CN113274751A - 一种过硫酸钾的制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过硫酸钾的制备系统，其包括至少一套配置系统，每套配置系统均包括反应釜、氨气处理系统和物料生产系统，所述反应釜的出气口与所述氨气处理系统连接，卸料口与所述物料生产系统连接；位于前一套配置系统中的物料生产系统与后一套配置系统中的反应釜的进料口连接，最后一套配置系统中的所述物料生产系统与第一套配置系统中的所述反应釜的进料口连接；所述氨气处理系统包括沉降塔和多级氨气吸收装置；所述物料生产系统包括浓缩装置和离心烘干装置，所述浓缩装置包括蒸发器和压缩机，所述蒸发器的进料口与所述反应釜的卸料口连接，出料口与所述离心烘干装置连接，二次蒸汽出口和进气口分别与所述压缩机的进气口连接和出气口连接。

Description

一种过硫酸钾的制备系统

技术领域

本发明涉及过硫酸钾生产设备技术领域，具体涉及一种过硫酸钾的制备系统。

背景技术

过硫酸钾，无机化合物，白色结晶，无气味，有潮解性；助燃，具刺激性；主要用作漂白剂、氧化剂、照相药品、分析试剂、聚合促进剂等。目前，工厂中常用过硫酸铵和氢氧化钾在反应釜中进行反应浓缩来生产过硫酸钾，这个过程中存在两个问题：

1.由于反应和浓缩过程均在反应釜中进行，故过硫酸钾的生产为间歇式反应，效率较低，需要多套反应釜设备同时工作才能满足生产负荷。

2.浓缩过程中产生的高温的二次蒸汽直接进入冷却水系统，一方面需要大量的冷水对其冷凝，浪费水资源；另一方面，二次蒸汽中的热能直接浪费掉。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种过硫酸钾的制备系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种过硫酸钾的制备系统，其包括至少一套配置系统，每套配置系统均包括至少一个反应釜、氨气处理系统和物料生产系统，所述反应釜的出气口与所述氨气处理系统连接，卸料口与所述物料生产系统连接；位于前一套配置系统中的所述物料生产系统与后一套配置系统中的所述反应釜的进料口连接，最后一套配置系统中的所述物料生产系统与第一套配置系统中的所述反应釜的进料口连接；

所述氨气处理系统包括沉降塔和多级氨气吸收装置；所述沉降塔的进口与所述反应釜的出气口连接，所述沉降塔的出气口与所述多级氨气吸收装置的进气口连接；

所述物料生产系统包括浓缩装置和离心烘干装置，所述浓缩装置的进料口与所述反应釜的卸料口连接，出料口与所述离心烘干装置的进料口连接，所述离心烘干装置的出液口与后一套配置系统中的所述反应釜的进料口或本套配置系统中的所述反应釜的进料口连接；

所述浓缩装置包括蒸发器和压缩机，所述蒸发器的进料口与所述反应釜的卸料口连接，出料口与所述离心烘干装置的进料口连接，二次蒸汽出口和进气口分别与所述压缩机的进气口连接和出气口连接。

作为本发明的进一步改进，所述沉降塔包括塔体以及设置在所述塔体内部的进口管、喷淋装置，所述进口管与所述反应釜的出气口连接，出气口与所述多级氨气吸收装置连接；

所述进口管从所述塔体的底部向上延伸至塔体的上部，其末端呈马蹄状，所述进口管的上方设置所述喷淋装置。

作为本发明的进一步改进，其还包括真空冷却系统，所述真空冷却系统与所述多级氨气吸收装置连接；所述真空冷却系统包括射流器和冷却水池，所述射流器的进气口与所述多级氨气吸收装置的出气口连接，所述射流器的进液口和出液口均与所述冷却水池连接。

作为本发明的进一步改进，所述离心烘干装置包括晶浆罐、离心机、干燥机构和母液罐，所述晶浆罐的进料口与所述蒸发器的出料口连接，出料口与所述离心机连接，所述离心机的出料口与所述干燥机构连接，出液口与所述母液罐连接，所述母液罐与后一套配置系统中的所述反应釜的进料口或本套配置系统中的所述反应釜的进料口连接。

作为本发明的进一步改进，所述物料生产系统还包括凝水装置；所述凝水装置包括凝水器，所述凝水器的进液口与所述蒸发器的出水口连接。

作为本发明的进一步改进，所述凝水器的出气口通过真空泵与真空水槽连接。

作为本发明的进一步改进，所述反应釜的顶部设有在线pH计。

作为本发明的进一步改进，其还包括吸收液配置装置，所述吸收液配置装置和多级氨气吸收装置连接。

作为本发明的进一步改进，所述冷却水池和所述射流泵的进液口通过射流泵连接。

作为本发明的进一步改进，所述蒸发器和所述离心烘干装置通过晶浆泵连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明中浓缩装置位于反应釜的外部，即浓缩反应在反应釜外部进行，与反应釜中的反应分离，故反应和浓缩可同步进行，整个生产过程为连续性反应或半间歇性反应，提高了每个反应釜生产过硫酸钾的效率，减少了配置设备的资金，节约了场地和人力资源。浓缩装置中的蒸发器产生的二次蒸汽通入压缩机中，被压缩成高温高压的蒸汽后再通入蒸发器中，作为热源再次加热需要被蒸发的过硫酸钾溶液，达到循环回收利用蒸汽的目的，节约热能和水资源。

本发明反应釜和吸收塔之间设置沉降塔，增加反应釜中产生的气体和物料飞沫的运动路径，对从反应釜进入塔体中的物料飞沫沉降，从而净化进入吸收塔中的气体（氨气和蒸汽），得到纯净的硫酸铵产品和冷却水。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明包含一套配置系统的结构示意图。

图2是本发明沉降塔的结构示意图。

图3是本发明包含两套配置系统的结构示意图。

其中：1、反应釜，11、在线pH计，12、储液罐，2、沉降塔，21、塔体，22、进口管，23、喷淋装置，24、栅格板，25、折流板，3、多级氨气吸收装置，4、浓缩装置，41、蒸发器，42、压缩机，5、离心烘干装置，51、晶浆罐，52、离心机，53、干燥机构，54、母液罐，6、射流器，7、冷却水池，8、凝水装置，81、凝水器，82、真空水槽，9、吸收液配置装置，100、管道，101、泵。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-图2所示的一种过硫酸钾的制备系统，其包括至少一套配置系统，每套配置系统均包括至少一个反应釜1、氨气处理系统和物料生产系统，所述反应釜1的出气口与所述氨气处理系统连接，卸料口与所述物料生产系统连接。反应釜1中分别通入过硫酸铵、氢氧化钾为原料，通入蒸汽提高反应速率，制备过硫酸钾。制备过程中产生的气体（氨气和蒸汽）和部分物料飞沫通过真空系统抽至氨气处理系统中进行处理，既可避免将氨气直接排入大气中，污染环境，又可对其中的氨分子进行回收，节约能源。制备过程中产生的过硫酸钾溶液通过泵101的作用传输至物料生产系统中进行处理，以制备固体过硫酸钾，形成最终产品。

位于前一套配置系统中的所述物料生产系统与后一套配置系统中的所述反应釜1的进料口连接，最后一套配置系统中的所述物料生产系统与第一套配置系统中的所述反应釜1的进料口连接；便于将物料生产系统中产生的带有微量过硫酸钾的溶液作为母液通入到反应釜1中二次处理，提高过硫酸钾的生产效率。本实施例中，包括一套配置系统，本套配置系统中的物料生产系统与本套配置系统中的反应釜1连接，将母液注入反应釜1中，整个生产过程形成一个闭环，提高了过硫酸钾的生产效率，优化了过硫酸钾的生产工艺流程，又减少了设备占地面积，并且节约了人力资源。

在一种可实现的方式中，每套配置系统中均包括至少一个反应釜1，每个反应釜1均与物料生产系统连接，即，每个反应釜1均通过转输泵与蒸发器连接，为物料生产系统提供物料，以保证物料生产系统中的物料的连续性。在另一种可实现的方式中，每套配置系统中不仅包括至少一个反应釜1，还包括一个储液罐12，所述储液罐12的入料口与每个反应釜1的卸料口连接，出料口与物料生产系统连接，即，所述储液罐12通过转输泵与蒸发器连接；储液罐12容积较大，用于盛放反应釜1中的反应完成液，以保证物料生产系统中的物料的连续性。

所述物料生产系统包括浓缩装置4和离心烘干装置5，所述浓缩装置4的进料口与所述反应釜1的卸料口连接，即浓缩装置4的进料口与储液罐12连接或与盛放反应完成液的反应釜1连接，出料口与所述离心烘干装置5的进料口连接，所述离心烘干装置5的出液口与所述反应釜1的进料口连接。浓缩装置4用于将反应釜1中流出的过硫酸钾溶液进行浓缩，浓缩反应在反应釜1外部进行，与反应釜1中的反应分离，故反应和浓缩可同步进行，整个生产过程为连续性反应或半间歇性反应，提高了每个反应釜1生产过硫酸钾的效率；因此，利用少量的反应釜1设备即可满足生产负荷，不仅减少了配置设备的资金，还节约了场地和人力资源。离心烘干装置5用于将浓缩装置4中产生的过硫酸钾浆体进行固液分离，分离出的带有微量过硫酸钾的溶液作为母液通入到反应釜1中二次处理，母液在通入到反应釜1之前经过滤等工艺进行除杂，保证母液可以循环利用到反应釜1。

所述浓缩装置4包括蒸发器41和压缩机42，所述蒸发器41的进料口与所述反应釜1的卸料口连接，出料口与所述离心烘干装置5的进料口连接，二次蒸汽出口和进气口分别与所述压缩机42的进气口连接和出气口连接，即蒸发器41与储液罐12连接或与盛放反应完成液的反应釜1通过泵连接，实现蒸发系统的连续生产的作用。进一步地，所述反应釜1的顶部设有在线pH计，所述在线pH计用于通过检测反应釜1顶部的气体（包括蒸汽和氨气）的酸碱性，进而判断反应釜1内的物料反应状态，当气体为中性时，反应釜1中的过硫酸钾溶液也为中性，打开反应釜1的卸料口，将过硫酸钾溶液通入蒸发器41中进行蒸发。蒸发器41中的二次蒸汽通入压缩机42中，被压缩成高温高压的蒸汽后再通入蒸发器41中，作为热源再次加热需要被蒸发的过硫酸钾溶液，从而达到可以循环回收利用蒸汽的目的，节约热能和水资源。优选，所述蒸发器41为MVR卧式旋转蒸发器41。

且，所述物料生产系统还包括凝水装置8；所述凝水装置8包括凝水器81，所述凝水器81的进液口与所述蒸发器41的出水口连接；进一步地，所述凝水器81的出气口通过真空泵与真空水槽82连接。蒸发器41中的产生的水通过凝水器81冷却后通入车间中，作为工艺用水利用，产生的不凝气体和空气等通入真空水槽82中。

所述离心烘干装置5包括晶浆罐51、离心机52、干燥机构53和母液罐54，所述晶浆罐51的进料口与所述蒸发器41的出料口连接，出料口与所述离心机52连接，所述离心机52的出料口与所述干燥机构53连接，出液口与所述母液罐54连接，所述母液罐54与所述反应釜1的进料口连接。且，所述蒸发器41和所述离心烘干装置5通过晶浆泵连接。蒸发器41中产生的过硫酸钾浆体通过晶浆泵依次通入晶浆罐51和离心机52中进行结晶分离，分离后的液体通入母液罐54之后通过泵101穿出至反应釜1中进行二次处理；分离后的固体进入干燥机构53中进行烘干，得到最终产品。所述干燥机构53可为干燥机，也可替换为其他干燥设备，干燥完成后的抽检取样装置采用申请ZL201910261819 .6，名称为“一种成品自动取样装置”公布的取样装置。

所述氨气处理系统包括沉降塔2和多级氨气吸收装置3；所述沉降塔2的进口与所述反应釜1的出气口连接，所述沉降塔2的出气口与所述多级氨气吸收装置3的进气口连接。利用沉降塔2，增加气体以及反应釜1中随气流抽至氨气处理系统中的部分物料飞沫的运动路径，使物料飞沫被拦截在物料沉降塔2中，同时凝结的水蒸气将物料飞沫溶解，进而使气体得到净化，得到纯净的副产硫酸铵。其中，多级氨气吸收装置3采用申请号ZL201820868938 .9，名称为“一种过硫酸钠生产中的新型多级氨气吸收系统”公布的结构。

进一步地，所述沉降塔2包括塔体21以及设置在所述塔体21内部的进口管22、喷淋装置23，所述进口管22与所述反应釜1的出气口连接，出气口与所述多级氨气吸收装置3连接；所述进口管22从所述塔体21的底部向上延伸至塔体21的上部，其末端呈马蹄状，所述进口管22的上方设置所述喷淋装置23，如图2所示。沉降塔2中的气体通入多级氨气吸收装置3中进行处理，进口管22末端设置成马蹄状，增加气体，物料飞沫的运动路程，增强物料飞沫的沉降效果；喷淋装置23用于沉降塔2使用完毕后对塔体21内部和进口管22进行清理。

且，所述塔体21内部还可设有栅格板24和折流板25；栅格板24水平设于塔体21内部，用于对溶解后的物料飞沫起拦截作用，以及促进水蒸气凝结为水珠溶解混在气流中的物料飞沫；折流板25设置在塔体21的出气口处，用于改变将要从出气口流出的气体的流向，增加气体的运动路程，进一步使气体凝结对物料飞沫进行溶解。此外，塔体21侧壁上还设有人孔和出液口，人孔可方便对塔体21内部进行清理并且在危险反应过程中起到防爆作用，增加安全性。

另，其还包括真空冷却系统，所述真空冷却系统与所述多级氨气吸收装置3连接；所述真空冷却系统包括射流器6和冷却水池7，所述射流器6的进气口与所述多级氨气吸收装置3的出气口连接，所述射流器6的进液口和出液口均与所述冷却水池7连接，真空冷却系统用于保证反应釜内进行负压反应，吸收反应热。本制备系统还包括吸收液配置装置9，所述吸收液配置装置9和多级氨气吸收装置3连接，吸收液配置装置9采用申请ZL201820868179 .6，名称为“一种氨气吸收液配制系统”公布的结构。

本实施例中，各个设备之间均采用管道100连接，管道100上设有流体输送常用的阀门、泵101、流量调节计、压力计、温度计等零部件（图中未画出）。其中泵101可以通过变频器控制电流大小，在满足生产负荷的情况下节约能源，当然也可以控制启停；阀门同样可以通过一次仪表反应的数据连锁开启的大小程度，当然也可以控制启停。反应釜1采用申请号ZL201810377176 .7，名称为“一种具有搅拌缓冲功能的反应釜”公布的结构。本设备也适用于过硫酸钠的生产，沉降塔同样适用于过硫酸钠的反应浓缩工序。

当然，本制备系统中还可包括多套所述配置系统，以两套为例，如图3所示，第一套配置系统中的物料生产系统与第二套配置系统中的反应釜1连接，第二套配置系统中的物料生产系统与第一套配置系统中的反应釜1连接；即，第一套配置系统中的母液罐54与第二套配置系统中的反应釜1连接，第二套配置系统中的母液罐54与第一套配置系统中的反应釜1连接。整个生产过程形成一个闭环，既提高了过硫酸钾的生产效率，优化了过硫酸钾的生产工艺流程，又减少了设备占地面积，并且节约了人力资源。

最后应说明的是：以上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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种过硫酸钾的制备系统，其特征在于：其包括至少一套配置系统，每套配置系统均包括至少一个反应釜（1）、氨气处理系统和物料生产系统，所述反应釜（1）的出气口与所述氨气处理系统连接，卸料口与所述物料生产系统连接；位于前一套配置系统中的所述物料生产系统与后一套配置系统中的所述反应釜（1）的进料口连接，最后一套配置系统中的所述物料生产系统与第一套配置系统中的所述反应釜（1）的进料口连接；

所述氨气处理系统包括沉降塔（2）和多级氨气吸收装置（3）；所述沉降塔（2）的进口与所述反应釜（1）的出气口连接，所述沉降塔（2）的出气口与所述多级氨气吸收装置（3）的进气口连接；

所述物料生产系统包括浓缩装置（4）和离心烘干装置（5），所述浓缩装置（4）的进料口与所述反应釜（1）的卸料口连接，出料口与所述离心烘干装置（5）的进料口连接，所述离心烘干装置（5）的出液口与后一套配置系统中的所述反应釜（1）的进料口连接；

所述浓缩装置（4）包括蒸发器（41）和压缩机（42），所述蒸发器（41）的进料口与所述反应釜（1）的卸料口连接，出料口与所述离心烘干装置（5）的进料口连接，二次蒸汽出口和进气口分别与所述压缩机（42）的进气口连接和出气口连接。

2.根据权利要求1所述的一种过硫酸钾的制备系统，其特征在于：所述沉降塔（2）包括塔体（21）以及设置在所述塔体（21）内部的进口管（22）、喷淋装置（23），所述进口管（22）与所述反应釜（1）的出气口连接，出气口与所述多级氨气吸收装置（3）连接；所述进口管（22）从所述塔体（21）的底部向上延伸至塔体（21）的上部，其末端呈马蹄状，所述进口管（22）的上方设置所述喷淋装置（23）。

3.根据权利要求1所述的一种过硫酸钾的制备系统，其特征在于：其还包括真空冷却系统，所述真空冷却系统与所述多级氨气吸收装置（3）连接；所述真空冷却系统包括射流器（6）和冷却水池（7），所述射流器（6）的进气口与所述多级氨气吸收装置（3）的出气口连接，所述射流器（6）的进液口和出液口均与所述冷却水池（7）连接。

4.根据权利要求1所述的一种过硫酸钾的制备系统，其特征在于：所述离心烘干装置（5）包括晶浆罐（51）、离心机（52）、干燥机构（53）和母液罐（54），所述晶浆罐（51）的进料口与所述蒸发器（41）的出料口连接，出料口与所述离心机（52）连接，所述离心机（52）的出料口与所述干燥机构（53）连接，出液口与所述母液罐（54）连接，所述母液罐（54）与后一套配置系统中的所述反应釜（1）的进料口连接。

5.根据权利要求1所述的一种过硫酸钾的制备系统，其特征在于：所述物料生产系统还包括凝水装置（8）；所述凝水装置（8）包括凝水器（81），所述凝水器（81）的进液口与所述蒸发器（41）的出水口连接。

6.根据权利要求5所述的一种过硫酸钾的制备系统，其特征在于：所述凝水器（81）的出气口通过真空泵（101）与真空水槽（82）连接。

7.根据权利要求1所述的一种过硫酸钾的制备系统，其特征在于：所述反应釜（1）的顶部设有在线pH计。

8.根据权利要求1所述的一种过硫酸钾的制备系统，其特征在于：其还包括吸收液配置装置（9），所述吸收液配置装置（9）和多级氨气吸收装置（3）连接。

9.根据权利要求3所述的一种过硫酸钾的制备系统，其特征在于：所述冷却水池（7）和所述射流器（6）的进液口通过射流泵连接。

10.根据权利要求1所述的一种过硫酸钾的制备系统，其特征在于：所述蒸发器（41）和所述离心烘干装置（5）通过晶浆泵连接。

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