碳酸钾溶液的蒸发工艺与设备选型

碳酸钾是重要的化工原料之一 , 广泛用于 化工、 显像管的玻壳、 制药、 食品、 电焊条、 有色 冶金等行业。目前, 国内生产工艺主要是以氯 化钾和碳酸氢铵为原料的离子交换法。在离子 交换法生产碳酸钾的过程中, 由于离子交换法 中钾离子浓度较低, 需将离子交换液中的大量 水分蒸发掉, 才能满足后面工序的要求。过去 有些小规模厂家采用单效蒸发工序 , 能耗较高, 但在大规模生产中 , 蒸发的能耗 问题尤为突 出。为了节约能源, 提高蒸发技术 , 必须采用多 效蒸发工艺才能达到节能目的。过去曾有人研 究出三效逆流蒸发工艺 , 通过试运行, 效果较 好。但是 , 后来发现第一效蒸发器由于在温度、 压力和浓度均较高的恶劣环境下运行, 设备腐 蚀速度较快。我们针对现存的问题提出了三效 顺流蒸发工艺。
[1 ]
妙, 且具备四大优点: 无汽蚀、 无配电、 无土建、 无维修, 建议用户在疏水器密集区的适当位置 不妨尝试这种方式。 综上所述 , 在凝结水的回收系统中 , 回收方 式不能强求一致, 必须灵活使用, 而且回收方案 也必须本着经济实用的原 则。还要清醒认识 到 , 回收冷凝水往往其深层意义上是回收其低 品位热量 , 这也是该领域极具投资价值重要原
1 引
言
2 蒸发工艺流程 2. 1 工艺流程的确定 从理论上讲 , 三效逆流比三效顺流更合理 , 因为逆流过程中的余热利用较方便。 以前有人[2 ] 对逆流与顺流作过比较计算, 认为两种流程的 汽耗非常相近。在碳酸钾溶液的蒸发中, 曾使 用过三效逆 流和三效顺流两种工艺。实践发 现 : 在逆流流程中 , 由于第 效是在温度、 压力 和浓度都较高的恶劣环境下运行 , 设备腐蚀速 度较快 , 而第 、 效的设备腐蚀不大。为了减 轻第 效蒸发器的腐蚀状况, 宜采用三效顺流 工艺流程, 这样就使得第 效在高温、 低浓度下 运行, 而末效则在低温、 高浓度下运行, 从而缓 解了对设备的腐蚀。所以 , 笔者认为 , 碳酸钾溶 液的蒸发宜采用三效顺流工艺流程。 2. 2 三效顺流工艺流程图 ( 附图 )
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河
北
化
工
1997 年第 4 期
碳酸钾溶液的蒸发工艺与设备选型
赵景利 由兰池 王金印 田占吉
满城县 074200)
( 河北工业大学 天津市 300130)
摘
( 河北眺山化工厂
要 论述了离子交换法生产碳酸钾时采用的蒸发工艺, 对三效顺流蒸发工艺与三效逆流蒸发工艺进行
了比较。 建议采用三效顺流流程。 对蒸发器型式的选择进行了论述, 建议在三效顺流蒸发器中采用 L 型蒸发器 和降膜蒸发器。 关键词 碳酸钾 离子交换 多效蒸发
效加热室 , 对 效中的料液进行加热 效蒸发室的二次汽经冷凝器冷凝后去
真空系统。 蒸发器的选型 常用的蒸发器的形式有中央循环管式、悬 降膜式、
[ 4]
筐式、 外加热式、 列文式、 升膜式、 升
4. 3 通过实验和试生产证明节能效果显著。 按 年产 1. 2 万 t 碳酸钾计 , 采用三效顺流蒸发工 艺, 与单效蒸发相比 , 仅节约蒸汽一项, 年经济 效益为 157 万元。 参
因之所在。 参
1 2 1989 张联科主编 . 化工热力学 . 化学工业出版社, 1980
考
文
பைடு நூலகம்
献
张家荣, 等 . 凝结水回收及疏水阀 . 中国建筑出版社,
注: 本文在撰写过程中得到郭驭骜总工程师的大力支持, 在此 表示感谢。 ( 收稿日期 1997- 10- 31)
赵景利等: 碳酸钾溶液的蒸发工艺与设备选型 来 自锅 炉房 去 氨回 收 工 段 来自离子交换液 挥氨器 去真空系统 去碳化工段 效蒸发器
1 2 3 机械, 1987, ( 4) 王世常 . 顺流与逆流蒸发工艺比较 . 氯碱工业, 1978, ( 6) 胡修慈, 等 . CN , 87 206 412. 3 社, 1987 ( 收稿日期 1997- 03- 13)
刮板式 等。 笔者认为, 适合碳酸钾蒸发的设备 有以下几种: 外加热式、 列文式、 升膜式、 降膜式 以及河北工业大学开发的 L 型蒸发器 [ 3] 等。 目前国内采用的蒸发器型 式主要有升膜式和 L 型, 通过多年的运行实践 , 证明升膜式虽然 适于碳酸钾溶液的蒸发 , 但是 , 由于它是靠管内 高速上升的气流将溶液拉成液膜的, 操作不好 控制 , 只要操作不当 , 往往在管内形不成膜状蒸 发, 而是造成管内沸腾蒸发, 甚至出现干壁蒸发 现象 , 从而造成加热管严重腐蚀, 又由于加热管
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的管壁较薄, 用不了多久就会腐蚀透。有的工 厂使用的升膜蒸发器, 用不了一年蒸发器就腐 蚀坏了, 因此 , 每年需投资几十万元更换一次新 设备 , 造成极大的浪费。笔者认为 , 升膜式并不 太理想。 L 型蒸发器由于它在结构上把加热区和 沸腾区分开, 从而确保溶液在加热管内不沸腾,
效蒸发器 效蒸发器
冷凝器
腐蚀问题自然就减轻了许多。河北眺山化工厂 使用 L 型蒸发器蒸发碳酸钾溶液 , 运行十年 后证明 : 加热管腐蚀不大 , 是较理想的蒸发设 备。 降膜蒸发器用于碳酸钾溶液的蒸发是较理 想的型式 , 降膜蒸发器是靠溶液自重沿加热管 内壁下降形成膜状 蒸发的 , 容易形成膜状蒸 发。为了防止管内出现干壁现象 , 可在降膜蒸 发器上加一料液自循环装置来调节管内液膜厚 度, 进而达到理想的蒸发效果。 综上所述 , 笔者认为, 在碳酸钾溶液的多效 蒸发中, 降膜蒸发器和 L 型蒸发器均是较理 想的型式 , 若在多效蒸发系统中将降膜蒸发器 和 L 型蒸发器联合使用会更好。 4 结 论 4. 1 离子交换法生产碳酸钾时, 宜采用三效顺 流工艺。 4. 2 在三效蒸发工艺中, 较适宜的蒸发设备是 降膜蒸发器和 用。 L 型蒸发器 , 最好是两者联
附图
三效顺流蒸发工艺流程示意图
2. 3 工艺流程简述 浓度为 10% 左右的离子交换液经挥氨器挥 氨后进入 效蒸发器 , 蒸发浓度控制在 10% ; 效出来的溶液靠压力差进入 效蒸发器中的浓度控制在 20% ; 效蒸发器, 效出来的溶
液靠压力差进入 效蒸发器 , 在 效蒸发器内 浓缩到 45% 左右 , 最后用泵将 效完成液打入 碳化工段进行碳化。 来自锅炉房的生蒸汽进入 效蒸发器的加 热室 , 对 效的料液进行加热蒸发 ; 由 效蒸发 室出来的二次汽进入 料液进行加热蒸发 ; 由 汽进入 蒸发 ; 3 效加热室 , 对 效中的 效蒸发室出来的二次
考
文
献
李杰道, 等 . 碳酸钾生产中的蒸发与节能技术研究 . 化工
4 天津大学化工原理教研室 . 化工原理 . 天津科学技术出版