CN209696307U - 一种防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统，其包括顺次连接的预热单元、第一强制循环换热器和第二强制循环换热器，通过采用串联强制循环换热器的形式，使硫酸锂物料具有较高的流速和较大流量，提高了系统的稳定性，减少了结垢、粘管等问题，并通过增长换热流程，在保证蒸发效率的同时，减少了循环泵的流量，降低了能耗。采用MVR压缩原理，循环使用二次蒸汽，使蒸汽的利用率更高，是一种新型的防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统，运行成本低，更为节能环保。

Description

一种防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统

技术领域

本实用新型属于化工设备技术领域，涉及一种蒸发浓缩系统，具体地说涉及一种防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统。

背景技术

金属锂及锂盐在高能电池、航空航天、核聚变发电等领域有着重要用途，随着近年来世界各国对锂资源重视程度的不断提高，加快锂资源开发、提高锂产业水平成为现阶段我国锂工业迅速发展的一项崭新内容。我国探明的锂资源总储量居世界第二位，但锂产量只占全球总产量的5％左右，是锂产品的净进口国。自然界中的锂主要存在于锂辉石、锂云母和云水中，锂盐产品主要有碳酸锂、氯化锂等一次锂盐和以一次锂盐为基础进一步加工制取的二次锂盐与金属锂。

锂盐中，硫酸锂可通过碳酸锂法生产，一般先制得较为纯净的硫酸锂稀溶液，为了降低后续生产其他锂盐工序的消耗，通常先将稀硫酸锂蒸发浓缩处理，目前蒸发浓缩处理过程为：在除杂后进行板框过滤和蒸发浓缩，之后再进行沉锂等后续操作，最终制得成品。常规生产硫酸锂浓缩液多采用多效蒸发，该过程具有工艺流程长，操作复杂，投资成本高，能耗较高，产品的生产成本高的缺点，并由于锂离子与碳酸根离子结合后易产生碳酸锂污垢，传统蒸发设备清洗周期短，难清洗。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

本实用新型提供一种防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统，所述浓缩系统包括顺次连接的预热单元、第一强制循环换热器和第二强制循环换热器。

作为优选，所述第一强制循环换热器、第二强制循环换热器连接有一气液分离器，所述气液分离器连接有二次分离器。

作为优选，所述二次分离器连接有一压缩机，所述压缩机具有叶轮，所述叶轮的转速不低于400m/s。

作为优选，所述预热单元包括顺次连接的蒸馏水预热器、不凝气预热器和蒸汽预热器，所述不凝气预热器连接于所述第一强制循环换热器。

作为优选，所述第一强制循环换热器和第二强制循环换热器连接有一强制循环泵，所述蒸汽预热器通过管路连接于所述强制循环泵。

作为优选，还包括真空控制单元，所述真空控制单元相互连接的真空泵和真空泵板式换热器，所述真空泵板式换热器连接于所述不凝气预热器。

作为优选，所述蒸汽预热器还连接有一蒸馏水储存装置，所述蒸馏水储存装置连接有蒸馏水泵，所述蒸馏水泵同时连接于所述蒸馏水预热器。

作为优选，所述蒸馏水储存装置连接有一积液储存装置，所述积液储存装置同时连接于所述压缩机。

作为优选，还包括原料存储装置，所述原料存储装置通过一原料泵连接于所述蒸馏水预热器。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本实用新型所述的防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统，其包括顺次连接的预热单元、第一强制循环换热器和第二强制循环换热器，通过采用串联强制循环换热器的形式，使硫酸锂物料具有较高的流速和较大流量，提高了系统的稳定性，减少了结垢、粘管等问题，并通过增长换热流程，在保证蒸发效率的同时，减少了循环泵的流量，降低了能耗。

(2)本实用新型所述防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统，采用MVR压缩原理，循环使用二次蒸汽，使蒸汽的利用率更高，是一种新型的防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统，运行成本低，节能环保。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中图1是本实用新型实施例所述的一种防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统。

图中附图标记表示为：1-原料储存装置；2-原料泵；3-蒸馏水预热器；4-不凝气预热器；5-蒸汽预热器；6-蒸馏水泵；7-蒸馏水储存装置；8-积液泵；9-积液储存装置；10-第一强制循环换热器；11-第二强制循环换热器；12-强制循环泵；13-气液分离器；14-出料泵；15-真空泵；16-真空泵板式换热器；17-二次分离器；18-压缩机。

本实用新型可以以多种不同的形式实施，不应该理解为限于在此阐述的实施例，相反，提供这些实施例，使得本公开是彻底和完整的，并将本实用新型的构思充分传达给本领域技术人员，本实用新型将由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大各装置的尺寸和相对尺寸。本实用新型说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

具体实施方式

实施例

本实施例提供了一种防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统，如图1所示，所述蒸发浓缩系统包括用于存储硫酸锂原料的原料储存装置1，所述原料储存装置1为一原液罐，所述原料储存装置1通过原料泵2连接于蒸馏水预热器3，所述蒸馏水预热器3顺次连接有不凝气预热器4和蒸汽预热器5，上述三种预热器形成预热器单元。所述蒸馏水预热器3通过一蒸馏水泵6还连接于蒸馏水储存装置7，所述蒸馏水储存装置7同时连接于所述蒸汽预热器5，所述蒸馏水储存装置7为一蒸馏水罐，所述蒸馏水罐通过积液泵8连接于积液储存装置9，所述积液储存装置9为积液罐。

所述不凝气预热器4连接于第一强制循环换热器10，所述第一强制循环换热器10连接有第二强制循环换热器11，所述第一强制循环换热器10、第二强制循环换热器11底部连接有强制循环泵12，所述强制循环泵12与所述蒸汽预热器5通过管路连接，所述第一强制循环换热器10同时还连接于蒸馏水储存装置7。所述第二强制循环换热器11顶部连接有气液分离器13，所述气液分离器13连接于一出料泵14。经预热单元预热后的硫酸锂溶液进入第一强制循环换热器10内进行升温升压，然后进入气液分离器13进行闪蒸浓缩，分离器后浓缩液通过重力作用进入第二强制循环换热器11升温升压，再进入强制循环泵12，通过强制循环泵控制物料的流速并泵入一级强制循环换热器10继续升温升压，如此循环。

所述系统还包括真空控制单元，所述真空控制单元包括相互连接的真空泵15和真空泵板式换热器16，所述真空本板式换热器16连接于不凝气预热器4。

所述气液分离器13顶部具有一蒸汽出口，所述气液分离器13通过所述蒸汽出口连接于二次分离器17，所述二次分离器17的蒸汽出口与压缩机18的蒸汽进口连通，同时，所述压缩机18的蒸汽出口与第一强制循环换热器10、第二强制循环换热器11的进口连通。所述压缩机18具有高速运行的叶轮，所述叶轮的线速度可达400m/s，从而可产生高的压比，压缩机18进出口的温差增大，满足了蒸发浓缩系统的换热温差要求，所述压缩机18通过管路连接于积液储存装置9。

本实施例所述的防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统的工作流程具体如下：

S1、预热，储存在原料存储装置1内的硫酸锂溶液由原料泵2依次打入蒸馏水预热器3、不凝气预热器4和蒸汽预热器5，充分利用系统中蒸馏水和不凝气中夹带二次蒸汽余热，以及少量鲜蒸汽热量，将硫酸锂溶液通过预热单元升温至蒸发温度，所述蒸馏水为蒸馏水储存装置7内的蒸馏水经蒸发得到的二次蒸汽冷凝水，所述不凝气是第一强制循环换热器10和第二强制循环换热器11壳程内不能冷凝的气体，需定期排出，以保证壳程内二次蒸汽体积占有率，稳定蒸发，排出时会夹带少量的二次蒸汽，所述鲜蒸汽为压力0.1MpaG，温度120℃的饱和蒸汽。

S2、蒸发浓缩，预热至蒸发温度的硫酸锂溶液，先进入第一强制循环换热器10升温升压后，进入气液分离器13内进行闪蒸浓缩，维持第一强制循环换热器10与气液分离器13间有足够的静液柱，从而防止因溶液在换热管内沸腾、在强制循环换热器内产生过饱和度发生结垢，气液分离后的浓缩液从气液分离器13底部进入第二强制循环换热器11内继续升温升压，然后通过强制循环泵12的作用再进入第一强制循环换热器10和气液分离器13，如此循环浓缩，不断将硫酸锂浓度提高至所需浓度，通过在出料管路上安装质量流量计，监测物料密度，达到密度后由出料泵14送出系统。

S3、MVR压缩，硫酸锂溶液在强制循环换热器升温升压后，由于气液分离器13内压力降低，硫酸锂溶液进入气液分离器13内闪蒸分离出二次蒸汽，分离出的二次蒸汽进入二次分离器17，通过折流作用将二次蒸汽中夹带的液体进一步分离出后，洁净的二次蒸汽进入压缩机18中进行压缩，提高二次蒸汽的温度和压力后排入第一强制循环换热器10和第二强制循环换热器11中，作为热源，使二次蒸汽得到二次利用。

S4、真空控制，第一强制循环换热器10的壳程通过管道连接于不凝气预热器4，先将不凝气与硫酸锂原液换热后，在进入真空泵板式换热器16，进一步将不凝气温度降低，然后连接至真空泵15，通过真空泵15控制第一强制循环换热器10和第二强制循环换热器11壳程压力，进而调节系统的蒸发压力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统，其特征在于，所述浓缩系统包括顺次连接的预热单元、第一强制循环换热器和第二强制循环换热器；所述第一强制循环换热器、第二强制循环换热器连接有一气液分离器，所述气液分离器连接有二次分离器；所述预热单元包括顺次连接的蒸馏水预热器、不凝气预热器和蒸汽预热器，所述不凝气预热器连接于所述第一强制循环换热器；所述第一强制循环换热器和第二强制循环换热器连接有一强制循环泵，所述蒸汽预热器通过管路连接于所述强制循环泵；所述蒸汽预热器还连接有一蒸馏水储存装置，所述蒸馏水储存装置连接有蒸馏水泵，所述蒸馏水泵同时连接于所述蒸馏水预热器；所述二次分离器连接有一压缩机，所述蒸馏水储存装置连接有一积液储存装置，所述积液储存装置同时连接于所述压缩机。

2.根据权利要求1所述的防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统，其特征在于，所述压缩机具有叶轮，所述叶轮的转速不低于400m/s。

3.根据权利要求2所述的防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统，其特征在于，还包括真空控制单元，所述真空控制单元相互连接的真空泵和真空泵板式换热器，所述真空泵板式换热器连接于所述不凝气预热器。

4.根据权利要求3所述的防结垢节能型硫酸锂蒸发浓缩系统，其特征在于，还包括原料储存装置，所述原料储存装置通过一原料泵连接于所述蒸馏水预热器。