专利名称：一种节能烧碱蒸发方法
技术领域：
本发明属于化工领域，具体为一种烧碱的蒸发工艺。
背景技术：
固体烧碱生产中，需将碱液中的水分蒸发，得到固碱。碱液浓度在30%以下时可以 用蒸发罐进行蒸发。当碱液浓度高时，由于碱液对设备的强烈腐蚀和碱液沸点升高，蒸发罐 无法生产。为了解决这一难题现在一般采用两种工艺； —种是大锅法，国内绝大部分厂家采用此法。大锅常用的有二种规格，即18吨锅 和6吨锅(指每锅出碱吨数)。大锅的特点是大、厚、高、笨。18吨铸铁大锅口径3m，深2m，重 12. 5吨，壁厚最薄处45mm，最厚处68mm，有效传热面积仅13. 2m2， 6吨锅口径2. lm，深1. 6m， 有效传热面积仅7. 8m2，由于传热面积小，蒸发速率很小，热利用率为40%左右，能耗很高。 运输安装不方便。而且易损坏，一口大锅用60 70次就报废了。大锅法的另一个缺点是 不能连续生产，占地面积大。不适应大规模烧碱生产。 另一种就是熔盐法。该法是用燃料将NaN03、NaN02和KN03的混合物熔化为液体，再 用此熔盐做为热源去蒸发烧碱液。该法的优点是可以连续生产。缺点是固定资产投资大、 能耗高、操作困难。因熔盐凝固点为140°C _1421:，为防止凝固，必须在输送熔盐的管路上 (包括管件、阀门、泵等)设置蒸汽伴管保温，操作时密切注意熔盐温度。每次开停车必须缓 慢升温和降温。由于熔盐温度只有50(TC左右，传热效果差，能耗高。
发明内容
为了适应大规模烧碱生产的需要，为了克服大锅法和熔盐法的缺点，本发明提出 一种节能、操作方便的烧碱蒸发工艺和设备。本工艺和设备也可以用于其它溶液的蒸发。
本工艺的核心设备是特种蒸发器(见图1、图2)。特种蒸发器由蒸发室(1)和加 热炉(2)组成。加热炉是一个用高温烟道气加热的列营加热器。加热炉的主要构件有上下 封头(8和9)、上下花板(6和7)，在上下花板之间均布着数百根加热管(5)，加热炉用耐火 砖围砌起来，耐火砖炉体(3)外面有保温层(4)。 由燃料生成的高温烟道气从P 口进入加热炉(2)，炉里面加热管(5)中的碱液受热 沸腾并上升流到蒸发室(l)，在蒸发室中释放出大量蒸汽，这部分蒸汽用作二效蒸发器加热 室(图3中11)的热源。为了保证安全，在蒸发室顶部安装了安全伐，超压时蒸汽从C口排 出。 半成品碱液(含50-60% NaOH)从A处进入，与从蒸发室来的循环液混合后进入加 热炉。蒸发完成的碱液(含NaOH 95%左右)从D 口流出，送到保温调色锅(图3中16)。
高温烟道气从加热炉q 口出去，再进入保温调色锅(16)炉灶和碱液予热器(17) 充分利用余热后，从烟闺排放。 特种蒸发器是一合小型锅炉，既浓縮了碱液，又产生了蒸汽。
本工艺的工艺流程(见图3)简述如下。
特种蒸发器蒸发室产生的高温的蒸汽(20(TC以上)进入二效蒸发器加热室(11)， 二效蒸发器蒸发室(10)产生的二次蒸汽进入一效蒸发器的加热室(13)，一效蒸发器蒸发 室(12)产生的蒸汽进入大气冷凝器(18)，被从循环水池(14)送来的水冷凝，并一起流入集 水池(15)，又溢流到循环水池。大气冷凝器可以提高一效蒸发器蒸发室的真空度，提高了蒸 发效率。 淡碱液(含NaOH 10_32% )从G处加入碱液予热器(17)，予热的碱液送到一效蒸 发器的蒸发室(12)，经加热室(13)加热蒸发，碱液达到一定浓度后送到二效蒸发器蒸发室 (IO)，经加热室(11)加热蒸发，当碱液浓度达到55% 60%时送到特种蒸发器蒸发，蒸发 完成的碱液(含NaOH 95%左右)送到保温调色锅(16)，调色后的碱液从F处用吊泵送制 片机制片，包装入库。 为了充分利用热能，在特种蒸发器前面可以加3-4效蒸发器。 从一效、二效蒸发器加热室出来的冷凝热水从E处排出，去盐水车间化盐。 由燃料生成的高温烟道气进入特种蒸发器的加热炉(2)，从加入炉出来后依次进
入保温调色锅(16)炉灶和碱液予热器(17)，利用余热后从烟囱排放。 本工艺的有益效果是 1、节能减排 大锅法每生产1吨固碱耗标煤O. 7吨左右，熔盐法为0. 6吨左右。本工艺比大锅
法节煤50%以上。即每生产1吨固碱节标煤0.35吨以上。本工艺节能主要有两个原因 (1)特种蒸发器加热炉等设备充分利用了燃料热能。加热管热传导的公式为 q=At*A*F/S 公式中 q为传热速率(仟卡/小时) A t为加热管内外的温度差(°C ) A为导热系数(仟卡/米 小时 °C ) F为加热管传热总面积(米2) S为加热管壁厚度(米) 因为特种蒸发器加热炉内安装了数百根加热管，加热管的总传热面积是6吨固碱
锅传热面积的10倍左右，而管壁厚度仅为6吨固碱锅壁厚的1/6左右。因此加热炉的传热
速率为6吨固碱锅的50 60倍，烟道气的热能大部分被加热炉内蒸发碱液利用。烟道气
从加热炉出来又进入了保温调色锅和碱液予热器，烟道气的热能得到了充分利用。 (2)特种蒸发器产生的高温蒸汽(200°C以上)又作为前面二效蒸发器的热源，二
效蒸发器产生的蒸汽又作为一效蒸发器的热源。这样低于55%的碱液的蒸发浓縮就不需要
外加能源了。而且一、二效蒸发器产生的冷凝热水还可以送到盐水车间化盐。 按生产1吨固碱节标煤O. 35吨计，全国烧碱产能已经达到每年3000万吨，如果每
年有1000万吨烧碱采用本工艺生产，全国每年节标煤350万吨，每年减少排放S021. 8万吨，
减少排放0)2800多万吨。 2、减少了固定资产投资和生产费用。本工艺不用建设熔盐系统，又降低了能耗，这 样不仅减少了投资还降低了产品成本。每吨固碱降低成本300元左右。
3、本工艺操作简单，开停车非常方便。 4、本工艺生产能力大，可以实现大规模连续生产。经测算，一套蒸发装置可以年产 固碱10万吨左右。
图1为特种蒸发器立剖面图。图中1为蒸发室，2为加热炉，3为耐火砖炉体，4为 炉体保温层，5为加热管(均布)，6为上花板，7为下花板，8为上封头，9为下封头。A为碱 液进口 ， B为蒸汽出口 ， C为安全伐放汽口 ， D为成品碱液出口 。 图2为图1的M-N剖面图。图中1为蒸发室，3为耐火砖炉体，4为炉体保温层，5 为加热管(均布)。P为燃料燃烧生成的高温烟道气进口，q为烟道气出口。
图3为节能烧碱蒸发法的工艺流程图。图中1为特种蒸发器的蒸发室，2为特种蒸 发器的加热炉，10为二效蒸发器的蒸发室，11为二效蒸发器的加热室，12为一效蒸发器的 蒸发室，13为一效蒸发器的加热室，14为循环水池，15为集水池，16为保温调色锅，17为碱 液予热器，18为大气冷凝器。E为冷凝水排出口 ，F为成品碱液去制片机制片碱，G为淡碱液 进口，H为烟道气出口，去烟囱。K为开车时淡碱液入口。
具体实施例方式
1、按照图1、图2制造安装一台特种蒸发器。加热炉上下花板(6和7)尺寸为长X 宽=3X1.2m，上下花板间距1.2m。上下花板之间均匀布置300根小57X7的加热管(5)， 长度方向每排25根，宽度方向每排10根。每根长1. 56m(受热部分为1. 2m)，加热管与花板 用焊接法连接。加热管用耐火砖围砌，耐火砖炉体(3)厚24cm，保温层(4)厚12cm。
2、加热管为小57X4锅炉用管(20G)，内衬3mm镍管。花板用复合板，受烟道气加 热的一面用15mm厚的锅炉钢板(20G)，另一面为3mm厚的镍板。 上、下封头(8和9)和蒸发室选用厚10mm的复合板，其中镍板厚为3mm，锅炉钢板 (20G)厚为7mm。 在蒸发室顶部安装了安全伐。 2制造并安装一台小1. 8X2. 5m的煤气发生炉，做好开车准备。
3按照图3制造并安装其它设备。 —、二效蒸发器加热室(13、11)内列管选用镍管，一、二效蒸发器其它部件选用 316L不锈钢。 4、将淡碱液分别从K、 G处加入特种蒸发器蒸发室(1)和碱液予热器(17) ， 一、二 效蒸发器蒸发室(12、 10)和保温调色锅也注入淡碱液。 煤气炉点火，将煤生成的煤气在P 口点着并进入加热炉(见图2)，特种蒸发器开始 运行。特种蒸发器蒸发室(1)产生的蒸汽供给二效蒸发器加热室加热，二效蒸发器蒸发室 产生的蒸汽供一效蒸发器加热室加热，这样按照图3整个流程开始运行。
当二效蒸发器碱液浓度达到55% 60%时，用泵送入特种蒸发器，当特种蒸发器 蒸发室(1)底部碱液浓度达到95%时，用泵送到保温调色锅(16)，碱液在保温调色锅蒸出 残留的水份，调好碱色，当温度降到40(TC时用泵送到制片机制成片碱。
权利要求
一种节能烧碱蒸发方法，其特征在于本工艺流程中主要设备有，特种蒸发器、二效蒸发器蒸发室(10)、二效蒸发器加热室(11)、一效蒸发器蒸发室(12)、一效蒸发器加热室(13)、循环水池(14)、集水池(15)、保温调色锅(16)、碱液予热器(17)、大气冷凝器(18)等。
2. 根据权利要求1所述的一种节能烧碱蒸发方法，其特征在于所述特种蒸发器由蒸发室(1)和加热炉(2)组成，加热炉的主要构件有，上下封头(8和9)，上下花板(6和7)， 在上下花板之间均布着数百根加热管(5)，加热管用耐火砖围砌起来，耐火砖炉体(3)外面 有保温层(4);通入加热炉的是由燃料生成的高温烟道气；蒸发室产生的高温蒸汽(200°C 以上)成为前一效蒸发器的热源；在蒸发室顶部安装了安全伐。
3. 根据权利要求l所述的一种节能烧碱蒸发方法，其特征在于本方法的工艺流程是， 把淡碱液(含NaOH 10% 32% )加入碱液予热器(17)，予热的淡碱液送到一效蒸发器蒸 发室(12)，经加热室(13)加热蒸发，碱液达到一定浓度后送到二效蒸发器蒸发室(10)，经 加热室(11)加热蒸发，当碱液浓度达到55% 60%时送到特种蒸发器蒸发，当特种蒸发 器蒸发室底部碱液浓度达到95%左右时，将碱液送到保温调色锅(16)，调色后的碱液送到 制片机制成片碱；特种蒸发器蒸发室产生的高温蒸汽(20(TC以上)进入二效蒸发器的加热 室(ll)，二效蒸发器蒸发室产生的蒸汽进入一效蒸发器的加热室(13)，一效蒸发器蒸发室 (12)产生的蒸汽进入大气冷凝器(18)，被从循环水池(14)送来的水冷凝，并一起流入集水 池(15)，又溢流到循环水池；由燃料生成的高温烟道气进入特种蒸发器的加热炉(2)，从加 热炉出来后依次进入保温调色锅(16)炉灶和碱液予热器(17)利用余热后从烟囱排放；从 一效、二效蒸发器加热室出来的冷凝热水从E处排出去盐水车间化盐。
4. 根据权利要求1所述的一种节能烧碱蒸发方法，其特征在于为了充分利用热能，在 特种蒸发器前面可以加3 4效蒸发器。
全文摘要
本发明公开了一种节能烧碱蒸发方法。本工艺将燃料生成的高温烟道气通入特种蒸发器蒸发碱液。特种蒸发器由蒸发室和加热炉组成，加热炉是一个由耐火砖围砌起来的列管加热器，高温烟道气使加热管中的碱液蒸发浓缩，同时产生了蒸汽，作为前一效蒸发器的热源。本工艺比现在使用的6吨固碱锅节能50％以上，本工艺操作简单，可以连续生产，一套设备可以年产烧碱10万吨左右，适合于大规模烧碱生产。本发明还可以用于其它溶液的蒸发，不需要锅炉供汽。
文档编号B01D1/00GK101732876SQ20091026269
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者康仁 申请人:康仁