一种基于气液直接换热的芒硝脱水方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种芒硝脱水的方法，属于化学工业领域，尤其涉及废旧铅酸蓄电池铅膏预脱硫副产物芒硝的脱水方法。
技术背景
[0002]硫酸钠是一种应用非常广泛的重要化工原料，主要用于纺织、玻璃、洗涤剂等工业，也用于水玻璃、群青及其他化工产品的原料，还用于有色金属、医药和瓷釉等工业。硫酸钠在我国国民经济中占有重要的地位，从各种化工产品生产和其他有关的工业“三废”中回收的硫酸钠资源越来越多，很多是以十水硫酸钠(也就是芒硝)的形态存在，芒硝脱水是硫酸钠生产的关键环节，这些企业芒硝的产量一般都不大，传统大工业的芒硝脱水方法如熔融法、蒸发法、烟道气加热干燥法、盐析法等投资大，维护难，适应性差。
[0003]在中国专利号CN200510137987.2中介绍了用天然盐湖芒硝生产大颗粒无水硫酸钠的方法，其过程为强制蒸发，离心脱水，热风干燥，制成成品，该方法得到的硫酸钠最后会结块。
[0004]在中国专利号CN00112995.3中介绍了用冷却、热熔法及其热熔塔生产无水芒硝的方法，采用热熔法将芒硝晶体中的结晶水脱除，虽然该方法的工艺流程较短，但是电能消耗较大。
[0005]上述几种方法存在结垢严重、热量消耗大、原料利用率低、产品质量差等问题。
【发明内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于气液直接换热的芒硝脱水方法。
[0007]本发明的技术方案为:
一种基于气液直接换热的芒硝脱水方法，包括如下步骤:
(1)熔融预处理:对一部分芒硝加热制备芒硝热母液，然后加入待处理的剩余芒硝物料熔融，得到硫酸钠溶液；
(2)气液直接换热蒸发:将未处理的芒硝粉体或步骤(I)所得硫酸钠溶液置于蒸发器，打开燃料燃烧系统，充入可燃气与空气的混合气，通过蒸发器的气流分布元件，在未处理的芒硝粉体或步骤(I)所得硫酸钠溶液断面产生均匀鼓泡气体，在鼓泡气体的作用下，得到含硫酸钠结晶的浆液，浆液中硫酸钠晶体达到4-6%浓缩分离，澄清母液返回蒸发器，含40-75%硫酸钠的浓晶浆进入离心机，从离心机出来的母液返回蒸发器，并得到固相硫酸钠物料；
(3)后续处理:将离心机出来的硫酸钠物料进行干燥，得到产品。
[0008]进一步，所述的可燃气为天然气或液化气。
[0009]进一步，所述的气流分布元件为筛板、穿孔管或支管。
[0010]进一步，所述的浓缩分离方式为体内沉降或体外浓缩。
[0011]进一步，所述的体内沉降为自然沉降或采用稠厚器，所述的体外浓缩为采用旋流浓缩器浓缩。
[0012]进一步，所述的干燥方式为采用储仓、回转烘干窑或振动流化干燥机进行干燥。
[0013]本发明的有益效果在于:
(I)本发明的方法简单，芒硝脱水效果好，处理后得到的产品的含水率低于1%。
[0014](2)本发明的鼓泡气体既能够对溶液加热又能够带走溶液中蒸发的水分，从而明显降低了能量消耗，有效节约了能源。
[0015](3)本方法的能量利用率高，系统简单，运行稳定。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的工艺流程框图。
[0017]图2是本发明实施例的工艺流程设备示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。
[0019]实施例1
如图2所示，在蒸发器4 (Φ0.6m，高0.8m)中装填200kg芒硝粉体，控制燃料燃烧机I中的天然气流量2Nm3/h，调节空气过滤器2中的空气量，控制风机3中出来的热风温度60°C，得到固体含量15%的浆液(浆液比重约2t/m3)，开启循环泵5，浆液循环流量50L/h，旋流浓密器6浓相为48%的浆液，进入离心机7，得到含水4.6%的无水硫酸钠。旋流浓密器6和离心机7分离得到稀相返回蒸发器4。产品储仓中引入4m3/h 60°C的热风进行干燥30min，产品含水率低于1%。
[0020]实施例2
如图2所示，在蒸发器4 (Φ0.6m，高0.8m)中装填200kg芒硝粉体，控制燃料燃烧机I中的天然气流量3Nm3/h，调节空气过滤器2中的空气量，控制风机3中出来的热风温度
600C，得到固体含量21%的浆液(浆液比重约2.3t/m3)，开启循环泵5，浆液循环流量50L/h，旋流浓密器6浓相为50%的浆液，进入离心机7，得到含水4.2%的无水硫酸钠。旋流浓密器6和离心机7分离得到稀相返回蒸发器4。产品储仓中引入4m3/h 60°C的热风进行干燥30min，产品含水率低于1%。
[0021]实施例3
对芒硝进行熔融预处理:对50kg芒硝加热制备芒硝热母液，然后加入150kg芒硝物料熔融，得到硫酸钠溶液；
如图2所示，在蒸发器4 ( Φ0.6m，高0.8m)中装填200kg硫酸钠溶液，控制燃料燃烧机I中的天然气流量2NmVh，调节空气过滤器2中的空气量，控制风机3中出来的热风温度80°C，得到固体含量13%的浆液(浆液比重约1.9t/m3)，开启循环泵5，浆液循环流量50L/h，旋流浓密器6浓相为48%的浆液，进入离心机7，得到含水4.5%的无水硫酸钠。旋流浓密器6和离心机7分离得到稀相返回蒸发器4。产品储仓中引入4m3/h 80°C的热风进行干燥30min，产品含水率低于1%。
[0022]实施例4
如图2所示，在蒸发器4 (Φ0.6m，高0.8m)中装填200kg芒硝粉体，控制燃料燃烧机I中的天然气流量2Nm3/h，调节空气过滤器2中的空气量，控制风机3中出来的热风温度100°C，得到固体含量13%的浆液(浆液比重约1.9t/m3)，开启循环泵5，浆液循环流量50L/h，旋流浓密器6浓相为48%的浆液，进入离心机7，得到含水4.5%的无水硫酸钠。旋流浓密器6和离心机7分离得到稀相返回蒸发器4。产品储仓中引入3m3/h 100°C的热风进行干燥30min，产品含水率低于1%。
[0023] 实施例5
对芒硝进行熔融预处理:对90kg芒硝加热制备芒硝热母液，然后加入IlOkg芒硝物料熔融，得到硫酸钠溶液；
如图2所示，在蒸发器4 ( Φ0.6m，高0.8m)中装填200kg硫酸钠溶液，控制燃料燃烧机I中的天然气流量4NmVh，调节空气过滤器2中的空气量，控制风机3中出来的热风温度80°C，得到固体含量28%的浆液(浆液比重约2.2t/m3)，开启循环泵5，浆液循环流量50L/h，旋流浓密器6浓相为54%的浆液，进入离心机7，得到含水4.2%的无水硫酸钠。旋流浓密器6和离心机7分离得到稀相返回蒸发器4。产品储仓中引入4m3/h 80°C的热风进行干燥30min，产品含水率低于1%。
【主权项】
1.一种基于气液直接换热的芒硝脱水方法，其特征在于包括如下步骤: (1)熔融预处理:对一部分芒硝加热制备芒硝热母液，然后加入待处理的剩余芒硝物料熔融，得到硫酸钠溶液； (2)气液直接换热蒸发:将未处理的芒硝粉体或步骤(I)所得硫酸钠溶液置于蒸发器，打开燃料燃烧系统，充入可燃气与空气的混合气，通过蒸发器的气流分布元件，在未处理的芒硝粉体或步骤(I)所得硫酸钠溶液断面产生均匀鼓泡气体，在鼓泡气体的作用下，得到含硫酸钠结晶的浆液，浆液中硫酸钠晶体达到4-6%浓缩分离，澄清母液返回蒸发器，含40-75%硫酸钠的浓晶浆进入离心机，从离心机出来的母液返回蒸发器，并得到固相硫酸钠物料； (3)后续处理:将离心机出来的硫酸钠物料进行干燥，得到产品。
2.根据权利要求1所述的基于气液直接换热的芒硝脱水方法，其特征在于:所述的可燃气为天然气或液化气。
3.根据权利要求1或2所述的基于气液直接换热的芒硝脱水方法，其特征在于:所述的气流分布元件为筛板、穿孔管或支管。
4.根据权利要求1或2所述的基于气液直接换热的芒硝脱水方法，其特征在于:所述的浓缩分离方式为体内沉降或体外浓缩。
5.根据权利要求4所述的基于气液直接换热的芒硝脱水方法，其特征在于:所述的体内沉降为自然沉降或采用稠厚器，所述的体外浓缩为采用旋流浓缩器浓缩。
6.根据权利要求1或2所述的基于气液直接换热的芒硝脱水方法，其特征在于:所述的干燥方式为采用储仓、回转烘干窑或振动流化干燥机进行干燥。
【专利摘要】本发明公开了一种基于气液直接换热的芒硝脱水方法，属于化学工业领域。本方法过程如下：将芒硝粉体或硫酸钠溶液加入蒸发器，向蒸发器内通入热风，热风经过气流分布元件在蒸发器断面内均匀分布，芒硝受热溶解成硫酸钠溶液，溶液中的水分在热量和空气携带的双重作用下蒸发，硫酸钠晶体析出，再将含硫酸钠晶体的浆液浓缩分离，稀相返回蒸发器继续蒸发，硫酸钠浓浆进入离心机，离心后的母液返回蒸发器，含一定水分的硫酸钠干燥后即制得成品无水硫酸钠。本发明的方法简单，芒硝脱水效果好，处理后得到的产品的含水率低于1%。同时，本方法能量利用率高，系统简单，运行稳定。
【IPC分类】C01D5-18
【公开号】CN104528770
【申请号】CN201410806849
【发明人】张俊丰, 刘磊, 杨柳春, 黄妍, 曹靖
【申请人】湘潭大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月23日