[發明專利]一種含硫酸及其鹽溶液的多效蒸發濃縮工藝、蒸發結晶工藝及裝置

有效

• 申請號: 201710364717.8
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107008027B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 許達人
• 申請（專利權）人: 許達人;楊青
• 主分類號: B01D1/26
• 分類號: B01D1/26;B01D9/02;C01D5/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

本發明公開了一種含硫酸及其鹽溶液的多效蒸發濃縮工藝、蒸發結晶工藝及裝置。發明的核心是：“小溫差傳熱順流蒸發，二次蒸汽逐級串聯預熱、引酸浴為蒸發結晶載體、末效或末兩效蒸發結晶”的工藝及裝置。蒸發濃縮及結晶裝置主要包括1～n效蒸發結晶器，1～n效循環泵，1～n?1或n?2級預熱器、冷凝器、真空裝置。本發明的酸浴6(±1)效蒸發結晶汽水比達到0.17～0.19的先進水平，使酸性水、二浴7(±1)效蒸發結晶汽水比達到0.13～0.15的先進水平；進一步的，低濃度的酸性水8(±1)效蒸發濃縮裝置，汽水比可以達到0.09～0.11先進水平，而現行的行業最先進的16級閃蒸結晶的汽水比為0.255。

技術領域

本發明涉及粘膠纖維生產中產生的酸浴和酸性水(含硫酸及其鹽溶液)的蒸發回收處理，具體地說是一種含硫酸及其鹽溶液的多效蒸發濃縮工藝、蒸發結晶工藝及裝置。

背景技術

粘膠纖維生產過程中的噴絲、凝絲、洗絲過程，是纖維成絲的主過程。纖維凝固成絲和洗絲過程，產生的含硫酸及其鹽溶液，主要包括酸浴和酸性水(含二浴)。

酸浴的回收處理，傳統的工藝是閃蒸濃縮，冷卻結晶芒硝，再把芒硝焙燒成為無水硫酸鈉作產品出售，能耗高、設備多、故障多，硫酸鈉產率低；近幾年來新發展的閃蒸結晶技術，是在閃蒸過程中直接結晶硫酸鈉，不通過結晶芒硝的過程。比結晶、焙燒老工藝有很大進步。但是此工藝是在閃蒸基礎上的創新，閃蒸本身的流程長、設備多、效率低占地面積大、投資高等的缺點沒有得到解決。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種含硫酸及其鹽溶液的多效蒸發濃縮工藝、蒸發結晶工藝及裝置。本發明是撇開閃蒸工藝，根據含硫酸及其鹽溶液蒸發的特點，在多效蒸發技術基礎上進行創新，達到蒸汽消耗低、生產連續穩定、蒸發效率高、占地面積小、投資少等目的。本發明采用的技術手段如下：

一種含硫酸及其鹽溶液的多效蒸發濃縮結晶工藝，其基本的工藝特征是：“小溫差傳熱順流蒸發，二次蒸汽逐級串聯預熱、引酸浴為蒸發結晶載體、末效或末兩效蒸發結晶”。

(1)、發明小溫差傳熱的多效蒸發裝置，并設計順流蒸發流程，最大限度降低由于沸點升高造成的溫度差損失，這是能夠增加蒸發效數，大幅降低蒸汽消耗的關鍵。

通常的多效蒸發，傳熱溫差都在15～25度左右，多效蒸發的效數通常只能在2～4效之間，無法進一步降低蒸汽消耗。本發明用升級版降膜蒸發小溫差傳熱技術，設計成功6～8(±1)效蒸發裝置，可以在5～10度傳熱溫差情況下獲得較高傳熱系數，小溫差傳熱是可以增加蒸發效數的主要原因；設計順流蒸發工藝，可以把前1～4效蒸發器的沸點升降至最低，這是可以增加蒸發效數的第二原因。

(2)、用二次蒸汽逐級串聯預熱，最大限度地利用各級二次蒸汽熱量提高進液溫度，彌補了順流蒸發導致第一效大量進液，使升溫熱大幅增加、蒸發熱大幅減小使汽水比升高的重大缺點，這是使順流蒸發能夠實現降低蒸汽消耗的關鍵之二；

(3)、對于低濃度的酸性水、二浴蒸發，引酸浴為蒸發結晶載體，實現酸浴蒸發水量和析出硫酸鈉的總體平衡，解決了靠酸性水本身無法蒸發全部水分，無法析出全部硫酸鈉，無法連續生產的問題，這是實行酸性水回收的技術關鍵之三；

需要引入的酸浴量計算方法如下：

(A)結晶硫酸鈉所需蒸發量；W_j＝Y/0.453；

Y為酸性水流量中全部的硫酸鈉量；

(B)結晶硫酸鈉所需飽和液流量L_b＝W_j/0.15；

(C)酸性水生成的硫酸鈉飽和液流量：L₁＝L₀*(1-β₀)；

L₀為投入酸性水流量；