[其他]氧化铝生产中预防蒸发器加热管结垢的方法

说明书

本发明属于氧化铝生产的蒸发技术，是采用拜尔法，特别是采用拜尔-烧结联合法生产氧化铝，蒸发含有碳酸钠，硫酸钠和二氧化硅三种有害杂质均较多的种分母液时，预防蒸发器加热管结垢的方法。

在氧化铝生产中，蒸发是为了保持生产系统的水量平衡，使种分母液浓缩到符合拜尔法溶出要求的苛性氧化钠（以Na20K表示，下同）浓度，同时，排除在生产过程中积累的有害杂质，如硫酸钠、碳酸钠、二氧化硅等。

目前我国氧化铝厂使用最多的蒸发装置，是外加热式管内沸腾自然循环蒸发器，和三效错流（又称混流）加料流程，并可以Ⅱ-Ⅲ-Ⅰ和Ⅲ-Ⅰ-Ⅱ两种流程交替调换操作。这种蒸发器的结构示意图见附图1，待蒸发的料液在加热室（3）内被蒸汽间接加热，并在加热管内开始沸腾，沸腾时，从料液中析出的结晶积结在加热管壁上形成结垢。这种蒸发器每8小时要调换一次加料流程，用低浓度料液去清洗加热管结垢，5～7天要用热水煮罐一次，25～30天要用化学法洗罐一次，因为结垢严重，故蒸发效率很低。

为了提高蒸发效率，近来在联合法氧化铝厂中，将拜尔法和烧结法两部分种分溶液分开，分别进行蒸发后再汇合，借以避免或减少含碳酸钠和硫酸钠较多的烧结法种分溶液污染拜尔法溶液，为蒸发拜尔法种分母液采用前述的外加热式管内沸腾自然循环蒸发器，和四效逆流操作及三级自蒸发器的两段蒸发流程创造条件。实践证明，与三效错流流程比较，这种流程的加热管结垢程度较轻，但因蒸发器的结构未改变，所以加热管结垢特别是硅渣（二氧化硅在铝酸钠溶液中生成Na₂o·Al₂o_3·1·7Sio₂·nH₂o固相称钠铝硅渣，简称硅渣，下同）结垢仍然相当严重，尽管能耗和成本降低，生产能力提高，但带来的不良后果是氧化铝的生产流程大大加长，工艺复杂化。

近十多年来，欧洲许多拜尔法氧化铝厂采用降膜蒸发器，和五效逆流操作及四级自蒸发器的两段蒸发流程。采用这种蒸发器，蒸发前须预先对溶液进行深度脱硅处理以防硅渣管垢，采用两段蒸发，使碳酸钠结晶移至蒸发器外。其缺点是流程较复杂，且不适合蒸发含硫酸钠较多的种分母液。

美国专利4256536号（一九八一年三月十七日公布）提出一种可用于氧化铝厂的新型蒸发器。这种蒸发器的外壳是一个立式园筒形容器，筒体上部是蒸发室，中间是加热室，下部是料液室。在蒸发室内紧靠加热室上管板板面的中心部位，垂直安设一个沸腾室。在蒸发室内穿过沸腾室和下部料液室，垂直安设一块隔板，把蒸发器纵向分成两半，每一半里均有低浓度料液和高浓度料液自成系统地独立循环。这种蒸发器的优点是，可利用低浓度料液去清洗高浓度料液加热管中产生的结垢，而不需停止蒸发器的运行。其缺点是对不溶于低浓度料液中的硅渣管垢，仍须用化学法才能清除。

制盐、制碱及化工行业的长期实践证明，当蒸发器的料液中固体结晶物含量小于15%，在采用外加热式管外沸腾强制循环蒸发器的条件下，可以做到加热管内长期不产生易溶性（即易溶解于热水中）结垢（如氯化钠、氯化钾、硫酸钠等），也不需用热水煮罐。氧化铝厂蒸发器的料液中固体结晶物（包括碳酸钠、硫酸钠和硅渣晶种在内）含量，一般为4～7%，最多不超过10%。根据制盐、制碱及化工等行业的经验，在氧化铝生产中，如能采用外加热式管外沸腾强制循环蒸发器，定能有效地预防蒸发器加热管生成碳酸钠和硫酸钠结垢。

综上所述，目前氧化铝厂的种分母液蒸发工序中，尚未找到一种既可简化氧化铝的生产流程，又能同时预防硫酸钠、碳酸钠和硅渣三种杂质在加热管内结垢的方法，致使蒸发效率低下，蒸发工序成为氧化铝生产中的薄弱环节。

本发明的目的，是在氧化铝生产中采用一种新的能预防蒸发器加热管结垢的蒸发方法。使用这种方法，在种分母液蒸发过程中，可同时预防硫酸钠、碳酸钠和硅渣三种杂质在蒸发器加热管内结垢，即尽量使垢物从加热管壁面上引出来，又可简化和缩短氧化铝的生产流程。在蒸发过程中，可把析出的硫酸钠结晶和碳酸钠结晶分开，以便采用路布兰法充分回收硫酸钠中的碱，减少碱的化学损失，还可实现五效蒸发器组，降低能耗和成本。

本发明采用外加热式管外沸腾强制循环蒸发器和五效错流加料流程，可有效地预防加热管产生易溶性的硫酸钠和碳酸钠结垢。在蒸发器的料液中采用添加硅渣晶种的方法，可预防和大大减缓加热管生成难溶性（即不溶于热水）的硅渣结垢。