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濃縮干燥一體機(jī)在氧化鎂生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-08-14 13:47:28點擊率：

　　摘要:干燥濃縮一體機(jī)是將化工工藝過程中的濃縮、結(jié)晶、分離、干燥、煅燒與除塵集為一體的集約裝置。文中列舉了其在無水氯化鈣生產(chǎn)中的應(yīng)用實例，并與常規(guī)工藝進(jìn)行了對比。結(jié)果表明這一裝置高效、可行。

　　關(guān)鍵詞：干燥濃縮一體機(jī)、濃縮、結(jié)晶、分離、干燥、煅燒、除塵

　　一、 概論

　　化工工藝過程從大的方面可分為三個單元，即：合成、分離和干燥。同時還包含濃縮、結(jié)晶、分離、干燥、煅燒、除塵等工藝細(xì)節(jié)。干燥濃縮一體機(jī)包含濃縮、結(jié)晶、分離、干燥、煅燒、除塵等工藝，也就是說合成后的物料直接進(jìn)入“干燥濃縮一體機(jī)”即可完成工藝的全部過程。

　　即：可將化工工藝三個單元中的后兩個單元合并到一起，將常規(guī)工藝的三個單元減少到兩個單元。干燥濃縮一體機(jī)可極大地縮短常規(guī)化工工藝的流程、提高了產(chǎn)品質(zhì)量、減少占地面積、提高設(shè)備利用率、改善工人勞動條件和操作環(huán)境、解決多種常規(guī)工藝的污染問題與設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕問題，是一套以濃縮、干燥為主體功能兼顧多項其它功能的、多功能集約化設(shè)備。該裝置用于純堿廢水生產(chǎn)無水氯化鈣生產(chǎn)工藝時，可一步完成無水氯化鈣的生產(chǎn)工藝過程。與常規(guī)工藝相比：生產(chǎn)噸產(chǎn)品無水氯化鈣可降低成本600元左右，同時實現(xiàn)了純堿廢水制無水氯化鈣的工藝自動化。

　　二、 濃縮干燥一體機(jī)的基本原理

　　干燥濃縮一體機(jī)是高效濃縮、噴霧干燥、懸浮煅燒和流體力學(xué)原理的 應(yīng)用成果，可將多種化工工藝中的濃縮與干燥等集于一體，極大地縮短工藝流程、提高了產(chǎn)品質(zhì)量、減少占地面積、提高設(shè)備利用率、改善工人勞動條件和操作環(huán)境、解決多種常規(guī)工藝的污染問題，是高效節(jié)能的化工模塊集成設(shè)備。

　　在化工工藝過程中濃縮、干燥是兩個重要的環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)現(xiàn)有的濃縮裝置根據(jù)被冷卻介質(zhì)的種類不同，可分為兩大類蒸發(fā)器：

　　(1)列管式蒸發(fā)器:可分為單效、雙效、多效等，該裝置是液體順管道壁以以膜的形式下流，管道外壁是高溫?zé)嵩?，通過冷熱交換使液體中的水以蒸氣形式脫除。

　　(2) 真空減壓濃縮器:在負(fù)壓條件下采用抽濾的方式將液體中的水以蒸氣形式去除。

　　上述兩種蒸發(fā)形式都是被蒸發(fā)介質(zhì)與容器直接接觸進(jìn)行熱能交換，在物料蒸發(fā)的過程中由于液體升溫，粒子運(yùn)動加速，因離子具有極性首先會被吸附于容器器壁表面，不同的物料會形成不同的結(jié)垢現(xiàn)象，必然會影響傳熱效率，這種現(xiàn)象是目前蒸發(fā)裝置不可克服的難題。

　　干燥方法目前有多種形式：如噴霧干燥、硫化床干燥、回轉(zhuǎn)爐、箱式干燥器等。根據(jù)不同的物料采取不同的干燥方式。

　　多種化工產(chǎn)品在合成時常會有幾種物料并存，根據(jù)各種物料溶解度的不同進(jìn)行物料分離和提純， 得到可溶性物料的濃度都非常低，如：在氧化鎂生產(chǎn)過程中有Mg(HCO)2、CaCO3、MgCO.3H2O、MgCO.Mg(OH)2四種物料共存，白云石碳化時要根據(jù)碳酸氫鎂溶解度是碳酸鈣的10萬倍，是三水碳酸鎂的790倍，是堿式碳酸鎂的5400倍，根據(jù)不同的溶解度分別將其分離，由于Mg(HCO)2在293K時其溶解度為120g/(100gH2O) ，所以溶液的 濃度為54.5% .由于極低的濃度造成干燥工藝采用多臺濃縮蒸發(fā)裝置串聯(lián)使用，使設(shè)備占地面積大、工藝流程冗長、設(shè)備動力配置大、熱能消耗高、容易造成設(shè)備跑冒滴漏、污染環(huán)境、工人操作環(huán)境差等問題。

　　為此焦作市絡(luò)德化工機(jī)械有限公司研制了集濃縮干燥等功能為一體的集約化裝備“干燥濃縮一體機(jī)”。

　　下面，以氯化鈣原料為例簡述“干燥濃縮一體機(jī)”的工作原理：

　　科學(xué)運(yùn)用現(xiàn)有干燥技術(shù)，實現(xiàn)技術(shù)原理與產(chǎn)品特點的有機(jī)結(jié)合，是擺在化工干燥行業(yè)面前的一項重要課題。經(jīng)過幾年的實驗和中試，我們在氯化鈣領(lǐng)域基本實現(xiàn)預(yù)期科研目標(biāo)，具備了規(guī)?；a(chǎn)的能力和條件。

　　其原理是：該裝置主要采用液體霧化濃縮與霧化干燥，體積為1㎝3的溶液，若將其分散成直徑為10μm的球形液滴，分散后相比，表面積增大1290倍，從而大大增大了蒸發(fā)表面，縮短了濃縮與干燥時間。氣液兩項間傳熱介質(zhì)的表面積大，液體顆粒在氣流中高速分散呈懸浮狀態(tài)，這樣使氣液兩項間的傳熱傳質(zhì)表面積大大增加。由于采用較高氣流速度，使得氣液兩項間的相對速度也較高，不僅使氣液兩項間具有較大的傳熱面積而且體積傳熱系數(shù)也較高，本煅燒系統(tǒng)的體積系數(shù)為2300~7000W/(m3.k)，是回轉(zhuǎn)爐干燥器的20～30倍。

　?、贊饪s過程：它改變了以往傳統(tǒng)的各種蒸發(fā)器、濃縮器被濃縮物料與換熱器器壁直接接觸容易結(jié)垢換熱效果差、維修頻繁、堵塞管道等不良現(xiàn)象，利用高溫氣流與霧化后的被濃縮物料直接接觸，使每個顆粒在相同截面具有完全相同的氣氛條件下瞬間完成物料的濃縮過程，該裝置可根據(jù)不同物料設(shè)定不同進(jìn)氣溫度，使被濃縮物料達(dá)到工藝指標(biāo)要求。

　?、诟稍锱c煅燒：改變了以往傳統(tǒng)的可溶性物料多效濃縮器加噴霧干燥的干燥方式。

　?、蹪饪s、干燥集成：將濃縮干燥集于一體，可將濃縮后的的液體熱量集中利用，流程短、利用率高、能耗低、成本低。由于采用高溫進(jìn)氣(可自由控制)，既可干燥物料，又可煅燒物料，尾氣溫度重新利用， 大限度地提高了煅燒產(chǎn)品的能耗利用率，該裝置尾氣排放溫度在60～100℃(根據(jù)產(chǎn)品需要控制)。

　　三、濃縮干燥一體機(jī)的特點

　　“干燥濃縮一體機(jī)”是集濃縮、結(jié)晶、分離、干燥、煅燒、除塵為一體的高效集約化設(shè)備。

　　⑴由于采用了噴霧濃縮可極大地提高設(shè)備產(chǎn)量、提高設(shè)備熱利用率、降低生產(chǎn)成本、提高熱能利用率。在無水氯化鈣生產(chǎn)中節(jié)能達(dá)到57.6%。

　?、铺岣吡水a(chǎn)品質(zhì)量：用于無水氯化鈣生產(chǎn)時，可使無水氯化鈣的白度達(dá)到92以上，純度達(dá)到99.1%。

　?、墙档土松a(chǎn)成本。如純堿廢液濃度很低，大約在10-12%，加工成無水氯化鈣產(chǎn)品需要蒸發(fā)88-90%的水分，，每噸消耗41441.4兆焦耳能量，消耗標(biāo)準(zhǔn)煤1.414噸，折合干燥成本達(dá)到1100元左右，設(shè)備可將純堿行業(yè)大量排放的污水直接轉(zhuǎn)變成高品質(zhì)的無水氯化鈣，同時將生產(chǎn)能耗降低57.6%，使處理廢水的成本大大降低，與傳統(tǒng)工藝相比，生產(chǎn)無水氯化鈣產(chǎn)品的成本降低到二水氯化鈣同等的水平上，僅為約600公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，折合能量17581.2兆焦耳，干燥成本不足500元，噸產(chǎn)品利潤新增610元。

　?、仍O(shè)備易損件少，生產(chǎn)運(yùn)行過程中維修率低，費用少。

　?、勺詣踊潭蕊@著提高，易于流水作業(yè)，實行規(guī)?；a(chǎn)。

　　四、工藝流程

　　該工藝流程圖如下(虛線為干燥氣體走向，實線為液體走向)

　　1、堿液廢水工藝圖

　　分離后儲存罐

　　絡(luò)德法分離器

　　水蒸汽排空

　　高壓引風(fēng)機(jī)

　　成品工業(yè)鹽

　　高壓泵

　　絡(luò)德濃縮裝置

　　成品無水氯化鈣

　　高效旋風(fēng)分離

　　高壓泵

　　堿液廢水暫存罐

　　煤氣發(fā)生爐

　　絡(luò)德法煅燒塔

　　其工藝流程簡述如下：

　　將堿廠流出的氨堿廢液存于儲存罐中，在高壓水泵的作用下，連續(xù)不斷將氨堿廢液打入“逆流式閃速氣流噴霧塔”，在“逆流閃速式噴霧塔”中迅速將氯化鈣與氯化鈉的混合水溶液濃度提高到45%左右，落入濃縮塔底部集液槽中(由于氯化鈣溶解比氯化鈉的溶解度大100倍左右，此時氯化鈉幾乎全部析出。)，然后由水泵將濃縮后的混合溶液送入絡(luò)德法組合式旋液分離器中，經(jīng)旋液分離后的逆流為純凈的氯化鈣溶液，進(jìn)入氯化鈣溶液暫存罐，底流為氯化鈉固體，進(jìn)入氯化鈉食鹽儲罐，經(jīng)包裝得到工業(yè)級食鹽，返回堿廠作為堿廠原料使用 (生產(chǎn)每噸無水氯化鈣可得到工業(yè)食鹽500㎏)。

　　由高壓泵將氯化鈣溶液暫存罐中的45%濃度的氯化鈣溶液連續(xù)打入 “順流閃速式噴霧塔”中，在“順流閃速式噴霧塔”中，迅速將高純氯化鈣水溶液濃縮蒸發(fā)并脫去結(jié)構(gòu)水，隨著來自高溫?zé)嵩吹臒釟饬鬟M(jìn)入高效收粉器，經(jīng)高效收粉器收集、經(jīng)連續(xù)閉風(fēng)器、經(jīng)包裝，既得高純無水氯化鈣產(chǎn)品。經(jīng)高效收粉器后的高溫尾氣在高負(fù)壓風(fēng)機(jī)的作用下，進(jìn)入“逆流閃速式噴霧塔”中，濃縮氯化鈣原溶液，濃縮后的氣體經(jīng)高壓引風(fēng)機(jī)后排入大氣，完成全部工藝過程。

　　五、濃縮干燥一體機(jī)的社會經(jīng)濟(jì)效益

　　該設(shè)備可將純堿行業(yè)大量排放的污水直接轉(zhuǎn)變成高品質(zhì)的無水氯化鈣，同時將生產(chǎn)能耗降低57.6%，使處理廢水的成本大大降低，與傳統(tǒng)工藝相比，生產(chǎn)無水氯化鈣產(chǎn)品的成本降低到二水氯化鈣同等的水平上，僅為約600公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，折合能量17581.2兆焦耳，干燥成本不足500元，噸產(chǎn)品利潤新增610元，新增價值甚至超過純堿行業(yè)本身的利潤，使大規(guī)模利用純堿廢水生產(chǎn)無水氯化鈣成為可能，也從根本上消除了氯堿行業(yè)健康發(fā)展的環(huán)境制約因素。根據(jù)測算，該技術(shù)設(shè)備在純堿廠全部推廣后，每年可使氯化鈣行業(yè)降低能耗100多億元，減少用煤1500萬噸，并可每年減少純堿污水排放1.2億立方米。

　　以青海堿業(yè)有限公司為例，該公司達(dá)產(chǎn)后,年生產(chǎn)純堿180萬噸,排放污水1440萬方,如果采用本裝置將廢水全部生產(chǎn)成無水氯化鈣,不僅可大量減少污水排放,而且每年增加空氣中的水分含量1267萬方,每月106萬方,每天增加3.5萬方,極大地增加空氣濕度,改變小氣候,為青海氣候環(huán)境改善做貢獻(xiàn)。

　　六、結(jié)束語

　　濃縮干燥一體機(jī)的誕生，其直接意義是顯著降低了無水氯化鈣的生產(chǎn)成本，使純堿行業(yè)副產(chǎn)的氯化鈣水溶液得以大量有效利用，使大規(guī)模利用純堿廢水生產(chǎn)無水氯化鈣成為可能，也從“經(jīng)濟(jì)效益”這個“根本”上消除了氯堿行業(yè)健康發(fā)展的環(huán)境制約因素。如果把它放到一個更大的環(huán)境背景下論述，在當(dāng)前能源緊張的特定環(huán)境下，則具有了更大更深遠(yuǎn)的意義。那就是如果把這套設(shè)備的應(yīng)用研究堅持不懈地做下去，可能對氯化鎂、燒堿等許多成品母液濃度較低的基礎(chǔ)工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)產(chǎn)生較大的影響，使我國乃至世界的化工原料生產(chǎn)成本普遍降低，從而對我們每一個人的生活都產(chǎn)生一定的積極意義。

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