CN112573543A - 一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，属于氨碱法纯碱生产技术领域。一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，包括预灰桶和蒸氨塔，预灰桶与蒸氨塔通过连接管相互连接，预灰桶的底部连接有支撑座，支撑座外壁连接有电机，电机的输出端连接有转动轴，转动轴远离电机的一端连接有第一锥齿轮；本发明通过第二螺旋输送叶片将预灰桶内的颗粒物输送至预灰桶的顶部，再通过第一螺旋输送叶片将移动至顶部的颗粒物输送至滤网筒中，通过滤网筒对溶液中的颗粒进行收集，避免导致设备堵塞、磨损，且对预灰桶进行清理时，只需清理滤网筒即可，缩短检修时间，进而保证设备的纯碱生产能力，降低生产成本。

Description

一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统

技术领域

本发明涉及氨碱法纯碱生产技术领域，尤其涉及一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统。

背景技术

纯碱工业是化学工业的基础部门之一，被称为工业之母，在国民经济中占有十分重要的地位，纯碱生产工艺主要有氨碱工艺、联碱工艺以及天然碱生产工艺，从世界范围来说，应用多且生产规模大的化学合成制碱工艺为氨碱法，其工艺成熟可靠，产品质量优异，且该工艺无需配套合成氨装置，具有工艺路线短，常温常压生产，工艺过程控制方便，运行安全稳妥可靠等优势，我国利用氨碱法制得的纯碱产量占到全国纯碱总产量的70%。

目前氨碱法纯碱生产工艺中为了充分回收预热母液中的氨，会在蒸馏工序过程中将石灰乳和预热母液(预热母液是指碳化母液经过煅烧工序母液联合塔和蒸馏工序蒸馏塔上段两次加热蒸馏后得到的组分)送入预灰桶中通过搅拌器搅拌促进反应进行，使预热母液中的结合氨与灰乳中的氢氧化钙充分反应后形成调和液，反应后的调和液进入蒸馏塔加蒸汽蒸馏，使所蒸出的NH3和二氧化碳循环利用，由于石灰乳和预热母液中含有大量的Ca2+、Mg2+、SO42-、CO32-、Cl-等离子，预灰桶内壁会生成以硫酸钙为主要成分的复盐结疤，导致设备堵塞、磨损，被迫停车清扫、检修，且检修时间较长，影响纯碱生产能力，同时导致生产波动，增加检修、维护费用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，包括预灰桶和蒸氨塔，所述预灰桶与蒸氨塔通过连接管相互连接，所述预灰桶的底部连接有支撑座，所述支撑座外壁连接有电机，所述电机的输出端连接有转动轴，所述转动轴远离电机的一端连接有第一锥齿轮，所述预灰桶的顶部内壁和底部内壁分别通过第一轴承和第二轴承转动连接有转动杆和转动管，所述转动杆置于转动管内，所述转动杆和转动管外壁分别连接有与第一锥齿轮相互啮合的第二锥齿轮和第三锥齿轮，所述转动杆外壁连接有第一螺旋输送叶片，所述转动管外壁连接有第二螺旋输送叶片，所述转动管内壁还连接有滤网筒，所述滤网筒置于第一螺旋输送叶片的下方。

优选的，所述转动管的底部外壁开凿有均匀分布的出水孔。

优选的，所述滤网筒包括网筒进口、折叠管和网筒主体，所述网筒进口固定连接在转动管的内壁，所述折叠管连接在网筒进口的底端，所述折叠管远离网筒进口的一端连接在网筒主体的顶部。

优选的，所述网筒主体滑动连接在转动杆的外壁。

优选的，所述转动轴外壁连接有第一凸轮，所述转动杆外壁滑动连接有套管，所述套管的底部与第一凸轮活动相抵，所述套管的顶部连接有挤压板，所述套管外壁套接有第一弹性元件，所述第一弹性元件的两端分别连接在预灰桶的底部内壁和挤压板的底部外壁。

优选的，所述转动管外壁连接有连接杆，所述连接杆远离转动管的一端连接有刮板，所述刮板与预灰桶的内壁相抵。

优选的，所述刮板的上下两侧外壁均通过销轴转动连接有摆动板，两个所述摆动板之间连接有敲击板，所述敲击板与刮板之间连接有第二弹性元件，且所述敲击板与预灰桶的内壁活动相抵，所述刮板内转动连接有活动杆，所述活动杆外壁连接有第二凸轮，所述第二凸轮与摆动板活动相抵。

优选的，所述活动杆与转动杆外壁连接有相配合的同步轮，两个所述同步轮之间连接有同步带。

优选的，所述蒸氨塔包括蒸氨预热段和蒸氨蒸馏段，所述蒸氨预热段置于蒸氨蒸馏段的上方，且所述预灰桶与蒸氨蒸馏段相互连通。

优选的，所述蒸氨塔的顶部设置有排气腔，所述排气腔内壁连接有气缸，所述气缸的输出端连接有动力杆，所述动力杆远离气缸的一端连接有活塞，所述活塞滑动连接在排气腔内，所述活塞内设置有第一单向阀，所述排气腔的底部内壁连接有第二单向阀。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，具备以下有益效果：

1、该基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，通过第二螺旋输送叶片将预灰桶内的颗粒物输送至预灰桶的顶部，再通过第一螺旋输送叶片将移动至顶部的颗粒物输送至滤网筒中，通过滤网筒对溶液中的颗粒进行收集，避免导致设备堵塞、磨损，且对预灰桶进行清理时，只需清理滤网筒即可，缩短检修时间，进而保证设备的纯碱生产能力，降低生产成本。

2、该基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，通过电机驱动转动轴转动，使转动轴带动外侧的第一凸轮转动，使第一凸轮间歇性的与套管相抵，使套管带动挤压板对网筒主体的底部作用力，使其受力振动并上下移动，避免颗粒物堵塞滤网筒的网孔，影响滤网筒的排水效果，保证滤网筒与转动管之间的液体正常流通。

3、该基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，通过连接杆在转动管外侧连接刮板，使刮板对预灰桶内壁的复盐结疤进行刮除，刮落后的固体颗粒物在第二螺旋输送叶片的作用下上升至顶部，并在第一螺旋输送叶片的输送下进入滤网筒内。

4、该基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，通过活动杆在转动的过程中带动第二凸轮转动，使第二凸轮挤压摆动板，摆动板带动敲击板移动，随后在第二弹性元件的作用下回移并对预灰桶内壁的复盐结疤进行敲击，方便刮板对预灰桶内壁的复盐结疤进行刮除。

5、该基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，通过使母液自蒸氨塔上部加入蒸氨塔的预热段，使预热段可以除去大部分二氧化碳和游离氨，然后母液与石灰乳混合，使预热母液中的结合氨与灰乳中的氢氧化钙充分反应后形成调和液，生成游离氨，再流回蒸氨塔的蒸馏段，调和液被底部通入的低压蒸汽加热，将游离氨蒸出，并通过排气腔排出，蒸馏废液自蒸氨塔底部排出。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖面结构示意图一；

图3为本发明的图2中A部分的结构示意图；

图4为本发明的图2中B部分的结构示意图；

图5为本发明的剖面结构示意图二；

图6为本发明的图5中C部分的结构示意图；

图7为本发明的刮板的结构示意图；

图8为本发明的排气腔的结构示意图。

图中：1、预灰桶；2、支撑座；3、电机；301、转动轴；3011、第一凸轮；302、第一锥齿轮；4、转动杆；401、第二锥齿轮；402、第一螺旋输送叶片；5、转动管；501、第三锥齿轮；502、第二螺旋输送叶片；503、出水孔；504、连接杆；6、滤网筒；601、网筒进口；602、折叠管；603、网筒主体；7、套管；701、挤压板；702、第一弹性元件；8、刮板；801、摆动板；802、敲击板；803、活动杆；804、第二凸轮；805、第二弹性元件；9、同步轮；901、同步带；10、蒸氨塔；1011、蒸氨预热段；1012、蒸氨蒸馏段；11、排气腔；111、气缸；1111、动力杆；1112、活塞；1113、第一单向阀；112、第二单向阀。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例1：

参照图1、图2、图3和图5，一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，包括预灰桶1和蒸氨塔10，预灰桶1与蒸氨塔10通过连接管相互连接，预灰桶1的底部连接有支撑座2，支撑座2外壁连接有电机3，电机3的输出端连接有转动轴301，转动轴301远离电机3的一端连接有第一锥齿轮302，预灰桶1的顶部内壁和底部内壁分别通过第一轴承和第二轴承转动连接有转动杆4和转动管5，转动杆4置于转动管5内，转动杆4和转动管5外壁分别连接有与第一锥齿轮302相互啮合的第二锥齿轮401和第三锥齿轮501，转动杆4外壁连接有第一螺旋输送叶片402，转动管5外壁连接有第二螺旋输送叶片502，转动管5内壁还连接有滤网筒6，滤网筒6置于第一螺旋输送叶片402的下方。

转动管5的底部外壁开凿有均匀分布的出水孔503。

蒸氨塔10包括蒸氨预热段1011和蒸氨蒸馏段1012，蒸氨预热段1011置于蒸氨蒸馏段1012的上方，且预灰桶1与蒸氨蒸馏段1012相互连通。

制碱过程中母液中的氨气和二氧化碳大体以两种形式存在，其中游离氨包括碳酸铵盐和氢氧化铵可以直接加热蒸煮驱除，但氯化铵或硫酸铵形式的固定铵，则必须加入石灰乳用化学方法分解，而后加热蒸馏才行，正是因为这样，工业使用的蒸馏塔被设计成预热、加灰蒸馏两个塔段组合而成的装置，以便分别承担脱除溶液的游离氨、二氧化碳和固定氨的任务，即氨的回收方法就是将各种含氨的溶液集中进行加热蒸馏回收，再用氢氧化钙Ca(OH)2对溶液进行中和后再蒸馏回收，装置在具体的使用过程中，通过使母液自蒸氨塔10上部加入蒸氨塔10的预热段，使预热段可以除去大部分二氧化碳和游离氨，然后母液进入预灰桶1并与石灰乳混合，使预热母液中的结合氨与石灰乳中的氢氧化钙充分反应后形成调和液，生成游离氨，再流回蒸氨塔10的蒸馏段，调和液被底部通入的低压蒸汽加热，将游离氨蒸出，从而得到氨气，而蒸馏废液则自蒸氨塔10底部排出，但将石灰乳和预热母液通入预灰桶1之后，调和液中含有大量的石灰石、氧化钙颗粒，预灰桶1内混合物料中反应生成的硫酸钙附着在大颗粒的表面形成更大的颗粒，消除新生成的硫酸钙晶体的表面张力，一定程度上使得新生成的硫酸钙不附着在桶壁上，避免形成结疤，控制电机3运行，电机3的输出端通过转动轴301带动第一锥齿轮302转动，使第一锥齿轮302分别与第二锥齿轮401和第三锥齿轮501啮合，转动杆4和转动管5转动，第二螺旋输送叶片502将形成的颗粒物及溶液向上输送，抵达至预灰桶1顶部的溶液和颗粒物又受到第一螺旋输送叶片402的作用力向下运动，进入转动管5并在转动管5内部下移，完成溶液的上下输送，促进混合溶液反应进行，且在此过程中可以使颗粒物输送至滤网筒6中，通过滤网筒6对溶液中的颗粒进行收集，避免导致设备堵塞、磨损，且对预灰桶1进行清理时，只需清理滤网筒6即可，缩短检修时间，进而保证设备的纯碱生产能力，降低生产成本。

实施例2：

参照图1、图2、图3、图5和图6，一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，包括预灰桶1和蒸氨塔10，预灰桶1与蒸氨塔10通过连接管相互连接，预灰桶1的底部连接有支撑座2，支撑座2外壁连接有电机3，电机3的输出端连接有转动轴301，转动轴301远离电机3的一端连接有第一锥齿轮302，预灰桶1的顶部内壁和底部内壁分别通过第一轴承和第二轴承转动连接有转动杆4和转动管5，转动杆4置于转动管5内，转动杆4和转动管5外壁分别连接有与第一锥齿轮302相互啮合的第二锥齿轮401和第三锥齿轮501，转动杆4外壁连接有第一螺旋输送叶片402，转动管5外壁连接有第二螺旋输送叶片502，转动管5内壁还连接有滤网筒6，滤网筒6置于第一螺旋输送叶片402的下方滤网筒6包括网筒进口601、折叠管602和网筒主体603，网筒进口601固定连接在转动管5的内壁，折叠管602连接在网筒进口601的底端，折叠管602远离网筒进口601的一端连接在网筒主体603的顶部。

转动管5的底部外壁开凿有均匀分布的出水孔503。

滤网筒6包括网筒进口601、折叠管602和网筒主体603，网筒进口601固定连接在转动管5的内壁，折叠管602连接在网筒进口601的底端，折叠管602远离网筒进口601的一端连接在网筒主体603的顶部。

网筒主体603滑动连接在转动杆4的外壁。

转动轴301外壁连接有第一凸轮3011，转动杆4外壁滑动连接有套管7，套管7的底部与第一凸轮3011活动相抵，套管7的顶部连接有挤压板701，套管7外壁套接有第一弹性元件702，第一弹性元件702的两端分别连接在预灰桶1的底部内壁和挤压板701的底部外壁。

装置在去除预灰桶1内的结疤时，首先控制电机3运行，使电机3的输出端通过转动轴301带动第一锥齿轮302转动，使第一锥齿轮302分别与第二锥齿轮401和第三锥齿轮501啮合，转动杆4和转动管5转动，第二螺旋输送叶片502将形成的颗粒物及溶液向上输送，抵达至预灰桶1顶部的溶液和颗粒物又受到第一螺旋输送叶片402的作用力向下运动，使混合后的调和液进入转动管5并在转动管5内部下移，完成溶液的上下输送，促进混合溶液反应进行，且在此过程中可以使颗粒物输送至滤网筒6中，通过滤网筒6对溶液中的颗粒进行收集，避免导致设备堵塞、磨损，且对预灰桶1进行清理时，只需清理滤网筒6即可，而在转动轴301带动第一锥齿轮302转动的同时，第一凸轮3011会随转动轴301转动，使第一凸轮3011间歇性的与套管7底部相抵，使套管7带动挤压板701对滤网筒6的底部作用力，使滤网筒6受力振动并上下移动，避免进入滤网筒6的颗粒物堵塞网孔，影响滤网筒6的排水效果，保证滤网筒6与转动管5之间的液体正常流通。

实施例3：

参照图4、图5和图7，一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，与实施例2基本相同，更进一步的是，转动管5外壁连接有连接杆504，连接杆504远离转动管5的一端连接有刮板8，刮板8与预灰桶1的内壁相抵。

刮板8的上下两侧外壁均通过销轴转动连接有摆动板801，两个摆动板801之间连接有敲击板802，敲击板802与刮板8之间连接有第二弹性元件805，且敲击板802与预灰桶1的内壁活动相抵，刮板8内转动连接有活动杆803，活动杆803外壁连接有第二凸轮804，第二凸轮804与摆动板801活动相抵。

活动杆803与转动杆4外壁连接有相配合的同步轮9，两个同步轮9之间连接有同步带901。

活动杆803在同步带901和同步轮9的作用下会随转动杆4同步转动，使活动杆803在转动的过程中带动第二凸轮804转动，使第二凸轮804挤压摆动板801，使摆动板801以销轴为圆心进行转动，摆动板801带动与之连接的敲击板802移动，当第二凸轮804不再挤压摆动板801时，敲击板802在第二弹性元件805的作用下回移并对预灰桶1内壁的复盐结疤进行敲击，使预灰桶1桶壁的复盐结疤松动挥着脱落，方便刮板8对预灰桶1内壁的复盐结疤进行刮除。

实施例4：

参照图1和图8，一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，与实施例2基本相同，更进一步的是，蒸氨塔10的顶部设置有排气腔11，排气腔11内壁连接有气缸111，气缸111的输出端连接有动力杆1111，动力杆1111远离气缸111的一端连接有活塞1112，活塞1112滑动连接在排气腔11内，活塞1112内设置有第一单向阀1113，排气腔11的底部内壁连接有第二单向阀112。

反应完全的预灰桶1内的调和液在蒸氨塔10的蒸氨蒸馏段1012被底部通入的低压蒸汽加热，将游离氨蒸出，使氨气与溶液分离，控制气缸111运行，使气缸111的输出端带动动力杆1111收缩，动力杆1111带动活塞1112在排气腔11内移动，在此过程中，第二单向阀112打开，第一单向阀1113关闭，使自溶液中蒸馏而出的蒸气从第二单向阀112进入排气腔11，随后控制气缸111带动动力杆1111拉伸，使动力杆1111带动活塞1112在排气腔11内下移，在此过程中，第二单向阀112闭合，第一单向阀1113打开，使活塞1112挤压吸收至排气腔11内的氨气，并使其通过第一单向阀1113排出蒸氨塔10，完成对氨气的回收利用，避免氨气排出不彻底。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，包括预灰桶（1）和蒸氨塔（10），所述预灰桶（1）与蒸氨塔（10）通过连接管相互连接，其特征在于，所述预灰桶（1）的底部连接有支撑座（2），所述支撑座（2）外壁连接有电机（3），所述电机（3）的输出端连接有转动轴（301），所述转动轴（301）远离电机（3）的一端连接有第一锥齿轮（302），所述预灰桶（1）的顶部内壁和底部内壁分别通过第一轴承和第二轴承转动连接有转动杆（4）和转动管（5），所述转动杆（4）置于转动管（5）内，所述转动杆（4）和转动管（5）外壁分别连接有与第一锥齿轮（302）相互啮合的第二锥齿轮（401）和第三锥齿轮（501），所述转动杆（4）外壁连接有第一螺旋输送叶片（402），所述转动管（5）外壁连接有第二螺旋输送叶片（502），所述转动管（5）内壁还连接有滤网筒（6），所述滤网筒（6）置于第一螺旋输送叶片（402）的下方。

2.根据权利要求1所述的一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，其特征在于，所述转动管（5）的底部外壁开凿有均匀分布的出水孔（503）。

3.根据权利要求2所述的一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，其特征在于，所述滤网筒（6）包括网筒进口（601）、折叠管（602）和网筒主体（603），所述网筒进口（601）固定连接在转动管（5）的内壁，所述折叠管（602）连接在网筒进口（601）的底端，所述折叠管（602）远离网筒进口（601）的一端连接在网筒主体（603）的顶部。

4.根据权利要求3所述的一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，其特征在于，所述网筒主体（603）滑动连接在转动杆（4）的外壁。

5.根据权利要求4所述的一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，其特征在于，所述转动轴（301）外壁连接有第一凸轮（3011），所述转动杆（4）外壁滑动连接有套管（7），所述套管（7）的底部与第一凸轮（3011）活动相抵，所述套管（7）的顶部连接有挤压板（701），所述套管（7）外壁套接有第一弹性元件（702），所述第一弹性元件（702）的两端分别连接在预灰桶（1）的底部内壁和挤压板（701）的底部外壁。

6.根据权利要求1或3所述的一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，其特征在于，所述转动管（5）外壁连接有连接杆（504），所述连接杆（504）远离转动管（5）的一端连接有刮板（8），所述刮板（8）与预灰桶（1）的内壁相抵。

7.根据权利要求6所述的一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，其特征在于，所述刮板（8）的上下两侧外壁均通过销轴转动连接有摆动板（801），两个所述摆动板（801）之间连接有敲击板（802），所述敲击板（802）与刮板（8）之间连接有第二弹性元件（805），且所述敲击板（802）与预灰桶（1）的内壁活动相抵，所述刮板（8）内转动连接有活动杆（803），所述活动杆（803）外壁连接有第二凸轮（804），所述第二凸轮（804）与摆动板（801）活动相抵。

8.根据权利要求7所述的一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，其特征在于，所述活动杆（803）与转动杆（4）外壁连接有相配合的同步轮（9），两个所述同步轮（9）之间连接有同步带（901）。

9.根据权利要求1所述的一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，其特征在于，所述蒸氨塔（10）包括蒸氨预热段（1011）和蒸氨蒸馏段（1012），所述蒸氨预热段（1011）置于蒸氨蒸馏段（1012）的上方，且所述预灰桶（1）与蒸氨蒸馏段（1012）相互连通。

10.根据权利要求9所述的一种基于物料平衡的氨碱法纯碱生产工艺优化系统，其特征在于，所述蒸氨塔（10）的顶部设置有排气腔（11），所述排气腔（11）内壁连接有气缸（111），所述气缸（111）的输出端连接有动力杆（1111），所述动力杆（1111）远离气缸（111）的一端连接有活塞（1112），所述活塞（1112）滑动连接在排气腔（11）内，所述活塞（1112）内设置有第一单向阀（1113），所述排气腔（11）的底部内壁连接有第二单向阀（112）。

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