CN1915827B - 氧化铝生产工艺中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化铝生产中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法及设备。它采用了蒸发原液经二次蒸汽预热、新蒸汽加热、闪蒸器蒸发，末级闪蒸二次蒸汽冷凝的全过程，从蒸发原液槽来的蒸发原液通过离心泵(2)送入多级套管预热器(1)，分别在多级套管预热器(1)和新蒸汽加热预热器(3)中通过二次蒸汽和新蒸汽加热，预热后通过多级闪蒸器(4)进行多级闪蒸，最后经过出料泵(6)出料，成为供制备循环母液用的蒸发母液。包含了蒸发原液的预热蒸发、冷凝及循环过程。本发明具以下优点：蒸发原液采用了套管预热，并采用两段多级不同温度预热，多级闪蒸器降温的温差控制在10～13℃之间，使得二次蒸汽利用合理，大幅度降低了工程投资，简化了蒸发工艺流程，具有较好的经济效益。

Description

氧化铝生产工艺中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法及设备
技术领域：
本发明涉及一种氧化铝的蒸发方法及设备，属于氧化铝生产技术领域。
背景技术：
在拜尔法氧化铝生产过程中，进入其循环系统的水，主要有以下几个环节：
(1)、赤泥洗水，在洗涤赤泥时加入，生产中通常为1.5～4.5t/t-干赤泥，其中采用三水铝土矿生产氧化铝时赤泥洗水加入量较一水硬铝石低一些。
(2)、氢氧化铝洗水，约0.5～0.75t/t-Al2O3，
(3)、其它环节加入水，如：真空系统、泵轴封水、石灰消化及苛化工序加入水、矿石中带入水。
因此，在拜尔法氧化铝生产过程中，蒸发是其重要的工序之一，它的任务是排出流程中多余的水分，保持拜尔循环系统中的水量平衡，使循环母液的苛性碱Na2OK浓度满足铝土矿溶出的要求。对于一水硬铝石矿溶出，循环母液的苛性碱Na2OK浓度为190～250g/l，对于三水铝土矿的溶出，循环母液的苛性碱Na2OK浓度较一水硬铝石低，通常为160～200g/l。通常情况下，蒸发工序除保持拜尔循环水平衡外，还起着排除流程中多余碳酸盐的作用，使拜尔循环系统的碳酸盐保持平衡。
目前，氧化铝厂蒸发工序采用的工艺技术主要如下：
(1)、采用3～4效外热式自然循环或强制循环蒸发器组的蒸发工艺。
此蒸发工艺技术从50年代初的原苏联传入我国，并在我国郑州铝厂、贵州铝厂、山东铝厂等氧化铝生产上广泛使用，一直沿用到90年代末，目前在本行业已经属于落后的、应淘汰的蒸发工艺。
本蒸发工艺的缺点是：蒸汽消耗高、蒸发设备的产能低、设备运转率低、操作及维护工作量较大，现已不建议在氧化铝行业采用。
(2)、采用5～6效管式降膜蒸发器组的蒸发工艺。
降膜蒸发技术是国内外氧化铝行业目前使用的最先进蒸发技术，此技术从1995年在我国平果铝一期工程上率先使用，经多年的生产实践证明，此蒸发设备及工艺技术具有许多优点，其设备产能大、蒸汽消耗低、设备运转率高、结疤清洗方便。由于降膜蒸发设备及工艺技术先进可靠，目前在国内氧化铝行业已广泛推广采用，新建氧化铝项目、老厂技术改造均优先采用。
(3)、采用5～6效管板结合的降膜蒸发工艺。
5～6效管板结合的降膜蒸发工艺，与5～6效管式降膜蒸发工艺具有类似的优点，所不同的是管板结合降膜蒸发工艺的前2～3效为管式降膜蒸发器，后3～4效为板式降膜蒸发器，总体投资相差不大。
目前氧化铝厂的蒸发工序，以上三种蒸发工艺及设备均同时在使用，但所有氧化铝厂均有共同特点，即均使用了蒸发器组，蒸发器组属氧化铝行业的大型专用设备，设备价格很高、工艺流程及控制系统较复杂、一组150～200t/h蒸水量的6效管式降膜蒸发器，总投资在6000～8500万元。
发明内容：
本发明的目的在于：提供一种新型铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法及设备，既能满足氧化铝生产工艺要求，又可大幅度节约工程投资，且流程简单。
本发明的是这样实现的：它采用了蒸发原液经二次蒸汽预热、新蒸汽加热、闪蒸器蒸发，末级闪蒸二次蒸汽冷凝的全过程，从蒸发原液槽来的蒸发原液通过离心泵(2)送入多级套管预热器(1)，蒸发原液分别在多级套管预热器(1)和新蒸汽套管预热器(3)中通过二次蒸汽和新蒸汽加热，预热后通过多级闪蒸器(4)进行多级闪蒸，再经过末级闪蒸器(5)，最后经过出料泵(6)出料，成为供制备循环用的蒸发母液。
加热用新蒸汽的温度为180～215℃，消耗量为0.3～0.38t/t-水，压力为1.0～2.3MPa。
蒸发原液在多级套管预热器(1)中的流速为1.8～2.8m/s。
进入多级套管预热器(1)的蒸发原液的温度为75～90℃，蒸发母液出多级套管预热器(1)的温度在160～200℃之间，闪蒸后的蒸发母液控制在85～92℃。
多级闪蒸器(4)、末级闪蒸器(5)每级闪蒸降温控制在10～13℃。
多级闪蒸器(4)出来的二次蒸汽送往对应的套管预热器，预热蒸发原液，末级闪蒸(5)出来的二次蒸汽经冷凝，作为循环水使用，新蒸汽加热后直接冷凝并送回锅炉房。
本发明的设备包括多级套管预热器(1)，多级套管预热器(1)的前端连接离心泵(2)，后端连接新蒸汽套管预热器(3)，新蒸汽套管预热器(3)连接多级闪蒸器(4)，多级闪蒸器(4)连接末级闪蒸器(5)，末级闪蒸器(5)连接出料泵(6)。
多级套管预热器(1)为单套管或多套管两种形式，内套管规格在φ100～250之间。
多级套管预热器(1)由5～9级预热段组成。
多级闪蒸器(4)分为5～9级。
采用以上全闪蒸新工艺及设备，可大幅度降低工程投资，简化蒸发工艺流程，具有较好的经济效益。
本发明特别适合于使用三水铝土矿生产氧化铝的工厂，因为三水铝氧化铝厂的循环母液碱浓度Na2OK较低，通常为160～200g/l，循环母液与稀释液的苛性碱(Na2OK)浓度差较小，通常为30～40g/l，此浓度差非常适合选择本发明的蒸发方法。
附图说明：
附图1为本发明的全闪蒸蒸发工艺流程示意图；
附图2为本发明的设备连接原理图。
具体实施方式
本发明的实施例一：从蒸发原液槽来的蒸发原液，温度为75～90℃，用离心泵2(单级或串级泵)将其送入多级套管预热器1中，多级套管预热器1由5～9级预热段组成，用多级闪蒸器4产生的二次蒸汽对蒸发原液进行预热，将蒸发原液从75～90℃预热至130～170℃，第二段新蒸汽套管预热器3用新蒸汽对蒸发原液进行加热，将蒸发原液从130～170℃预热至160～200℃。多级套管预热器1内的蒸发原液流速为1.8～2.8m/s，根据物料流量的大小，可将多级套管预热器1设计为单套管或多套管两种形式，为保证传热效果，内套管规格控制在φ100～250之间。第二段的加热介质新蒸汽参数为：1.0～2.3mpa、180～215℃(可以用过热20～50℃的新蒸汽)。从新蒸汽套管预热器3出来的蒸发原液温度为160～200℃，靠自流进入5～9级闪蒸器4中，每级闪蒸降温控制在10～13℃，以使热利用合理，末级闪蒸5温度控制在85～92℃，用出料泵6送往蒸发母液槽(也可根据现场槽罐情况送盐沉降槽)，供制备循环母液使用。闪蒸器4(通常5～9级)出来的二次蒸汽送往对应的套管预热器预热蒸发原液，末级闪蒸器5出来的二次蒸汽送往气压冷凝器中，用循环水冷凝后返回循环水站处理，然后再循环使用。
本发明的实施例二：对于三水铝石氧化铝厂，从蒸发原液槽来的蒸发原液Na2OK154g/l，温度85℃，用单台离心泵2送多级套管预热器1，套管预热器为三内管内管规格φ150，每台泵对应一根内管供料，多级套管预热器1用第一段二次蒸汽将蒸发原液预热至145℃左右，再用新蒸汽将其预热至180℃，再送进7级闪蒸器4中，逐级闪蒸至92℃，送蒸发母液槽中。蒸发母液的苛性碱Na2OK浓度180～185g/l，正好满足循环母液配料要求。

Claims (10)

1.一种氧化铝生产中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法，它采用了蒸发原液经二次蒸汽预热、新蒸汽加热、闪蒸器蒸发，末级闪蒸二次蒸汽冷凝的全过程，其特征在于：从蒸发原液槽来的蒸发原液通过离心泵(2)送入多级套管预热器(1)，蒸发原液分别在多级套管预热器(1)和新蒸汽套管预热器(3)中通过二次蒸汽和新蒸汽加热，预热后通过多级闪蒸器(4)进行多级闪蒸，再经过末级闪蒸器(5)，最后经过出料泵(6)出料，成为供制备循环用的蒸发母液。
2.根据权利要求1所述的氧化铝生产中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法，其特征在于：加热用新蒸汽的温度为180～215℃，消耗量为0.3～0.38t/t-水，压力为1.0～2.3MPa。
3.根据权利要求1所述的氧化铝生产中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法，其特征在于：蒸发原液在多级套管预热器(1)中的流速为1.8～2.8m/s。
4.根据权利要求1所述的氧化铝生产中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法，其特征在于：进入多级套管预热器(1)的蒸发原液的温度为75～90℃，蒸发母液出多级套管预热器(1)的温度在160～200℃之间，闪蒸后的蒸发母液控制在85～92℃。
5.根据权利要求1所述的氧化铝生产中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法，其特征在于：多级闪蒸器(4)、末级闪蒸器(5)每级闪蒸降温控制在10～13℃。
6.根据权利要求1所述的氧化铝生产中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法，其特征在于：多级闪蒸器(4)出来的二次蒸汽送往对应的套管预热器，预热蒸发原液，末级闪蒸(5)出来的二次蒸汽经冷凝，作为循环水使用，新蒸汽加热后直接冷凝并送回锅炉房。
7.一种如权利要求1所述的氧化铝生产中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法的设备，它包括多级套管预热器(1)，其特征在于：多级套管预热器(1)的前端连接离心泵(2)，后端连接新蒸汽套管预热器(3)，新蒸汽套管预热器(3)连接多级闪蒸器(4)，多级闪蒸器(4)连接末级闪蒸器(5)，末级闪蒸器(5)连接出料泵(6)。
8.根据权利要求7所述的氧化铝生产中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法的设备，其特征在于：多级套管预热器(1)为单套管或多套管两种形式，内套管规格在φ100～250之间。
9.根据权利要求7或8所述的氧化铝生产中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法的设备，其特征在于：多级套管预热器(1)由5～9级预热段组成。
10.根据权利要求7所述的氧化铝生产中铝酸钠溶液全闪蒸的蒸发方法的设备，其特征在于：多级闪蒸器(4)分为5～9级。
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