CN216418376U

CN216418376U - 一种制备低盐重质纯碱的装置

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Publication number: CN216418376U
Application number: CN202123091389.XU
Authority: CN
Inventors: 丁喜梅; 陈迎春; 张国臣; 王建平; 杨娜; 郭文斌; 于海姣; 王强; 王旭; 李森林
Original assignee: Inner Mongolia Berun Engineering Co ltd
Current assignee: Inner Mongolia Berun Engineering Co ltd
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2031-12-09

Abstract

本实用新型公开了一种制备低盐重质纯碱的装置，其包括水合结晶器、晶浆循环泵、冷却器；水合结晶器下部的出液口与晶浆循环泵的进液口相连，晶浆循环泵的出液口与冷却器的进液口相连，冷却器的出液口与水合结晶器的进液口通过回液管相连；冷却器的循环水进口与循环水进水管线相连，冷却器的循环水出口与循环水回水管线相连。其优点在于：本实用新型中的冷却器设置在水合结晶器的外部，不会对水合结晶设备造成限制，能够满足单台设备产能大型化；本实用新型能够稳定水合结晶器内的反应温度，有效减少多台设备进行倒罐、洗罐的操作，保证生产系统的稳定运行，避免给产品的工艺指标造成波动，提高低盐重质纯碱的质量。

Description

一种制备低盐重质纯碱的装置

技术领域：

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体涉及一种制备低盐重质纯碱的装置。

背景技术：

重质纯碱，也称为重灰，是指松密度大于等于0.9g/mL的纯碱。它和轻质纯碱相比，其成分均为Na₂CO₃；其中重质纯碱具有颗粒大、密度高、不易结块、飞扬损失少以及便于储存运输等优点，因此受到广泛的应用。重质纯碱是基本化工原料之一，广泛应用于化工、冶金、纺织、食品、国防、印染、玻璃、搪瓷、医药、造纸等领域。

然而，重质纯碱中盐份的含量是影响其质量的最主要因素，通常把NaC1含量小于等于0.5％的重质纯碱称为低盐重质纯碱，低盐重质纯碱具有可以改善产品质量、减少飞扬损失、降低原料纯碱的消耗等优点，其广泛应用于优质玻璃、显像管、光学玻璃、炼钢等领域。

目前我国纯碱生产行业中，主要通过固相水合法、液相水合法两种方法生产低盐重质纯碱；固相水合法生产重质纯碱，是将轻质纯碱与少量浓度较低的碳酸钠不饱和溶液同时加入到水合结晶罐中进行水合反应，直接生成含少量游离水的一水碱，而后经煅烧、冷却制得低盐重质纯碱产品，但固相水合法生产出的低盐重质纯碱粒度不均匀，需要增加过滤工序中的洗水量降低重质纯碱的盐份来达到生产低盐重质纯碱的目的，成本相对较高，且碱内盐份不易控制。

液相水合法生产低盐重质纯碱，是将轻质纯碱与大量碳酸钠饱和液(简称母液)同时加入到水合结晶罐中进行水合反应，水合后的固液混合物送入离心机脱水形成含少量游离水的一水碱，而后经重灰炉煅烧、流化床冷却得低盐重质纯碱产品，采用液相水合法生产低盐重质纯碱，液体与碱可充分混合，具有水合率高、产品粒度均匀、盐份低、操作简单的优点。但是液相水合法生产低盐重质纯碱的过程中会释放大量的热量，反应温度通常需要控制在100～104℃，温度过高会影响低盐重质纯碱的质量；常规的处理方法是：在水合结晶罐的外部和内部均使用夹套冷却器，将反应热移除，避免温度过高影响低盐重质纯碱的质量，但是夹套冷却器的换热效率低，单台水合结晶罐的换热能力有限，当产能规模较大时，因设备受夹套冷却器结构的限制，无法实现水合结晶设备大型化，只能配置多台水合结晶罐进行生产，同时配置多台备用水合结晶罐切换使用，通常约3-4天需要切换清洗一次，频繁的倒罐、洗罐会影响生产系统的稳定运行，也会给产品的工艺指标造成波动，给低盐重质纯碱的生产带来诸多不利，最终影响低盐重质纯碱的质量。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种制备低盐重质纯碱的装置，解决单台水合结晶罐换热能力有限、单台水合结晶罐产能低，结晶粒度不均匀、纯碱质量差等问题。

本实用新型由如下技术方案实施：一种制备低盐重质纯碱的装置，其包括水合结晶器，所述水合结晶器的顶部设有轻灰物料进口和排气口，所述水合结晶器的底部设有料浆出口，所述水合结晶器上部的侧壁上设有混合液进口；其还包括晶浆循环泵、冷却器；所述水合结晶器下部的出液口与所述晶浆循环泵的进液口通过管线相连，所述晶浆循环泵的出液口与所述冷却器的进液口通过管线相连，所述冷却器的出液口与所述水合结晶器的进液口通过回液管相连；所述冷却器的循环水进口与循环水进水管线相连，所述冷却器的循环水出口与循环水回水管线相连。

优选的，在所述水合结晶器内部固定有顶端筒口朝上设置的导流筒，所述导流筒的底端筒口与密封穿过所述水合结晶器的所述回液管连通。

优选的，在所述水合结晶器内同轴设有结晶器夹套，所述结晶器夹套的顶边缘与所述水合结晶器的内壁密封固定连接；在所述水合结晶器的侧壁上与所述结晶器夹套对应位置开设有细晶出口，所述细晶出口低于所述导流筒的顶端筒口。

优选的，在所述水合结晶器的内部设置有与所述混合液进口连通的布液器。

优选的，在所述水合结晶器的底部安装有搅拌器。

优选的，所述水合结晶器的顶部排气口与尾气洗涤器的进气口连通。

优选的，所述尾气洗涤器包括洗涤通道，所述洗涤通道内同轴设有尾气管道，所述尾气管道的底面外边缘与所述洗涤通道的内壁密封固定连接，所述尾气管道的顶端通过支撑杆固定连接罩设在所述尾气管道顶部的伞帽；在所述伞帽上方的所述洗涤通道侧壁密封穿设有进液管，所述伞帽上方的所述洗涤通道内设有与所述进液管连通的喷头，所述洗涤通道侧壁与所述尾气管道对应位置设有出液口。

本实用新型的优点：本实用新型将冷却器设置在水合结晶器的外部，不会对水合结晶设备造成限制，能够实现水合结晶设备大型化，能够满足单台设备产能大型化；通过晶浆混合液与循环水进行换热降温，稳定水合结晶器内的反应温度，能够综合控制一水碱晶体的结晶效果，同时有效减少多台水合结晶罐进行倒罐、洗罐的操作，保证生产系统的稳定运行，避免给产品的工艺指标造成波动，提高低盐重质纯碱的质量。

通过设置晶浆循环泵，循环利用水合结晶器内的碳酸钠饱和溶液，调节水合反应的固液比，保证液相水合反应连续进行，综合控制一水碱晶体的结晶效果。

通过在水合结晶器内部中心设置导流筒，使晶浆混合液被送到水合结晶器的上部，与从水合结晶器的进料口进来的轻质纯碱混合溶解、发生水合反应；晶浆混合液能够沿导流筒缓慢流入水合结晶器，避免搅动液面，保证水合结晶器内液面稳定，有利于晶体的生长，产生的结晶粒度大、稳定均匀。

通过在水合结晶器内壁上设置结晶器夹套，能够有效消除水合反应过程中产生的细晶体和杂质，有利于提高一水碱晶体的结晶纯度，从而进一步提高低盐重质纯碱的质量。

通过在水合结晶器的底部安装搅拌器，对水合结晶器底部的一水碱晶浆进行轻微搅拌，使一水碱晶浆在水合结晶器底部更加均匀，一水碱晶体更加缓慢地聚集，促使晶体大小一致，结晶粒度均匀，能够提高晶体的均一性和纯度，从而进一步提高低盐重质纯碱的质量。

通过设置尾气洗涤器，使水合结晶器中的碱尘被回收利用，防止碱尘颗粒直接排空污染空气。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型所述的尾气洗涤器的结构示意图。

附图中各部件的标记如下：水合结晶器1、轻灰物料进口1.1、料浆出口1.2、混合液进口1.3、细晶出口1.4、布液器2、晶浆循环泵3、冷却器4、回液管5、循环水进水管线6、循环水回水管线7、冷却水循环泵8、导流筒9、搅拌器10、结晶器夹套11、尾气洗涤器12、洗涤通道12.1、尾气管道12.2、支撑杆12.3、伞帽12.4、进液管12.5、喷头12.6、出液口12.7。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种制备低盐重质纯碱的装置，其包括水合结晶器1，在水合结晶器1的顶部设有轻灰物料进口1.1和排气口，在水合结晶器1是底部设有料浆出口1.2，在水合结晶器1的下部设有出液口，在水合结晶器1上部的侧壁上设有混合液进口1.3，在水合结晶器1的内部设置有与混合液进口1.3连通的布液器2，布液器2为现有的液体分布器结构，具体结构在此不再赘述。

工作时，煅烧干燥工段的轻质纯碱送至水合结晶器1顶部的轻灰物料进口1.1，重质纯碱煅烧干燥工段返回的母液(碳酸钠饱和液)及补充的蒸发凝水混合后，从水合结晶器1的混合液进口1.3进入水合结晶器1内，通过布液器2与进入水合结晶器1内的轻质纯碱充分接触，将轻质纯碱溶解、发生水合反应，反应后结晶以一水碱Na₂CO₃·H₂O析出，结晶与剩余反应液混合形成100℃左右的晶浆混合液。

其还包括晶浆循环泵3和冷却器4，水合结晶器1的出液口与晶浆循环泵3的进液口通过管线相连，晶浆循环泵3的出液口与冷却器4的进液口通过管线相连，冷却器4的出液口与回液管5的进液管口相连；在水合结晶器1的内部固定有顶端筒口朝上设置的导流筒9，导流筒9的底端筒口与密封穿过水合结晶器1侧壁的回液管5连通；冷却器4的循环水进口与循环水进水管线6的出口连通，冷却器4的循环水出口与循环水回水管线7的进口连通，循环水回水管线7的出口与冷却水循环泵8的进口连通，冷却水循环泵8的出水口与循环水进水管线6的进口连通；在循环水进水管线6上设有循环水补水进口，在循环水回水管线7上设有循环水排水出口；水合结晶器1的出液口设置于邻近料浆出口1.2靠上的位置，通过晶浆循环泵3将部分浓度较高的晶浆液抽出进行循环，能够避免水合结晶器1底部堆积大量浓度较高的晶浆液而堵塞料浆出口1.2，保证出料通畅；同时，100℃左右的晶浆混合液通过晶浆循环泵3进入冷却器4，经冷却器4降温后返回到水合结晶器1内，使水合结晶器1底部的晶浆液抽出进行循环，保证水合结晶器1内的温度恒定，从而避免水合结晶器1的底部温度过高，影响一水碱晶体的结晶效果；来自循环水管网的循环水进入循环水进水管线6，通过冷却水循环泵8送入冷却器4壳程，循环水与晶浆混合液换热后，一部分循环水通过循环水回水管线7再进入冷却水循环泵8循环利用，另一部分循环水从循环水排水出口排出进入循环水管网，而换热后的晶浆混合液温度降为99.5℃，经回液管5进入水合结晶器1内参与反应。

经冷却器4换热后的晶浆混合液通过回液管5从导流筒9的底端筒口进入导流筒9内，从导流筒9的顶端筒口沿导流筒9外壁缓慢流入到水合结晶器1的上部，避免对液面造成搅动，保证水合结晶器1内液面稳定，有利于一水碱晶体在水合结晶器1的底部长大，形成粒度大且均匀的晶体；另外，从导流筒9流出的晶浆混合液与从水合结晶器1的轻灰物料进口1.1进来的轻质纯碱再次混合溶解、发生水合反应。

在水合结晶器1内同轴设有结晶器夹套11，结晶器夹套11的顶边缘与水合结晶器1内壁密封固定连接；在水合结晶器1的侧壁上与结晶器夹套11对应位置开设有细晶出口1.4，细晶出口1.4低于导流筒9的顶端筒口。

在水合反应过程中，始终保持水合结晶器1内的液面低于细晶出口1.4，使水合反应过程中产生细晶体和杂质漂浮在结晶器夹套11内，细晶体和杂质通过细晶出口1.4排出至下游工段，有利于提高一水碱晶体的结晶纯度，从而进一步提高低盐重质纯碱的质量。

在水合结晶器1的底部安装有搅拌器10，搅拌器10的搅拌叶片置于水合结晶器1内底部；通过搅拌器10对水合结晶器1中的一水碱晶浆进行搅拌，防止物料沉积，从而堵塞水合结晶器1的料浆出口1.2；同时，使一水碱晶浆在水合结晶器1底部更加均匀，一水碱晶体更加缓慢地聚集，保证晶体大小一致、粒度均匀，形成合格的一水碱晶浆，合格的一水碱晶浆被出料泵送至重灰煅烧干燥工段的离心机中使用，而一水碱晶浆的清液继续循环参与反应。

水合结晶器1的顶部排气口与尾气洗涤器12的进气口连通，通过设置尾气洗涤器12，使水合结晶器1中的碱尘被回收利用，防止碱尘颗粒直接排空污染空气；如图2所示，尾气洗涤器12包括洗涤通道12.1，洗涤通道12.1内同轴设有尾气管道12.2，尾气管道12.2的底面外边缘与洗涤通道12.1的内壁密封固定连接，尾气管道12.2的顶端通过支撑杆12.3固定连接罩设在尾气管道12.2顶部的伞帽12.4；在伞帽12.4上方的洗涤通道12.1侧壁密封穿设有进液管12.5，伞帽12.4上方的洗涤通道12.1内设有与进液管12.5连通的喷头12.6，洗涤通道12.1侧壁与尾气管道12.2对应位置设有出液口12.7。

水合反应过程中，水合结晶器1内会产生以水蒸气和微量碱尘为主的尾气，尾气首先进入尾气管道12.2，尾气受到伞帽12.4的阻挡，流速减低，从伞帽12.4的周边溢出并上升，同时，从进液管12.5引入的洗涤液经喷头12.6喷出，洗涤液在下落过程与上升的尾气接触，吸附尾气中的碱尘颗粒，净化后的尾气通过洗涤通道12.1的顶部出气口排出，而洗涤液集中在尾气管道12.2的下部，通过出液口12.7排出回收利用。

本实用新型将冷却器4设置在水合结晶器1的外部，不会对水合结晶器1造成限制，能够实现水合结晶器1大型化，能够满足单台设备产能大型化；通过晶浆混合液与循环水进行换热降温，稳定水合结晶器1内的反应温度，能够综合控制一水碱晶体的结晶效果，同时有效减少多台水合结晶罐进行倒罐、洗罐的操作，保证生产系统的稳定运行，避免给产品的工艺指标造成波动，提高低盐重质纯碱的质量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种制备低盐重质纯碱的装置，其包括水合结晶器，所述水合结晶器的顶部设有轻灰物料进口和排气口，所述水合结晶器的底部设有料浆出口，所述水合结晶器上部的侧壁上设有混合液进口；其特征在于，其还包括晶浆循环泵、冷却器；所述水合结晶器下部的出液口与所述晶浆循环泵的进液口通过管线相连，所述晶浆循环泵的出液口与所述冷却器的进液口通过管线相连，所述冷却器的出液口与所述水合结晶器的进液口通过回液管相连；所述冷却器的循环水进口与循环水进水管线相连，所述冷却器的循环水出口与循环水回水管线相连。

2.根据权利要求1所述的一种制备低盐重质纯碱的装置，其特征在于，在所述水合结晶器内部固定有顶端筒口朝上设置的导流筒，所述导流筒的底端筒口与密封穿过所述水合结晶器的所述回液管连通。

3.根据权利要求2所述的一种制备低盐重质纯碱的装置，其特征在于，在所述水合结晶器内同轴设有结晶器夹套，所述结晶器夹套的顶边缘与所述水合结晶器的内壁密封固定连接；在所述水合结晶器的侧壁上与所述结晶器夹套对应位置开设有细晶出口，所述细晶出口低于所述导流筒的顶端筒口。

4.根据权利要求3所述的一种制备低盐重质纯碱的装置，其特征在于，在所述水合结晶器的内部设置有与所述混合液进口连通的布液器。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种制备低盐重质纯碱的装置，其特征在于，在所述水合结晶器的底部安装有搅拌器。

6.根据权利要求5所述的一种制备低盐重质纯碱的装置，其特征在于，所述水合结晶器的顶部排气口与尾气洗涤器的进气口连通。

7.根据权利要求6所述的一种制备低盐重质纯碱的装置，其特征在于，所述尾气洗涤器包括洗涤通道，所述洗涤通道内同轴设有尾气管道，所述尾气管道的底面外边缘与所述洗涤通道的内壁密封固定连接，所述尾气管道的顶端通过支撑杆固定连接罩设在所述尾气管道顶部的伞帽；在所述伞帽上方的所述洗涤通道侧壁密封穿设有进液管，所述伞帽上方的所述洗涤通道内设有与所述进液管连通的喷头，所述洗涤通道侧壁与所述尾气管道对应位置设有出液口。