[发明专利]一水硫酸锌的连续蒸发结晶生产工艺及其节能方法

说明书

一水硫酸锌的连续结晶生产工艺及其节能方法，设备包括进料平衡罐、进料泵、预热器、加热器、除垢器、结晶器、强制循环泵、晶浆出料泵、晶浆増稠器、蒸汽冷凝水泵、冷凝器、冷凝器冷凝水泵、真空泵、机械蒸汽再压缩机、连续离心机、管道阀门、变频器、测量仪表、电线电缆、PLC程序控制及电控柜，其特征在于：结晶器与强制循环泵、加热器、除垢器四台设备串连形成环路，蒸汽机械再压缩机的压缩比为2.7。除垢器采用在线吸附除垢器，结晶器的汽液分离室的蒸发温度为80℃。结晶器的晶浆密度为2.0g/cm3，循环液在加热器中的进出口温差为5℃，加热蒸汽温度与蒸发温度的温差为25℃，加热器中循环液流速设计为2m/s。

技术领域

本发明涉及一水硫酸锌生产工艺，具体涉及一种工业生产一水硫酸锌的连续蒸发结晶及其节能方法。

背景技术

目前，国内工业生产一水硫酸锌都采用高能耗、高污染、高劳动强度的单效间歇蒸发结晶法，一水硫酸锌的国际名称为ZnSO4•H2O。其单效间歇蒸发结晶法：是由一台带加热盘管、带搅拌机的敞开常压结晶容器（图1），将杂质预处理好的未饱和的硫酸锌的水溶液流进该结晶容器中，未饱和的硫酸锌的水溶液密度为1.3-1.5 g/cm3，一边进料，一边加热蒸发，一边搅拌；盘管加热温度120℃-300℃，搅拌机搅拌速度30-80转/分，结晶器蒸发温度100℃；水加热后变成水蒸汽排入大气，溶液得到浓缩，当溶液的质量浓度超过45%，达到过饱和时，一水硫酸锌从溶液中析出在过饱和溶液中逐渐长大成晶体；采用搅拌使溶液的受热均匀，防止硫酸锌晶体沉淀与钙镁离子结垢；一锅的一水硫酸锌结晶生产需要10-20小时；当晶浆密度达到1.9-2.0 g/cm3时，将全部晶浆排放到离心机进行固液分离；排放完的结晶锅需进行人工除垢清理，再进行下一锅生产，此方法称单效间歇蒸发结晶法。单效间歇蒸发结晶法消耗的能量：蒸发1吨水需要大于1.1吨蒸汽或673kw的能量；二次蒸汽含有微量硫酸锌，直排空中污染环境；进料、液位、浓度、密度、排料、除垢、清洗需要人工操作；完成一锅的一水硫酸锌结晶作业，一水硫酸锌晶体的收率达到60-70%，30-40%的硫酸锌母液需回到前处理后再蒸发结晶；处理100m3/天的硫酸锌溶液，需要4台结晶锅同时生产。

近几十年来，有少数企业尝试采用三效或多效蒸发结晶法来制备一水硫酸锌，降低能耗。由于硫酸锌溶液的钙镁离子等微量元素复杂，最终由于设备易结垢，管道极易堵塞而不能实现工业生产。

同时，国际和国内将机械蒸汽再压缩（MVR）技术应用于蒸发和蒸发结晶,在有机盐和无机盐有很多成功案例。也有少数企业尝试采用机械蒸汽再压缩（MVR）技术蒸发结晶法制备一水硫酸锌，降低能耗。如专利申请号CN201110179313.4和专利申请号4CN201510802749.2，也因设备易结垢、不结晶等现象，不能实现工业生产。

专利申请号CN201110179313.4，专利申请名称为一种蒸发结晶法制备硫酸锌的工艺，其方法：在反应池中除去硫酸锌液中的铁、铜、钴杂质；将上述硫酸锌液通过进料泵将泵入板式换热器中进行预热，至硫酸锌液加热到80-95℃；将预热后的硫酸锌液送入到板式蒸发器中蒸发水分，得到浓缩液；将上述浓缩液与蒸发过程中产生的水蒸气一起送入到分离室进行结晶分离；冷却后得到含结晶水的硫酸锌；将上述含结晶水的硫酸锌通过干燥器干燥后得到一水硫酸锌。

该工艺还不成熟工艺。第一、该专利是采用板式降膜蒸发器，无论板式降膜蒸发器或管式降膜蒸发器，对硫酸锌溶液的蒸发浓缩会即刻导致加热器堵塞不能继续生产。第二、该专利具体实施方式里描述是采用蒸发浓缩后，冷却结晶得到多水硫酸锌晶体，经干燥器干燥后得到一水硫酸锌。从多水硫酸锌晶体到一水硫酸锌晶体需要溶解重结晶工艺，干燥器只是将晶体表面的水份烘干，达到商品晶体的干度，起不了重结晶的目的，显然该专利工艺是不能实现的。