量为79.2％。

将此浓缩硝酸锰溶液转入配料槽中，加入AR硝酸1.6Kg，纯水3.4Kg。搅拌均匀后得到成品硝酸锰溶液423Kg，硝酸锰含量为78.2％，pH＝2.5。

实施例5

本实施例使用的设备和工艺同实施例3，不同之处在于：步骤(4)中，取1200升硝酸锰料液进行浓缩，蒸发器加热蒸汽压0.09MPa；进料速度850L/h；真空压力(P₀)-0.92MPa。操作完成后得浓缩硝酸锰溶液422Kg，pH＝3.5，测得其硝酸锰含量为78.5％。

将此浓缩硝酸锰溶液转入配料槽中，加入AR硝酸1.0Kg，不加纯水。搅拌均匀后得到成品硝酸锰溶液423Kg，硝酸锰含量为78.2％，pH＝2.5。

实施例6

本实施例使用的设备和工艺同实施例3，不同之处在于：步骤(4)中，取1000升硝酸锰料液进行浓缩，蒸发器加热蒸汽压0.08MPa；进料速度1200L/h；真空压力(P₀)-0.90MPa。操作完成后得浓缩硝酸锰溶液376Kg，pH＝3.0，测得其硝酸锰含量为73.4％。

将此浓缩硝酸锰溶液转入配料槽中，加入AR硝酸1.0Kg，不加纯水。搅拌均匀后得到成品硝酸锰溶液423Kg，硝酸锰含量为72.2％，pH＝2.5。

实施例7～9

实施例7～9使用的设备和工艺同实施例4，不同之处仅在于真空压力(P₀)不同。

操作完成后：

实施例7得浓缩硝酸锰溶液420Kg，pH＝3.8，测得其硝酸锰含量为78.8％；

实施例8得浓缩硝酸锰溶液419Kg，pH＝3.6，测得其硝酸锰含量为79.0％；

实施例9得浓缩硝酸锰溶液422Kg，pH＝3.5，测得其硝酸锰含量为78.6％；

并对工作过程时装置中各处的真空压力进行检测，检测结果见表1。

表1设备正常工作时设备各节点真空压力比较表

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种自升膜薄膜蒸发装置，其特征在于，包括一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器；各级蒸发器直径逐级增大，且依次首尾通过阀门连通；所述一级蒸发器为蒸发管，所述二级蒸发器和三级蒸发器的结构包括蒸发罐体、加热夹套和螺旋扩散轴，所述加热夹套设置在蒸发罐体壁外用以加热罐体，所述螺旋扩散轴由贯通罐体整个高程的轴芯，和沿轴芯周向均匀布置和延伸的螺旋叶片构成；所述螺旋叶片外缘与蒸发罐体内壁的间距为0.5~1.2mm。

2.根据权利要求1所述的自升膜薄膜蒸发装置，其特征在于，所述螺旋叶片的螺旋角为30~45°。

3.一种制备高浓度电子级硝酸锰溶液的方法，其特征在于，使用权利要求1所述的自升膜薄膜蒸发装置进行硝酸锰溶液的真空蒸发浓缩。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括如下内容： 控制薄膜蒸发装置的蒸发罐体内的真空压力为-0.070~-0.098MPa，将水蒸气通入加热夹套中，控制蒸汽压为0.06~0.12MPa，将硝酸锰料液加入所述自升膜薄膜蒸发装置的一级蒸发器中进行蒸发浓缩。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述升膜薄膜蒸发装置内的真空压力为-0.070~-0.095MPa，所述自升膜薄膜蒸发装置中加热蒸汽的蒸汽压为0.08~0.10MPa。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述硝酸锰料液进入一级蒸发器的进料流量为500~2000L/h。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述硝酸锰料液进入一级蒸发器的进料流量为700~1000L/h。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括料液储槽，所述料液储槽通过管道与一级蒸发器的进料口连通。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述料液储槽与一级蒸发器的进料口之间的管道设有流量计。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括气液分离器、浓缩料下料管和接收槽，所述气液分离器的进料口与所述三级蒸发器的出料口连通，所述气液分离器的液体出料口通过浓缩料下料管与接收槽连通。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，向接收槽接收的料液中加水和硝酸调节至硝酸锰浓度为72.0~78.5%，pH为2.0~4.0。

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