[发明专利]联碱法氯化铵蒸发工艺与设备

说明书

本发明涉及联碱（联产纯碱和氯化铵）过程中氯化铵生产的一种工艺方法与设备。该工艺是通过低压蒸汽作为热源对含氯化铵溶液（制碱母液）实施多效真空蒸发，使溶液中氯化铵浓度达到过饱和状态而结晶的过程。

本发明的设备涉及脱氨塔和蒸发器的结构与材质

通常的联碱过程采用冷冻工艺使含氯化铵母液温度下降，母液中氯化铵因溶解度下降呈过饱和状态而结晶。这种方法的弱点是制冷系统庞大，工艺流程长，运行电耗高。投资大而生产成本也高。

已知的一种热法氯化铵工艺（原理流程见附图5）是母液经过蒸发后将浓缩液放入一结晶器中冷却至30℃左右，使氯化铵在冷却过程中过饱和而结晶。这一蒸发工艺可使用联合循环热电厂的背压乏汽，并简化工艺流程，节省投资，减少电耗，同时降低生产成本，这一方法还将制碱原料由固体食盐扩展到卤水。但蒸发过程的高温（尤其是蒸发料液超过100℃的一效蒸发器）使设备腐蚀严重，即便采用某些特殊金属如不锈钢，超低碳不锈钢乃至钛材也很难保证设备有较长的使用寿命，且造价昂贵。另一个弱点是蒸发浓缩液冷却结晶时间长，料液循环量大，结晶器结构庞大，结晶器的轴流循环泵循环量大，耗电多。上述缺陷使热法氯化铵工艺的应用受到了限制。至今国内仍未实现热法氯化铵生产的工业化。

本发明的特点是改进上述热法氯化铵的工艺流程和蒸发结晶设备，使氯化铵蒸发工艺同时实现简化流程，节能和防腐的目的。使这一工艺真正进入工业应用。

本发明人发现，蒸汽直接冷凝传热可有效提高含氨母液温度并方便地采用防腐措施，使脱氨过程得以实现;通过工艺方法获得较高的真空度并将供给蒸发系统的蒸汽压力调低至0.15～0.20MPa，可使氯化铵蒸发过程的料液最高沸点降至100℃以下，由此可减轻热氯化铵溶液对金属设备的腐蚀，并使应用非金属复合材料或碳钢衬橡胶材料制作蒸发设备成为现实;通过三效顺流蒸发结晶流程的一效蒸发析盐，二效闪蒸浓缩，三效蒸发直接析铵（50～60℃）而不必另设冷析结晶器并降温至30℃以下再析铵，既能简化流程和设备，节省投资，又可减少母液冷析降温和循环升温再蒸发的能耗;一效蒸发器蒸汽供给压力的降低使实施蒸汽喷射泵以新鲜蒸气为动力对二次蒸汽加压循环使用成为可能。

本发明的目的是由以下方式实现的：

1、含氨母液（制碱母液）经与脱氨塔顶出口热氨气（NH₃）及三效蒸发结晶器加热蒸汽冷凝水换热回收热量，从脱氨塔上部液体分布器导入至填料层与塔下部注入蒸汽直接逆流传热，温度升至100℃左右，气态氨从塔顶引出，脱氨液流入塔底缓冲釜输往蒸发系统。脱氨塔由液体分布器，填料层，缓冲釜和塔体组成，该设备用来完成含氨母液的脱氨过程。这种蒸汽直接冷凝传热的脱氨塔不同于设有塔外供热再沸器的脱氨设备，避免了在热氨液的腐蚀下再沸器管子的经常损坏。液体分布器是与总管相接的多支管带小孔部件，液体借助压力从总管分配到各支管并由小孔喷出。填料层是由丝网波纹填料或孔板波纹填料做成的圆盘式规整填料层。根据传热传质要求设计为一层或数层。缓冲釜是一与塔体相接的中空容器，用于盛放脱氨液以利提升泵稳定输往蒸发系统。为减轻含氨液和热氨气的强烈腐蚀，脱氨塔整体（包括液体分布器，填料层，塔体及缓冲釜）可全部用非金属材料制作，缓冲釜和塔体也可用钢衬橡胶制作。