专利名称：蒸发溶液、同时使盐结晶的方法
技术领域：
本发明涉及生产氧化铝、碳酸钠、钾碱和其它盐的领域，具体涉及在装有基本为管状部件的蒸发装置内蒸发溶液的方法。
背景技术：
本领域中已知在装有管状结构部件的蒸发装置内蒸发溶液、同时使盐结晶的方法(参见L.P.Pertsev“Tubular evaporating units for the crystallizationof solutions(使溶液结晶的管状蒸发装置)”M.Mashinostroenie 1982，29和66页)。该方法由下述步骤组成用水蒸汽加热溶液，同时除去冷凝液，并从装置中将含有盐晶体的经蒸发浆液和蒸汽排出。
该方法具有下列主要缺点。装置操作时，从加热管和其它部件壁脱落的盐固体阻塞了加热管约20-30％的内部空间。这种情况下，需要每3-4天停止装置的操作，用水清洗每个管子。最有效的盛液盘结垢与加热管阻塞导致蒸发装置能力减小，水蒸汽利用率降低。设置复杂而且昂贵的盛液盘大大增加了装置成本。用于清洗各加热管的水和其它液体的蒸发，又致使加热介质如水蒸汽消耗进一步增加。
本领域中还已知防止结晶蒸发装置内壁上形成沉淀物的方法(例如参见提交于1972年的德国专利申请N1619806)。根据该现有方法，在装置内壁上提供不饱和溶液。将另一种能溶解固体沉淀物的溶液以膜的形式沿装置内壁倾倒上去。
下面是该方法的常见重要缺点。该方法只适用于溶解位于垂直壁或明显倾斜壁上的固体沉淀物，该壁要能承载得住倾倒上去的薄膜(film)形式的溶液。很难根据该德国专利申请使用溶解性的溶液薄膜来除去积聚在装置的顶板或其它上部水平表面(都是面朝下)上的沉淀物。使用该方法除去积聚在常用栅格式或百叶式盛液盘中的固体也有较大问题。该方法的其它缺点是，用于将溶液形成薄膜形式的复杂而敏感的喷雾装置在使用时很容易阻塞。
发明内容
本发明的主要目的之一是将分离器和加热装置其它部件中形成的固体减到最小，并将加热管被从装置的壁和其它结构部件上剥离出固体小片的阻塞减到最小。
图1所示的是利用本发明方法处理装置。
具体实施例方式
如图1所示，装置10由收集室7、分离室2和位于分离室2和收集室7之间的加热段1组成。有多个基本中空的加热部件5和至少一个基本中空的循环部件6装在加热段1中，从而提供收集室7和分离室2内部空间之间的液体流通。虽然可考虑用任何常规构造的加热和循环部件，但在本发明的优选实施方式中，这些部件的形状基本为管形构造。加热介质或加热水蒸汽的冷凝液经排放管9从加热段1除去。如下所述，一部分冷凝液经管3从排放管9转向，经喷嘴4进入分离室2的内部空间。
加热水蒸汽形式的加热介质通入加热段1的内部空间，围绕着加热部件5。溶液从收集段7抽入加热部件5。到达沸腾温度后，蒸汽-液体形式的溶液就进入分离室2的内部空间。在分离室2中进行冷却，并达到液体相和蒸汽相之间的平衡。结果悬浮的盐晶体沉淀在分离室2的内壁上。含有盐晶体的液相经回流即循环部件6循环到收集室7中，并且蒸汽相经管8从分离室中排出。含有盐晶体的液相回流到收集室7，并与溶液混合后，再进入加热部件6，从而提供了液体在本发明装置内的连续循环。蒸汽相从液相中分离出来后，经管8从分离室排出。
本发明中，含碳酸钠和硫酸钠等溶液蒸发的结果是，可溶性盐的浓度增加，同时它们在分离室2中结晶出来。所得的混合物经循环部件6在加热部件上部区域上方的位置从分离室2中不断排出。
在加热段1中，加热介质或加热水蒸汽是与通过加热部件5和循环部件6的被处理溶液隔离的。由于加热介质与处理部件5、6之间的热交换所产生的冷凝液聚积在加热段1的内部空间，经排放管9排出。本发明的一个重要特征，是加热介质的一部分冷凝液包括水蒸汽经管3从排放管9转向进入分离室2中。冷凝的加热介质喷雾细滴包括水蒸汽经喷嘴4进入分离室2的内部空间。在本发明的此优选实施方式中，约有0.3-2％的冷凝液以细雾形式喷入分离室2。在分离室中，冷凝液细滴与液相细滴混合，对其进行清洗和稀释。冷凝液细滴与液相细滴的混合使蒸发器内的液相细滴增大。这就明显减少了分离室2内壁上固体的形成，具体说是防止内壁上过多形成不合需要的固体沉淀物。
由于冷凝液细滴蒸发，本发明的方法实际上排除了分离室中不合需要的蒸汽相过热。这就防止在分离室壁上形成沉淀物，将固体的形成减到最小强度。
上述的冷凝液细滴引入分离室还防止存在于水蒸汽空间中和与盐一起沉淀在分离器壁上的溶液液滴过饱和。本方法还防止位于此蒸发装置结构部件和盛液盘上的溶液液滴由于和冷凝液液滴混合而过饱和。所有这些都防止了阻塞和结垢。
在分离室中，当冷凝液细滴与液相液滴合并时，蒸汽相被净化和提纯，形成尺寸更大的液滴。对蒸汽相的净化还加速了沉淀作用，并增加了盛液盘操作的效率。
如上所述，建议通入分离室中的冷凝液细滴量约为加热室中产生的冷凝液的0.3-2.0％。细滴量增加到2％以上，并不会使本发明的效率增加。另一方面，细滴量降低到产生的冷凝液0.3％以下，在技术上难以做到。
大量的冷凝液未反应细滴与排出的蒸汽一起进入下一单元的加热室内部管状空间内，并与冷凝液一同除去。进入分离室的冷凝液细滴被过热蒸汽所蒸发。这就实际上排除了分离室中液相的稀释。
实施例在本发明工业化试验中，使用由四个单元组成的蒸发装置。约有0.4-0.6％来自第一单元的加热介质冷凝液经排放管通入中空分离室(无盛液盘)。该试验的结果与现有的具有工作区约为800米2、用于生产碳酸钠-钾同时使无水碳酸钠结晶的最强蒸发装置相比较。该现有技术蒸发装置工作时不将冷凝的加热介质通入装置的工作区。而利用本发明的方法后，清洗/净化本发明蒸发管状部件维护之间的时间间隔增长到40天。同时，装置管状部件中的阻塞显著减少。从增加热交换过程的效率和减少盛液盘由于结垢而产生的阻力上来看，水蒸汽利用率明显增加。每吨水蒸发所用的水蒸汽消耗量从0.62降至0.33吨/吨。
权利要求
1.在包括加热段的装置中蒸发溶液同时使盐结晶的方法，所述的加热段中具有多个基本为管状的处理部件和至少一个循环部件，且所述的加热段装在收集室和分离室之间，该方法包括下列步骤(a)用加热介质对基本为管状的加热部件中的溶液进行加热，此时避免溶液和加热介质之间直接接触；(b)将加热步骤时形成的加热介质的冷凝部分从加热段中排出；和(c)除去含有盐晶体的经蒸发溶液，并从分离室中抽排出蒸汽，其中将一部分冷凝的细雾状加热介质通入分离室中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于以细雾形式通入分离室中的冷凝加热介质的量为从加热段排出的冷凝加热介质总量的0.3-2％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述冷凝的加热介质为水蒸汽。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述冷凝加热介质的细雾通入分离室中，用于与所述含有盐晶体的蒸发溶液液滴混合。
全文摘要
本发明提供了蒸发溶液同时使其中的盐结晶的方法。该方法由下列步骤组成:用加热介质对溶液进行加热;排出冷凝部分的加热介质;并除去含有盐晶体的经蒸发溶液,其中细雾形式的冷凝加热介质的一部分与含有盐晶体的蒸发溶液液滴混合。
文档编号B01D1/16GK1381294SQ0210338
公开日2002年11月27日 申请日期2002年1月30日 优先权日2001年1月30日
发明者V·M·托蒂希尼 申请人:俄罗斯国家铝镁研究所