CN213221027U - 一种硫酸铵镁蒸发结晶设备 - Google Patents

一种硫酸铵镁蒸发结晶设备 Download PDF

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吴再娟
张小江
周齐
陈竹林
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Abstract

本实用新型涉及一种硫酸铵镁蒸发结晶设备,设备包括管路连接的原液预热系统、蒸发分离系统、稠厚离心系统、冷却结晶系统、蒸汽再压缩系统,还包括用于控制所述原液预热系统、蒸发分离系统、稠厚离心系统、冷却结晶系统和蒸汽再压缩系统的控制单元,该设备通过以热结晶加冷却结晶的方式利用冷却结晶产生六水硫酸铵镁,然后将其作为晶种投加到前段热结晶的稠厚器内,六水硫酸铵镁晶种的加入,一方面增大了硫酸铵镁溶液的过饱和度,另一方面,减少了一次晶核生成,加速了晶体生长,为大量制备无水硫酸铵镁结晶提供了有效解决方案,并提高了生产效率,该设备还利用二次蒸汽经压缩机做功后再次进入系统换热,减少蒸汽消耗,更加节能。

Description

一种硫酸铵镁蒸发结晶设备
技术领域
本实用新型属于硫酸铵镁生产技术领域,涉及一种硫酸铵镁蒸发结晶设备。
背景技术
硫酸铵镁作为一种重要的无机化工产品在实际生产中,通常采用热法结晶可以得到无水硫酸铵镁结晶,但是由于硫酸铵镁溶解度随温度变化较小,热法只能达到不大的过饱和度,不能形成很好的过饱和溶液,热法结晶很难大量制备无水硫酸铵镁结晶。
采用冷却结晶法,对硫酸铵镁溶液进行冷却结晶,可以得到六水硫酸铵镁结晶,但由于六水硫酸铵镁很难干燥失水,所以干燥出来的盐,含水率还是比较高,冷却结晶法也无法得到高品质的无水硫酸铵镁结晶。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足,本实用新型提供了一种生产效率高并可大量制备无水硫酸铵镁结晶,且减少蒸汽消耗,更加节能的硫酸铵镁蒸发结晶设备。
为实现上述目的,本实用新型提供了一种硫酸铵镁蒸发结晶设备,所述设备包括管路连接的原液预热系统、蒸发分离系统、稠厚离心系统、冷却结晶系统、蒸汽再压缩系统,还包括用于控制所述原液预热系统、蒸发分离系统、稠厚离心系统、冷却结晶系统和蒸汽再压缩系统的控制单元;
所述原液预热系统包括通过管路顺次连接的蒸馏水预热器、不凝气预热器、鲜蒸汽预热器,所述蒸馏水预热器通过进料泵连接有原液罐,且蒸馏水预热器通过蒸馏水泵与蒸馏水罐连接,蒸馏水罐通过管路与鲜蒸汽预热器连接,所述不凝气预热器通过管路连接有不凝气冷却器,不凝气冷却器与真空泵连接,所述鲜蒸汽预热器与所述蒸发结晶系统的强制循环换热器管路连接;
所述蒸发分离系统包括通过管路连接的强制循环换热器、强制循环泵、结晶分离器和二次分离器,强制循环换热器通过强制循环泵与结晶分离器管路连接,结晶分离器与二次分离器管路连接,结晶分离器还连接有出料泵;
所述稠厚离心系统包括一级稠厚器和一级离心机,所述一级稠厚器与所述结晶分离器通过出料泵连接,同时一级稠厚器与一级离心机连接,且一级稠厚器与一级离心机均与第一母液罐连接,第一母液罐通过母液泵与所述结晶分离器连接;
所述冷却结晶系统包括管路连接的冷却釜、二级稠厚器和二级离心机,多个冷却釜通过管路连接并与二级稠厚器连接,二级稠厚器与二级离心机连接,二级离心机与第二母液罐连接,第二母液罐通过母液回流泵连接有蒸汽预热器。
所述蒸汽再压缩系统包括管路连接的压缩机、积液罐和积液泵,所述压缩机与二次分离器、强制循环换热器管路连接,压缩机还连接有积液罐,所述积液罐通过积液泵与蒸馏水罐连接。
根据所述的一种硫酸铵镁蒸发结晶设备所对应的硫酸铵镁蒸发结晶方法,包括如下步骤:
S1、原液预热,将待处理溶液通入原液预热系统,依次与蒸馏水预热器、不凝汽预热器和鲜蒸汽预热器换热,升温至蒸发温度;
S2、蒸发分离,预热后的溶液进入蒸发分离系统,通过强制循环换热器升温升压后,在结晶分离器闪蒸浓缩,浓缩液和二次蒸汽进行汽液分离,分离后的浓缩液被强制循环泵打入强制循环换热器内继续进行升温,在结晶分离器内进行闪蒸浓缩,如此循环;
S3、稠厚离心,达到出料浓度的溶液送至稠厚离心系统,由一级稠厚器稠厚后,进入一级离心机离心,离心后得到的无水硫酸铵镁结晶进行干燥,同时在离心中降温后的母液经加热后达到蒸发温度返回蒸发分离系统继续进行蒸发浓缩;
S4、冷却结晶,部分母液进入冷却结晶系统,通过冷却釜冷却后送入二级稠厚器稠厚,再进入二级离心机离心,得到六水硫酸铵镁结晶,并送至一级稠厚器后,进入一级离心机离心得到无水硫酸铵镁,二级离心机的离心母液进入第二母液罐,经蒸汽预热后由母液回流泵返回第一母液罐,并进入蒸发分离系统。
S5、蒸汽再压缩,从结晶分离器分离后的二次蒸汽经过蒸汽再压缩系统的压缩机的升温后,进入强制循环换热器加热物料,蒸汽冷凝成水后进入蒸馏水换热器与原料液换热。
进一步的,步骤S2中得到的二次蒸汽温度为85℃,步骤S5的二次蒸汽需升温至105℃。
与现有的技术相比,本实用新型的有益效果是:本工艺为热结晶加冷却结晶方式,利用冷却结晶产生六水硫酸铵镁,然后将其作为晶种投加到前段热结晶的稠厚器内,同时六水硫酸铵镁晶种的加入,一方面增大了硫酸铵镁溶液的过饱和度,另一方面,减少了一次晶核生成,加速了晶体生长,有效解决了热法结晶存在的弊端,为大量制备无水硫酸铵镁结晶提供了有效解决方案,且二次蒸汽经压缩机做功后再次进入系统换热,减少蒸汽消耗,更加节能。
附图说明
图1为一种硫酸铵镁蒸发结晶工艺及设备的热结晶流程图;
图2为一种硫酸铵镁蒸发结晶工艺及设备的冷结晶流程图。
图中标记如下:
1-原液罐、2-进料泵、3-蒸馏水预热器、4-蒸馏水泵、5-蒸馏水罐、6-积液泵、7-积液罐、8-强制循环换热器、9-强制循环泵、10- 出料泵、11-一级离心机、12-母液泵、13-第一母液罐、14-真空泵、 15-不凝气冷却器、16-不凝气预热器、17-鲜蒸汽预热器、18-压缩机、19-二次分离器、20-结晶分离器、21-一级稠厚器、22-蒸汽预热器、23-冷却釜、24-母液回流泵、25-二级稠厚器、26-二级离心机、27- 第二母液罐。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。
如图所示,本实用新型提供了一种硫酸铵镁蒸发结晶设备,所述设备包括管路连接的原液预热系统、蒸发分离系统、稠厚离心系统、冷却结晶系统、蒸汽再压缩系统,还包括用于控制所述原液预热系统、蒸发分离系统、稠厚离心系统、冷却结晶系统和蒸汽再压缩系统的控制单元;
所述原液预热系统包括通过管路顺次连接的蒸馏水预热器3、不凝气预热器16、鲜蒸汽预热器17,所述蒸馏水预热器3通过进料泵2 连接有原液罐1,且蒸馏水预热器3通过蒸馏水泵4与蒸馏水罐5连接,蒸馏水罐5通过管路与鲜蒸汽预热器17连接,所述不凝气预热器16通过管路连接有不凝气冷却器15,不凝气冷却器15与真空泵14连接,不凝气冷却器15对不凝气进行冷却,并通过真空泵14排出不凝气,所述鲜蒸汽预热器17与所述蒸发结晶系统的强制循环换热器8管路连接;
所述蒸发分离系统包括通过管路连接的强制循环换热器8、强制循环泵9、结晶分离器20和二次分离器19,强制循环换热器8通过强制循环泵9与结晶分离器20管路连接,结晶分离器20与二次分离器19管路连接,结晶分离器20还连接有出料泵10;
所述稠厚离心系统包括一级稠厚器21和一级离心机11,所述一级稠厚器21与所述结晶分离器20通过出料泵10连接,同时一级稠厚器21 与一级离心机11连接,且一级稠厚器21与一级离心机11均与第一母液罐13连接,第一母液罐13通过母液泵12与所述结晶分离器20连接;
所述冷却结晶系统包括管路连接的冷却釜23、二级稠厚器25和二级离心机26,多个冷却釜23通过管路连接并与二级稠厚器25连接,二级稠厚器25与二级离心机26连接,二级离心机26与第二母液罐27连接,第二母液罐27通过母液回流泵24连接有蒸汽预热器22,蒸汽预热器22 预热母液,由母液回流泵24送至第一母液罐13中。
所述蒸汽再压缩系统包括管路连接的压缩机18、积液罐7和积液泵6,所述压缩机18与二次分离器19、强制循环换热器8管路连接,压缩机18还连接有积液罐7,所述积液罐7通过积液泵6与蒸馏水罐5连接。
本实用新型针对硫酸铵镁废水,含量约12%,以结晶方式为热结晶加冷却结晶,45℃左右冷结晶得到六水合硫酸铵镁,98℃热结晶得无水硫酸铵镁。具体工作流程如下:
将待处理溶液硫酸铵镁废水储存在原液罐1中,由进料泵2打入蒸馏水预热器3、不凝汽预热器16和鲜蒸汽预热器17,分别与蒸馏水、不凝气和鲜蒸汽进行热交换升温至蒸发温度;预热后的溶液进入强制循环换热器8升温升压后,在结晶分离器20内进行闪蒸浓缩,浓缩液和二次蒸汽在结晶分离器20中进行汽液分离,分离后的浓缩液被强制循环泵9打入强制循环换热器8内继续进行升温,后进入结晶分离器20,在结晶分离器20内进行闪蒸浓缩,如此循环;达到出料浓度的溶液送至一级稠厚器21稠厚后,进入一级离心机11离心,离心后得到的无水硫酸铵镁结晶进行干燥,干燥后打包,同时在离心过程中降温了的母液经加热后达到蒸发温度返回蒸发分离系统继续进行蒸发浓缩;部分母液进入冷却釜23冷却后,以晶浆形式送入二级稠厚器25稠厚,再进入二级离心机26离心,冷结晶得到六水硫酸铵镁,六水硫酸铵镁作为晶种投到一级稠厚器21后,再进入一级离心机11离心得到无水硫酸铵镁,二级离心机26的离心母液进入第二母液罐27,经蒸汽预热后由母液回流泵24返回第一母液罐13,第一母液罐13的母液返回蒸发分离系统;从结晶分离器20分离出来的85℃二次蒸汽经过压缩机18压缩后,温度可升高到105℃左右,然后打入强制循环换热器8加热物料,二次蒸汽经压缩机18做功后再次进入系统换热,减少蒸汽消耗,更加节能,加热物料的过程中,这部分蒸汽冷凝成水流至蒸馏水罐5,并由蒸馏水泵4泵入蒸馏水预热器3与原料液换热,温度降至35℃左右排出系统;整套蒸发系统通过PLC软件来控制,所有的输出信号和输入信号以及系统的操作都可由配套的计算机完成。
本实用新型不局限于上述具体的实施方式,所述技术领域的技术人员从上述构思出发,不经过劳动性的创造,所做出的种种变换,均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种硫酸铵镁蒸发结晶设备,其特征在于:所述设备包括管路连接的原液预热系统、蒸发分离系统、稠厚离心系统、冷却结晶系统、蒸汽再压缩系统,还包括用于控制所述原液预热系统、蒸发分离系统、稠厚离心系统、冷却结晶系统和蒸汽再压缩系统的控制单元;
所述原液预热系统包括通过管路顺次连接的蒸馏水预热器(3)、不凝气预热器(16)、鲜蒸汽预热器(17),所述蒸馏水预热器(3)通过进料泵(2)连接有原液罐(1),且蒸馏水预热器(3)通过蒸馏水泵(4)与蒸馏水罐(5)连接,蒸馏水罐(5)通过管路与鲜蒸汽预热器(17)连接,所述不凝气预热器(16)通过管路连接有不凝气冷却器(15),不凝气冷却器(15)与真空泵(14)连接,所述鲜蒸汽预热器(17)与蒸发结晶系统的强制循环换热器(8)管路连接;
所述蒸发分离系统包括通过管路连接的强制循环换热器(8)、强制循环泵(9)、结晶分离器(20)和二次分离器(19),强制循环换热器(8)通过强制循环泵(9)与结晶分离器(20)管路连接,结晶分离器(20)与二次分离器(19)管路连接,结晶分离器(20)还连接有出料泵(10);
所述稠厚离心系统包括一级稠厚器(21)和一级离心机(11),所述一级稠厚器(21)与所述结晶分离器(20)通过出料泵(10)连接,同时一级稠厚器(21)与一级离心机(11)连接,且一级稠厚器(21)与一级离心机(11)均与第一母液罐(13)连接,第一母液罐(13)通过母液泵(12)与所述结晶分离器(20)连接;
所述冷却结晶系统包括管路连接的冷却釜(23)、二级稠厚器(25)和二级离心机(26),多个冷却釜(23)通过管路连接并与二级稠厚器(25)连接,二级稠厚器(25)与二级离心机(26)连接,二级离心机(26)与第二母液罐(27)连接,第二母液罐(27)通过母液回流泵(24)连接有蒸汽预热器(22)。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸铵镁蒸发结晶设备,其特征在于:所述蒸汽再压缩系统包括管路连接的压缩机(18)、积液罐(7)和积液泵(6),所述压缩机(18)与二次分离器(19)、强制循环换热器(8)管路连接,压缩机(18)还连接有积液罐(7),所述积液罐(7)通过积液泵(6)与蒸馏水罐(5)连接。
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