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三效蒸发结晶 硫酸锰浓缩结晶的一种新方法

三效蒸发结晶 硫酸锰浓缩结晶的一种新方法

  • 分类:行业信息
  • 作者:河北诺达
  • 来源:
  • 发布时间:2012-07-28
  • 访问量:0

【概要描述】

三效蒸发结晶 硫酸锰浓缩结晶的一种新方法

【概要描述】

  • 分类:行业信息
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硫酸锰蒸发浓缩

一 项目概况:

某企业在生产硫酸锰的过程中,需对硫酸锰溶液进行浓缩,达到一定浓度后进行结晶。每小时处理硫酸锰浓缩25立方米,浓度从20﹪左右浓缩到38—40﹪。达到这一浓度后,再进行热结晶,得到硫酸锰晶体,进而通过分离、干燥后得到硫酸锰的成品。

二,蒸发、结晶量的计算:

每小时处理硫酸锰浓缩25立方米,浓度从20﹪左右浓缩到38—40﹪,那么每小时需蒸发的水份为:

Q=25 M3×(38﹪-20﹪)/38﹪=11.8M3

也就说,每小时需蒸发12M3的水。

当蒸发掉12立方米水后,再对浓缩液进行蒸发热结晶,达到结晶要求后,进行分离、干燥,进而得到硫酸锰成品。

三,蒸发原理简介

蒸发是将含有不挥发的溶质的溶液进行加热到沸腾,使部分溶剂或水进行汽化并不断移除,以提高溶液中溶质浓度的操作。蒸发操作的目的是从溶液中分离出部分溶剂或水,而过程的实质是在间壁二侧分别有蒸汽冷凝和液体沸腾的传热过程,溶剂或水的汽化速率由传热控制,故蒸发属热量传递过程,但又有别于一般的传热过程。

蒸发过程具有以下特点:1),传热性质。传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝,另一侧为溶液进行沸腾。2),溶液性质。有些溶液在蒸发过程中有晶体析 出、易结垢和泡沫物产生。溶液中的粘度在蒸发过程中逐渐增大,蒸发的效率也随之降低。3),溶液沸点的改变。在相同的压强下,溶液的沸点高于纯水的沸 点,故当 加热蒸汽一定时,蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水的温度差。4),泡沫挟带。二次蒸汽中常挟带有大量泡沫,大大地损失产品的收率。5),能源利用。蒸发时产生大量的二次蒸汽,如何利用它的潜热是生产过程中要考虑的关键问题。

1,目前使用的设备:

目前使用的蒸发设备为中央循环式蒸发器,这种蒸发器的结构就是在蒸发器的内部加热环形加热管对物料进行加热,并在设备顶部加装搅拌装置,以提高蒸发速 度, 这种设备虽然操作简单方便,但也有如下缺点:1),定期要求清洗,设备使用一定时间后,内加热管上容易结垢,因此需要定期清洗。2),蒸汽消耗量 大,由于常压下蒸发,溶液的沸点不同于蒸发纯水,加上传热效果不均匀,因此蒸汽的消耗量过大,通常这种设备蒸发1吨水需消耗1.5吨的蒸汽。3),二次蒸 汽不能循 环使用,在蒸发过程中,产生的二次蒸汽全部进入空气中,浪费严重。4),在蒸发过程中产生的二次蒸汽里还挟带部分产品,这不仅降低产品的收率, 更重要的是容易造成环境污染。

2,技术改造中拟采用的设备——三效外循环真空蒸发器:

工业中最常用的就是顺流外循环的蒸发方式,溶液的流向与蒸汽的流向相同,即由一效流向二效,然后流到三效。在蒸发过程中,由于真空泵的作用,后一效的压力比前一效的压力低,即真空度比前一效高,三效蒸发具有以下特点:1),溶液的输送直接利用各效间的压力差进行,不必另外用泵输送。2),由于真空作用 于,后一效溶液的沸点比前一效低,所以当溶液由前一效进入后一效后,由于过热也能自行蒸发即闪蒸。3),由于二效蒸发器的热源利用一效的二次蒸汽,三效蒸 发器利用的是二效蒸发器的二次蒸汽,因此能耗大大降低,与普通常压下的蒸发设备相比,蒸发1吨水只需消耗0.4—0.5吨的蒸汽。4),由于三效蒸发器内带内除沫装置,二次蒸汽中所挟带的产品通过它的作用,得到有效地回收。5),由于在三效蒸发设备外加装了超声波振荡仪,有效地降低了物料在设备内的结垢倾向,减少设备的清理时间,有效地提高生产效率。

四,结晶原理简介:

从固体物质的不饱和溶液里析出晶体,一般要经过下列步骤:不饱和溶液→饱和溶液→过饱和溶液→晶核的发生→晶体的生长等过程。制取饱和溶液是溶质结晶的关 键,从而析出晶体的方法有两种:(1)蒸发,使溶剂的量减少,让溶液是过饱和溶液,溶质可以自然地由溶液里析出晶体。这也就是通常所说的热结晶方 法。 (2) 若溶剂的量保持不变,使溶液的温度降低,让溶液达到过饱和溶液,溶质可自然地由溶液里析出晶体。这就是通常所说的冷结晶。

1,目前使用的设备:

目前使用的为蒸发浓缩、结晶一体的结晶设备,即在前一工序的浓缩器内进行的,这种工序随着溶液达到过饱和浓度后,由于蒸发速度的减慢,因此会使生产的时间增加,降低生产效率。同时在结晶过程中,大量的产品在搅拌器和加热管的表面上结晶,这不仅降低换热管的传热效果,也给以后的设备清洗增加难度。

2,技术改造中拟采用的设备:

结晶过程中,溶液的过饱和度、物料的温度、搅拌速度等都是影响晶粒大小和外观的决定因素。

在三效蒸发器上,加装装循环泵来控制物料循环速度,控制真空度达到控制结晶温度,加上其他参数的配合,就能得到符合要求的产品。

五,方案选择:

由于每天的蒸发量较大,每小时水的蒸发量近12吨,拟采用三效外循环真空浓缩器进行浓缩母液。由于产量较大,拟采用连续结晶器设备进行结晶,实现连续生产——详见《蒸发、结晶工艺流程》。

六,操作流程:

1,三效蒸发流程:

该过程主要设备为三效外循环真空浓缩器。由一效蒸发器和汽化室、二效蒸发器和汽化室、三效蒸发器和汽化室、预热器、液封槽、冷凝器、真空泵等构成,整套设备中,材质为不锈钢材。

三效外循环真空浓缩器采用外加热式自然循环形式(真空)与负压蒸发方式,具有蒸发速度快,浓缩比重大。采用三效同时蒸发,二次蒸汽得到反复利用,既节省了锅炉的投资,又节约能源消耗,耗能与单效浓缩器相比可降低50%。

母液首先进入一效蒸发器,其流量由流量计控制,流量为每小时25立方米,由于真空的作用(真空度为0.02~0.03MPa),料液从蒸发器 经由喷管喷入 一效汽化室(温度为110~130℃),重组份由弯道回到蒸发室,再次受热又喷入蒸发室形成循环。料液喷入蒸发室时成雾状,水分迅速蒸发,高效。由一效汽 化室顶部蒸发出来的水蒸气进入二效蒸发器壳层中供热,尾端接冷凝器通过真空排走。一效蒸发器的热量由锅炉蒸汽共给(0.3—0.4Mpa),在一效蒸发器 的壳层加热料液。

一 效汽化室底部的经过一次浓缩的料液进入二效汽化室(温度为85~90℃,真空度为0.05—0.06Mpa),由弯道进入二效蒸发器底部加热,轻组份由于真空作用从其顶部喷入二效汽化室中上部。经过二次浓缩的料液由其底部进入三效蒸发器。二效汽化室顶部产生的水蒸气,进入三效蒸发器壳层中供热,尾端接冷凝器通过真空排走。

2,结晶分离

由于真空作用,三效蒸发器中的轻组份,从喷管喷入三效汽化室(温度为70~80℃,真空度为0.07—0.08Mpa);重组份则由其底部进入三效汽化室底部。三效汽化室底部料液浓度得到提高,到达所需比重,由出料口控制好流量出料,三效汽化室顶部产生的蒸汽直接联接冷凝器通过真空排走。

达到40﹪左右浓度的硫酸锰溶液在三效蒸发器内,由于循环泵使得物料不停的流动、搅拌,调节好了结晶速度,达到晶料要求。达到要求后晶粒,进入离心机进行分离,得到的硫酸锰晶体进行干燥,分离后母液返回蒸发段再次蒸发浓缩。

七,设备能耗:

1,电力消耗:

达到每小时蒸发12立方米的水,整套系统的装机容量为80Kw。

2,蒸汽消耗:

三效外循环真空蒸发器,每小时蒸发12立方米的水,蒸汽消耗量为4.5—5吨。

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