一种红矾钠蒸发浓缩设备及浓缩工艺的制作方法

本发明属于红矾钠生产技术领域，具体地说涉及一种红矾钠蒸发浓缩设备及浓缩工艺。

背景技术：

重铬酸钠(na2cr2o7·2h2o)又名红矾钠，是一种用于生产铬酸酐、重铬酸钾、重铬酸铵、盐基性硫酸铬、铅铬黄、铜铬红、溶铬黄、氧化铬绿等的原料，以及用于生产碱性湖蓝染料、糖精、合成樟脑及合成纤维的氧化剂，医药工业用作生产胺苯砜、苯佐卡因、叶酸、雷佛奴尔等的氧化剂以及印染工业用作苯胺染料染色时的氧化剂，还是硫化还原染料染色时的后处理剂、酸性媒染染料染色时的媒染剂等。

红矾钠的传统生产工艺一般为：前端通过铬铁矿、纯碱、返渣等原料在回转窑内于1000℃以上煅烧，焙烧熟料经浸取得到铬酸钠溶液，后端通过硫酸酸化铬酸钠得到红矾钠溶液，红矾钠溶液再经过蒸发结晶脱水得到红矾钠产品。

红矾钠由于是重铬酸铵的含水结晶物，在蒸发结晶脱水过程中目前通常采用单效或多效蒸发方法，单效或多效蒸发方法的特点是以鲜蒸汽为热源，因此需要消耗大量鲜蒸汽，存在能耗和操作成本高的问题，并且传统单效或多效蒸发设备结构复杂、自动化效率低。

技术实现要素：

为此，本发明正是要解决传统单效或多效蒸发设备能耗高、操作成本高、自动化程度低的技术问题，从而提出一种能耗低、设备自动化程度高的红矾钠蒸发浓缩设备及浓缩工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种红矾钠蒸发浓缩设备，其包括顺次连接的预热装置、降膜蒸发装置、强制循环蒸发装置、蒸汽压缩装置，还包括与上述装置连接的自动控制系统。

作为优选，所述降膜蒸发装置包括相互连接的降膜换热器和降膜分离器，所述降膜换热器连接有一级降膜循环泵和二级降膜循环泵。

作为优选，所述强制循环蒸发装置包括相互连接的强制循环换热器和气液分离器，所述强制循环换热器和所述气液分离器同时连接于一强制循环泵。

作为优选，所述蒸汽压缩装置包括顺次连接的二次分离器、第一压缩机和第二压缩机，所述二次分离器与所述气液分离器连接，所述二次分离器底部连接有一积液存储装置，所述积液存储装置连接有一积液泵。

作为优选，所述预热装置包括顺次连接的蒸馏水预热器、不凝气预热器和鲜蒸汽预热器，所述鲜蒸汽预热器连接于所述降膜换热器，所述蒸馏水预热器通过一原液泵连接于一原液储存装置。

作为优选，所述不凝气预热器还连接有一不凝气冷凝器，所述不凝气冷凝器连接有一真空泵；所述第一压缩机还连接于所述积液存储装置和降膜换热器，所述第二压缩机还连接于所述强制循环换热器。

作为优选，所述鲜蒸汽预热器连接有一蒸馏水储存装置，所述蒸馏水储存装置同时连接于所述降膜换热器。

本发明还提供一种利用所述蒸发浓缩设备的红矾钠浓缩工艺，其包括如下步骤：

s1、原液预热，将红矾钠原液通过预热装置预热至蒸发温度；

s2、一段蒸发浓缩，将预热后的红矾钠溶液通过降膜蒸发装置蒸发浓缩，得到密度不低于45°bé的红矾钠浓缩液；

s3、二段蒸发浓缩，将一段蒸发浓缩后的红矾钠浓缩液通过强制循环蒸发装置蒸发浓缩，得到密度不低于58°bé的红矾钠浓缩液；

s4、蒸汽压缩，将一段蒸发浓缩、二段蒸发浓缩产生的二次蒸汽通过蒸汽压缩装置压缩后部分返回降膜蒸发装置，部分返回强制循环蒸发装置。

作为优选，所述步骤s4中蒸汽压缩步骤具体如下：一段蒸发浓缩和二段蒸发浓缩产生的二次蒸汽进入二次分离器及第一压缩机，经第一压缩机压缩后的二次蒸汽部分进入降膜换热器，部分再进入第二压缩机压缩后，进入强制循环换热器；所述第一压缩机的温升为18℃，第二压缩机的温升为14℃。

作为优选，步骤s2、步骤s3产生的二次蒸汽温度为82℃、压力为51.3kpa；所述步骤s4中，先将第一压缩机压缩后的二次蒸汽升温、升压至100℃、101.3kpa后部分进入降膜换热器，另一部分升温、升压至114℃、163.6kpa后进入强制循环换热器。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的红矾钠蒸发浓缩设备，其包括顺次连接的预热装置、降膜蒸发装置、强制循环蒸发装置、蒸汽压缩装置，还包括与上述装置连接的自动控制系统。该设备结构简单、占地面积小、设备投资低，实现了红矾钠溶液从低密度高效浓缩至高密度的自动化处理过程，该装置能耗低、对环境无破坏。

(2)本发明所述的红矾钠浓缩工艺，包括原液预热、一段蒸发浓缩、二段蒸发浓缩、蒸汽压缩的步骤，最终得到密度达58°bé的红矾钠浓缩液，该工艺步骤简单、能源消耗低、生产成本低廉，与常规工艺相比，利用了mvr技术，自动化程度高、产品收率高。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例所述的红矾钠蒸发浓缩设备的示意图；

图中附图标记表示为：1-蒸馏水预热器；2-不凝气预热器；3-鲜蒸汽预热器；4-原液储存装置；5-原液泵；6-降膜换热器；7-降膜分离器；8-一级降膜循环泵；9-二级降膜循环泵；10-蒸馏水储存装置；11-蒸馏水泵；12-强制循环换热器；13-气液分离器；14-强制循环泵；15-出料泵；16-转料泵；17-二次分离器；18-第一压缩机；19-第二压缩机；20-积液储存装置；21-积液泵；22-不凝气冷凝器；23-真空泵。

具体实施方式

实施例

本实施例提供一种红矾钠蒸发浓缩设备，其用于将低密度红矾钠原液蒸发浓缩得到高密度红矾钠溶液，所述设备如图1所述，其包括顺次连接的预热装置、降膜蒸发装置、强制循环蒸发装置、蒸汽压缩装置，还包括与上述装置信号连接用于调控上述装置的自动控制系统，所述自动控制系统为安装有plc控制软件的计算机，其用于接收和传输输出、输出信号，实现高密度红矾钠溶液的自动化生产。

具体地，如图所示，所述预热装置包括通过管路顺次连接的蒸馏水预热器1、不凝气预热器2和鲜蒸汽预热器3，所述蒸馏水预热器1通过管路连接有原液储存装置4，所述原液储存装置4为原液储存罐，所述原液储存罐与所述蒸馏水预热器1之间设置有原液泵5，储存于原液储存装置4中的红矾钠原液在原液泵5的作用下被输送至蒸馏水预热器1进行加热，并顺次经不凝气预热器2和鲜蒸汽预热器3预热至红矾钠溶液的蒸发温度。

所述降膜蒸发装置包括通过管路连接的降膜换热器6和降膜分离器7，所述降膜换热器6底部连接有一级降膜循环泵8和二级降膜循环泵9，所述降膜换热器6与所述鲜蒸汽预热器3通过连接管路连接，所述连接管路上设置有温度检测仪表，所述温度检测仪表与自动控制系统连接，当红矾钠原液预热到蒸发温度后进入降膜换热器6。所述一级降膜循环泵8和二级降膜循环泵9同时连接于所述降膜换热器6顶部的入料口。

所述降膜换热器6还通过管路连接有一蒸馏水储存装置10，所述蒸馏水储存装置10为蒸馏水罐，所述蒸馏水储存装置10顶部还连接于所述鲜蒸汽预热器3，所述蒸馏水储存装置10还通过蒸馏水泵11连接于所述蒸馏水预热器1。

所述强制循环蒸发装置包括通过管路相互连接的强制循环换热器12和气液分离器13，所述强制循环换热器12和气液分离器13底部共同连接于一强制循环泵14，用于将气液分离器13内产生的浓缩液泵入强制循环换热器12中循环浓缩。所述气液分离器13还连接有出料泵15，所述出料泵15连接有输出管路，所述输出管路上设置有密度检测仪表，其与自动控制系统信号连接，经强制循环换热器12蒸发浓缩后，红矾钠浓缩液达到需要密度后送出系统。所述降膜换热器6与所述气液分离器13之间设置有一转料泵16。

所述蒸汽压缩装置包括通过管路顺次连接的二次分离器17、第一压缩机18和第二压缩机19，所述第一压缩机18通过管路连接于所述降膜换热器6，所述第二压缩机19通过管路连接于所述强制循环换热器12，所述二次分离器17通过管路连接于所述降膜分离器7和气液分离器13连接，所述二次分离器17底部通过管路连接有一积液储存装置20，所述积液储存装置20为积液罐，所述积液罐连接有一积液泵21，所述积液罐通过积液泵21与蒸馏水储存装置10连接。

所述降膜换热器6同时连接于所述不凝气预热器2，所述不凝气预热器2连接有一不凝气冷凝器22，所述不凝气冷凝器22连接有一真空泵23。

本实施例还提供一种利用上述设备的红矾钠蒸发浓缩工艺，所述工艺用于处理流量为26t/h，密度为28°bé的红矾钠原液，其包括如下步骤：

s1、原液预热，将存储于原液储存装置4中的红矾钠原液经原液泵5依次通入蒸馏水预热器1、不凝气预热器2和鲜蒸汽预热器3，依次与蒸馏水、不凝气和蒸汽板换热，将室温的红矾钠原液预热至其蒸发温度82℃，蒸馏水预热器1采用的蒸馏水为红矾钠溶液蒸发分离得到的二次蒸汽冷凝水，存储于蒸馏水储存装置10中，不凝气为系统中夹带的少量不凝气体与少量二次蒸汽的混合气体，鲜蒸汽压力0.1mpag、温度120℃的饱和蒸汽。

s2、一段蒸发浓缩，三级预热后的红矾钠溶液进入降膜换热器6的下管箱，在降膜换热器6内与二次蒸汽换热蒸发浓缩后的浓缩液在一级降膜循环泵8和二级降膜循环泵9的作用下从降膜换热器6顶部再次进入降膜换热器6，如此循环，得到密度不低于45°bé的红矾钠浓缩液。

s3、二段蒸发浓缩，步骤s2得到的红矾钠浓缩液通过转料泵16转入强制循环泵14，在强制循环泵14的作用下进入强制循环换热器12中升温升压，然后进入气液分离器13内闪蒸浓缩，气液分离后的浓缩液在强制循环泵14和重力作用下再次进入强制循环换热器12，升温后再次进入气液分离器13进行浓缩闪蒸，如此循环，直至得到密度不低于58°bé的红矾钠浓缩液，达到密度要求的浓缩液通过出料泵15输送出设备。

s4、蒸汽压缩，降膜分离器7和气液分离器13产生的二次蒸汽温度为82℃，压力为51.3kpa，所述二次蒸汽进入二次分离器17，二次蒸汽经进一步气液分离后进入第一压缩机18，经第一压缩机18压缩后的二次蒸汽升温、升压至100℃、101.3kpa后，部分进入降膜换热器6中加热物料，部分再进入第二压缩机19压缩后，升温、升压至114℃、163.6kpa后进入强制循环换热器12中加热物料。经过压缩机压缩后的二次蒸汽在加热物料过程中，冷凝成水流至蒸馏水储存装置10，并由蒸馏水泵11送入蒸馏水预热器1与原料液换热，降温至35℃后排出系统。第一压缩机18和第二压缩机19连接有二次蒸汽大管道，开机过程中大管道中残留的冷凝积液流至积液储存装置20，并由积液泵21送入蒸馏水储存装置10，通过蒸馏水泵11送出系统。

实验例

测试本发明所述的红矾钠蒸发浓缩设备对红矾钠原液的处理量和运行能耗情况，结果如表1所示。

表1

上述结果表明，本发明所述的蒸发浓缩设备及工艺具有蒸汽消耗量小、能耗低、产量高、工艺简单、设备数量少、建设投资少的优点。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。