专利名称：高氯酸钾生产过程中热能的综合利用方法
技术领域：
本发明涉及高氯酸钾生产过程的综合利用方法，属于高氯酸钾生产技术领域。
背景技术：
高氯酸钾主要用于爆竹和烟花的生产。我国是传统爆竹和烟花生产大国，因此高 氯酸钾生产量较大。高氯酸钾生产过程中的复分解工序需要提供热源，运行条件要求高并且属于高 温、高压。传统的锅炉加热虽能够满足生产需要，但能量利用效率低不易控制并易发生伤害 事故。比如张武松报道氯酸盐工业文集2007年了一种高氯酸钾排放生产工艺，其氯酸钾 复分解制取高氯酸钾工艺流程是将氯酸钾溶解后与高氯酸钠(即电解完成液)复分解反应 冷却后离心，制得高氯酸钾粗料，复分解母液(主要为氯酸钠)经蒸发浓缩、冷却、精致后送 电解(氯酸钠电解后生成高氯酸钠，达到了复分解母液循环使用的目的)循环使用，复分解 制得的高氯酸钾粗料经一次溶解(用二次精母液)，冷却、结晶后离心，制得高氯酸钾一次 精料、再经二次溶解(用工艺白水)、冷却、结晶后离心，制得高氯酸钾二次精料，再经干燥、 粉碎制得成品。陈大元氯酸盐工业文集2006年提出了在高氯酸钾生产的复分解工艺中 采用沸腾温度。后来开发了制备高氯酸钾的节能新工艺，提出复分解时加热到80°C。但是， 上述工艺中复分解工序都是采用蒸汽加热以保证反应的完成和高氯酸钾的质量，能量利用 效率低、不易控制、并易发生伤害事故。因此，本领域急需要在提供热源方面进行突破，提高能量利用效率，解决锅炉燃煤 产生的三废对环境的压力。目前，国内未见高氯酸钾生产过程中复分解工序采用高温导热 油进行加热的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为高氯酸钾生产技术领域提供一种全新的给热方 法，提高能量利用效率，解决锅炉燃煤产生的三废对环境的压力。本发明的技术方案采用高温导热油进行加热。导热油被加热至130 160°C后经膨胀装置处理后输送至待加热的氯化钾溶液或 待加热的复分解物料，热交换后回收，重新加热至130 160°C后输送至膨胀装置处理，循 环使用；其中所述导热油采用耐氯化物腐蚀的材料为管道进行输送。进一步地，热交换后回收的导热油可用于加热氯酸钠溶液，为电解氯酸钠提供能 量，然后再回到加热装置重新加热。本发明所述导热油要求可耐300°C以上温度。 所述导热油采用厚度6毫米的304不锈钢材料的管道输送，其中，管道接口的密封 经4公斤耐压和试漏试验不漏油。 虽然导热油与传统的锅炉加热相比较具有很多优点，但是在使用过程中怎样保证导热油对物料的有效加热并防止其与物料接触是关键。因为高氯酸钾属于强氧化剂，不能 与油类直接接触。一旦在生产过程中混到一起，后果将不堪设想。另外，高氯酸钾的生产中 涉及的很多物料都有较强的腐蚀，为保证导热油系统在高氯酸钾工艺中的安全，介质输送 材料上，要求选用耐氯化物腐蚀的材料，具体可采用厚度6毫米的304不锈钢材料为导热油 输送材料。管道接口的密封要求经4公斤耐压和试漏试验，不漏油。这样才能保证导热油 系统在高氯酸钾复分解过程中的安全性和使用效果。具体方案是导热油从导热油加热装置被加热至130 160°C (通常150°C左 右)后输送至膨胀装置，膨胀装置(膨胀装置是为了防止管道受热膨胀爆裂)处理后的导 热油输送至待加热氯化钾溶液或待加热复分解物料(氯化钾与高氯酸钠的混合物料)，传 递热量后的导热油(温度100°C左右)回收导热油装置进行加热，导热油被加热至130 160°C (通常150°C左右)后输送至膨胀装置，循环使用。其中，回收导热油装置的导热油(温度100°C左右)可用于加热氯酸钠溶液，热交 换后送至导热油加热装置进行加热循环使用。具体地，由氯酸钠生产高氯酸钾的工艺路线如图2所示，包括以下步骤a、氯化钠溶液电解得到氯酸钠；
b、氯酸钠结晶除杂后溶解，经电解得到高氯酸钠；C、高氯酸钠与氯化钾进行复分解反应，得到高氯酸钾晶体和母液；d、母液回收处理后可用于电解制备氯酸钠。其中需要加热的单元有氯酸钠固体溶解得到氯酸钠溶液的溶解槽，待复分解反 应的氯化钾溶液的备料槽；高氯酸钠与氯化钾进行复分解反应的反应槽，需要将导热油热 源进行有效的综合利用。上述给热系统可以采用智能控制，将上述各受热物料通过信号输出线连接控制芯 片。受热物料的温度信号传到控制芯片后，控制芯片处理后发出信息传递给控制机构，控制 加热装置对导热油的加热，实现智能控制。具体地，导热油被加热至130 160°C后经膨胀装置处理，然后输送至待加热的氯 化钾溶液或待加热的复分解物料，待加热的氯化钾溶液或待加热的复分解物料的温度信号 传到控制芯片后，控制芯片处理后发出信息，控制加热装置对导热油的加热；热交换后的导 热油用于加热氯酸钠溶液，回收后输送至加热装置重新进行加热，导热油被加热至130 160°C后输送至膨胀装置处理，循环使用；其中所述导热油采用耐氯化物腐蚀的材料为管道 进行输送。导热油适用于工业加热过程中要求传热介质操作温度-80°C 400°C的温度情 况，作为传热介质最大的优势是在较低的操作压力下可获得较高的操作温度，且具有以下 特点1)热稳定好，长期使用不变质，好的导热油在合适的温度和操作条件下使用寿命 可达10年以上，一般应在6年以上。2)凝点低，一般在-10度以下，而且低温导热油的凝点要求更低，目前已出现了凝 点达-70度的导热油。3)粘度低，除容易输送和循环外，粘度高的导热油在管路和容器表面形成较厚的 油膜，影响传热并容易结焦(垢)。
4)蒸汽压低，便于高温操作和输送，不易形成蒸汽包，阻碍导热油的正常循环，而 且蒸汽压低的导热油比较安全。5)对金属和密封用非金属腐蚀性小，否则容易泄漏。6)对操作人员毒性和腐蚀性小，在使用时不需特殊防护，对人体具有安全性，而且 气味小，具有良好的操作环境。7)吸水性低，与水不反应。8)原料易得，制造工艺简单，价格便宜。正式基于导热油的这些优点，本发明的发明人大胆尝试在高氯酸钾生产工艺中引 进导热油，在高氯酸钾行业中开拓出了一个新的领域。本发明的有益效果
茂县鑫盐化工有限公司的高氯酸钾项目的建设地在土地资源比较贫乏的地方，且 当地交通运输很不方便，采用传统工艺中的蒸汽加热，需要配置锅炉。锅炉占地面积大，运 行过程中需要的燃煤数量大，对环境的污染也较大，考虑到当地电力资源较为丰富且电价 便宜，所以在项目的设计过程中考虑到了导热油加热。但在高氯酸钾的生产工艺中引进导热油在同行业中尚属首例，虽然导热油与传统 的锅炉加热相比较具有很多优点，但是在使用过程中怎样保证导热油对物料的有效加热并 防止其与物料接触是关键，因为高氯酸钾属于强氧化剂，不能与油类直接接触，一旦在生产 过程中混到一起，后果将不堪设想。并且在高氯酸钾复分解过程中，需要加热的单元不止一 个，怎样才能够有效的将导热油热源进行综合的充分的利用也是研究的重点。本发明的发明人经过大量创造性劳动，建立了新的给热系统，设计布局合理高效， 提高了能量利用效率，减轻了锅炉燃煤产生的三废对环境的压力。另外，本发明提高了连续 生产能力，适合大规模化生产要求。打破了长期以来高氯酸复分解过程的加热只能用蒸汽 加热的传统；符合清洁生产的产业政策，在导热油管线需每年定期检验，确保生产安全。
图1为本发明热能传递路线图，其中实线为管道中导热油流动方向，虚线为待加 热物料温度信号收集和控制信号输出线。图2为高氯酸钾生产工艺流程图。
具体实施例方式以下通过具体实施例的方式对本发明做进一步详述，但不应理解为是对本发明的 限制。实施例1采用本发明给热方法生产高氯酸钾导热油介质输送材料选用厚度6毫米的304不锈钢材料为导热油输送材料。高氯酸钾生产工艺路线图如图2所示。导热油流动流程图见图1。导热油从导热油加热装置被加热至150°C后输送至膨胀装置，膨胀装置热交换 后的导热油输送至待加热氯化钾溶液或待加热复分解物料(氯化钾与高氯酸钠的混合物 料)，传递热量后的导热油回到回收导热油装置(温度100°c左右)，送至导热油加热装置进 行加热，导热油被加热至150°c后输送至膨胀装置，循环使用。
其中，回到回收导热油装置的导热油(温度100°C左右)可用于加热氯酸钠溶液， 热交换后送至导热油加热装置进行加热循环使用。其中，各待热物料通过信号输出线连接控制芯片。受热物料的温度信号传到控制 芯片，控制芯片处理后发出信息传递给控制机构，控制加热装置对导热油的加热，实现智能 控制。与传统蒸汽加热方法相比，采用本发明方法可以在较低温度下生产，且高氯酸钾 性通过150um试验筛彡99. 8%。
—技术性能指标传统蒸汽加热系统高温导热油系统
^^复分解控制温度_ 95-100°C — 90-95 V
氯化钾溶解控制温度— 90-100°C85-90 °C
氯酸钠溶解控制温度80-10(TC45-60 °C _
能耗(/吨高氯酸钾)30万大卡28万大卡
高氯酸
钾性能 粒度(通过150um试验筛) 彡99. 5% 彡99. 8% 指标___注1大卡等于1000卡，1大卡等于4200焦耳。本发明充分利用导热油的能量，提交了热量使用效率，且采用导热油占地面积小， 很大程度上解决了当地土地资源贫乏的问题；另外，由于导热油温度可精确控制，大大节约 了能源的利用。而且，导热油的使用年限为6-10年，因此导热油的成功引进降低了高氯酸 钾的生产成本，增强了产品竞争力。最后，导热油在运行过程中对操作人员毒性和腐蚀性 小，在使用时不需特殊防护，对人体具有安全性，而且气味小，具有良好的操作环境，杜绝了 锅炉燃煤产生的三废对环境的污染，符合节能减排，提倡使用清洁能源，清洁生产的政策。
权利要求
高氯酸钾生产过程中热能的综合利用方法，其特征在于导热油被加热至130～160℃后经膨胀装置处理后输送至待加热的氯化钾溶液或待加热的复分解物料，热交换后回收，重新加热至130～160℃后输送至膨胀装置处理，循环使用；其中所述导热油采用耐氯化物腐蚀的材料为管道进行输送。
2.根据权利要求1所述的高氯酸钾生产过程中热能的综合利用方法，其特征在于热 交换后回收的导热油用于加热氯酸钠溶液，为电解氯酸钠提供能量，然后再回到加热装置 重新加热。
3.根据权利要求1或2所述的高氯酸钾生产过程中热能的综合利用方法，其特征在于 所述导热油耐300°C以上温度。
4.根据权利要求1或2所述的高氯酸钾生产过程中热能的综合利用方法，其特征在于 所述导热油采用厚度6毫米的304不锈钢材料的管道输送，其中，管道接口的密封经4公斤 耐压和试漏试验不漏油。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高氯酸钾生产过程中热能的综合利用方法，其特征 在于高氯酸钾生产过程包括以下步骤a、氯化钠溶液电解得到氯酸钠；b、氯酸钠结晶除杂后溶解，经电解得到高氯酸钠；c、高氯酸钠溶液与氯化钾溶液进行复分解反应，得到高氯酸钾晶体和母液；d、母液回收处理后回到步骤a，用于电解制备氯酸钠；其中，需要加热的单元为氯酸钠溶液、氯化钾溶液、复分解物料；加热采用智能控制 给热系统；导热油被加热至130 160°C后经膨胀装置处理，然后输送至待加热的氯化钾溶 液或待加热的复分解物料，待加热的氯化钾溶液或待加热的复分解物料的温度信号传到控 制芯片后，控制芯片处理后发出信息，控制加热装置对导热油的加热；热交换后的导热油用 于加热氯酸钠溶液，回收后输送至加热装置重新进行加热，导热油被加热至130 160°C后 输送至膨胀装置处理……，循环使用；其中所述导热油采用耐氯化物腐蚀的材料为管道进 行输送。
全文摘要
本发明涉及高氯酸钾生产过程的综合利用方法，属于高氯酸钾生产技术领域。本发明所要解决的技术问题是为高氯酸钾生产技术领域提供一种全新的给热方法，提高能量利用效率，解决锅炉燃煤产生的三废对环境的压力。本发明的技术方案采用高温导热油进行加热。具体地，是利用导热油受热后，将热量传递给需加热物料，导热油温度变低，又回复加热的传导过程。该方法提高了能量利用效率，减轻了锅炉燃煤产生的三废对环境的压力。另外，该方法提高了连续生产能力，适合大规模化生产要求。打破了长期以来高氯酸复分解过程的加热只能用蒸汽加热的传统。
文档编号C25B1/26GK101962174SQ20101051781
公开日2011年2月2日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者刘小章, 杨帆, 王世华 申请人:茂县鑫盐化工有限公司