苛性碱溶液蒸发设备的制作方法

本技术涉及苛性钠或钾蒸发(下文称作苛性碱溶液蒸发)设备，其包括：苛性碱溶液进料管线；第一级蒸发器，其接收低浓度苛性碱溶液并且在小于或等于0.15巴的减压下操作；第二级蒸发器，其接收来自第一蒸发器的富集的苛性碱溶液并且在小于或等于0.5巴的减压下操作；第三级蒸发器，其接收来自第二级蒸发器的进一步富集的苛性碱溶液并且在大于或等于1.1巴的压力下操作；和第四级蒸发器，其接收来自第三级蒸发器的进一步富集的苛性碱溶液并且在大于4.0巴的压力下操作，其中第一级蒸发器由第二级蒸发器产生的蒸汽加热，第二级蒸发器由第三级蒸发器产生的蒸汽加热，第三级蒸发器由第四级蒸发器产生的蒸汽加热，并且第四级蒸发器由热油加热，热油由泵循环通过回路中的电加热器；蒸汽冷凝罐，其收集来自第一级蒸发器、第二和第三级蒸发器的蒸汽冷凝物；水冷式表面冷凝器，其冷凝在第一级蒸发器中产生的蒸汽；泵，其用于排放蒸汽冷凝罐；以及产物苛性碱溶液排出管线。

背景技术：

1、苛性钠溶液(naoh溶液)主要通过在膜法中电解而获得，为30％至33％的水溶液。已知在蒸发设备中将这种溶液浓缩至naoh浓度为50重量％或更高。通常的做法是在浓缩设备中用降膜式浓缩器将这种溶液进一步浓缩成实际上无水的熔体，以进一步加工成薄片、粒料或球粒。同样适用于苛性钾溶液(koh溶液)。

2、苛性碱溶液的已知蒸发设备通常以“单程通过”模式用三个降膜蒸发器和集成的蒸汽分离器操作。三个降膜蒸发器中的前两个通常在真空下运行，第三个在升高压力下运行。将低浓度苛性碱溶液进料至第一蒸发器中，该第一蒸发器由第二蒸发器产生的蒸汽加热。将来自第一蒸发器的富集的苛性碱溶液进料至第二蒸发器中以进一步浓缩，第二蒸发器被第三蒸发器产生的蒸汽加热。将来自第二蒸发器的产物苛性碱溶液进料至第三蒸发器，其通过加压蒸汽加热。产物苛性碱溶液、蒸汽和产生的蒸汽传递通过热交换器以将热量保留在设备内。

3、在第三蒸发器中使用的加压蒸汽要求壳侧在高达至少16巴的压力下是安全的。此外，必须提供超过200℃的蒸汽。如果在设备中没有蒸汽源可用，则这需要蒸汽发生器。高压蒸汽需要昂贵的安全和密封装置。特别地，在设备中没有固有蒸汽源可用的情况下，独立于蒸汽的加热系统可以是一种选择。然而，这将需要对设备内的许多部件和管线进行新的设计。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种苛性碱溶液浓缩设备，该设备可独立于蒸汽运行，从而避免提供耐高压的蒸发器。此外，这种设备应该有效地使用/回收来自加热系统和生产线的能量。该目的通过根据本实用新型的苛性蒸发设备来实现。

2、本实用新型的苛性蒸发设备包括四个串联排列的蒸发器。优选地，至少一个蒸发器是降膜蒸发器，特别地，所有四个蒸发器是降膜蒸发器，其已显示对于加热苛性碱溶液是最有效的。

3、将低浓度苛性碱溶液(通常是浓度为30至33重量％的膜电池液)加入第一级蒸发器中。第一蒸发器在管侧上在小于或等于0.15巴的减压下运行，优选在约85至100毫巴下运行。第一级蒸发器由从第二级蒸发器离开的蒸汽加热。将离开第一级蒸发器的冷凝的加热蒸汽收集在蒸汽冷凝罐中。在第一级蒸发器中由苛性碱溶液产生的蒸汽在冷凝器中冷却，并且可以与冷却水一起排出或转移到蒸汽冷凝罐中。

4、将来自第一级蒸发器的35至36％的富集的苛性碱溶液传递到第二级蒸发器，在那里它被第三级蒸发器中产生的蒸汽加热。第二级蒸发器在小于或等于0.5巴，优选约320至400毫巴的减压下运行。离开第二级蒸发器的冷凝的加热蒸汽被收集在蒸汽冷凝罐中。在第二级蒸发器中产生的蒸汽用于加热第一级蒸发器。

5、将来自第二级蒸发器的38至40％的进一步富集的苛性碱溶液传递到第三级蒸发器，在那里它被第四级蒸发器中产生的蒸汽加热。第三级蒸发器在大于或等于1.1巴，优选1.1至1.2巴的升高压力下运行。离开第三级蒸发器的冷凝的加热蒸汽被收集在蒸汽冷凝罐中。在该第三级蒸发器中产生的蒸汽用于加热第二级蒸发器。

6、将来自第三级蒸发器的43至45％的进一步富集的苛性碱溶液传递至第四级蒸发器，在那里它通过热油加热至至少230℃，优选约210至240℃的温度。第四级蒸发器在4.8至5.3巴，优选约5.0巴的压力下运行。热油由电加热器加热并通过泵在回路中运行。离开第四级蒸发器的热油仍然足够热(175至190℃)以在热交换器中使用，以在循环至电加热器之前部分加热离开第三、第二和第一级蒸发器的产物苛性碱溶液。离开第四级蒸发器的产物苛性碱溶液具有50重量％或更高的苛性浓度，并且在将其热量转移至离开第三、第二和第一蒸发器的产物之后离开设备。在第四级蒸发器中产生的蒸汽用于加热第三级蒸发器。

7、离开第三、第二和第一级蒸发器的冷凝的加热蒸汽被收集在共同的蒸汽冷凝罐中。如果离开的加热蒸汽仍然足够热，则它们可以部分地用于补充低级蒸发器的加热蒸汽。

8、如上所述，如果该冷凝物不与冷却水一起排出，蒸汽冷凝罐也可以接收在适当冷却之后在第一级蒸发器中产生的冷凝蒸汽。

9、用于第四级蒸发器的热油加热系统在环境压力下运行。因此，不必在第四级蒸发器中提供用于加热产物的压力安全的壳侧。

10、为了减少设备的镍腐蚀，从而减少镍在50％碱液中的增加，将腐蚀抑制剂溶液，例如硼氢化物、亚硫酸氢盐、肼计量加入到进料苛性碱中。

技术特征：

1.一种苛性碱溶液蒸发设备，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，离开所述电加热器(he-6101)的油的温度为210至235℃。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，至少一个蒸发器(ev-1101、1201、1301、1401)是降膜蒸发器。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，离开所述第四级蒸发器(ev-1401)的苛性碱溶液传递通过至少一个热交换器(he-1571、1551、1521)，以预热离开所述第一级蒸发器(ev-1101)、第二级蒸发器(ev-1201)和/或第三级蒸发器(ev-1301)的中间苛性碱溶液。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，离开所述第四级蒸发器(ev-1401)的苛性碱溶液连续传递通过热交换器(he-1571、1551、1521)，以用于加热离开所述第三、第二和第一级蒸发器的产物。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，来自所述第一级蒸发器(ev-1101)的蒸汽冷凝物与冷却水一起被排出。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述表面冷凝器(c-7101)连接至所述蒸汽冷凝罐(t-7101)，以从所述表面冷凝器(c-7101)排出冷凝物。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在环境压力下加热所述第四级蒸发器(ev-1401)的热油。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，苛性碱溶液蒸发设备能用于将苛性钠溶液从32％或更低浓缩至50％或更高。

技术总结
本技术涉及一种苛性碱溶液蒸发设备，其包括：苛性碱溶液进料管线，第一级蒸发器，第二级蒸发器，第三级蒸发器，第四级蒸发器，其中第一级蒸发器由第二级蒸发器产生的蒸气加热，第二级蒸发器由第三级蒸发器产生的蒸气加热，第三级蒸发器由第四级蒸发器产生的蒸气加热，并且第四级蒸发器由热油加热，热油由泵循环通过闭环回路中的电加热器。苛性碱溶液蒸发设备还包括蒸气冷凝罐，其收集来自第一级蒸发器、第二级蒸发器和第三级蒸发器的蒸气冷凝物；水冷式表面冷凝器，其冷凝在第一级蒸发器中产生的蒸气；泵，其用于排放蒸气冷凝罐；以及产物苛性碱溶液排出管线。

技术研发人员：马克斯·霍斯特勒,托马斯·迈耶尔
受保护的技术使用者：博特化工装置股份公司
技术研发日：20230414
技术公布日：2024/3/12