燒堿溶液的蒸發(fā)和固堿的生產(chǎn)

在燒堿溶液的蒸發(fā)和固堿的生產(chǎn)，如何選用濃堿液下泵和熔鹽液下泵，直接影響降膜法制固堿流程熱利用。

隔膜法電解液含NaOH約10~20%,含NaCl16~18%,需要經(jīng)過濃縮,并分離氯化鈉,

使堿濃度提高到30%或42%才成為商品燒堿水銀法和離子交換膜法獲得的燒堿溶液純度都較高,氯化鈉含量低。水銀法電解液中含NaOH已達50%左右,所以不必進行濃縮;從離子交換膜電解槽內(nèi)流出的陰極液,含NaOH20~40%,可直接作為高純燒堿使用,也可根據(jù)需要進行蒸發(fā)濃縮

隔膜法電解液的蒸發(fā)常在多效蒸發(fā)器中進行,采用多效蒸發(fā)器的目的,是為了減少加熱蒸汽的耗量,目前國內(nèi)大多采用雙效順流和三效順流流程,圖4-24為三效四體兩段順流蒸發(fā)流程。兩段蒸發(fā)是指電解液經(jīng)過兩次蒸濃,第一次從含NaOH約10%濃縮至25~30%,第二次進一步濃縮至42%,順流是指堿液與蒸汽的走向相同。三效是指第一次蒸發(fā)是由1、2、3三級蒸發(fā)串聯(lián)的;四體是指三級蒸發(fā)串聯(lián)由四個蒸發(fā)器組成,其中一效為兩個蒸發(fā)器井聯(lián)電解工序來的電解堿液用泵送往預(yù)熱器預(yù)熱后進入一效蒸發(fā)器。堿液從一效蒸發(fā)器出來后依次進入二效、三效燕發(fā)器,進入三效蒸發(fā)器時,堿液濃度已達23~25%并析出大部分食鹽,出三效蒸發(fā)器的堿液用泵輸送至傾析器,使氯化鈉沉降溢流的澄清堿液送至中間堿液貯槽,以備進一步濃縮,傾析器中增稠的晶漿送往離心機分離,分離出母液也送往中間堿液貯槽分出的氯化鈉用水化成鹽水,送往鹽水精制工序澄清的中間堿液連續(xù)送入濃效蒸發(fā)器,進一步濃縮,使NaOH濃度達到42%,濃堿液送入貯槽沉降出氯化鈉后即可作為液堿產(chǎn)品。

送往一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽約為0.5MPa,一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次燕汽,分別送至二效蒸發(fā)器與濃效蒸發(fā)器的加熱室。二效的二次蒸汽送至三效蒸發(fā)器的加熱室。三效和濃效的二次蒸汽進入捕沫器分出夾帶的堿液,再進入大氣冷凝器,通常三效和濃效蒸發(fā)器在0.0866~0.0907MPa真空度下操作國內(nèi)采用三效順流流程,將10~12%的隔膜法電解液濃縮至40%約需耗汽3.5t•t-1(堿),而國外采用三效或四效逆流強制循環(huán)工藝,用以生產(chǎn)50%液堿汽耗僅為2.8~30或2.0t•t-l(堿)。汽耗是蒸發(fā)工序的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)因此降低蒸汽消耗十分重要將液堿濃縮成固體燒堿必須在高溫下進行,而高溫濃縮對材質(zhì)的腐蝕嚴(yán)重,目前工業(yè)上采用直接火加熱和降膜法制固堿直接火加熱制固堿的方法是在很厚的鑄鐵鍋中熬濃堿液,將水份全部驅(qū)出而得到固堿,這種生產(chǎn)方法工藝落后、生產(chǎn)能力低、勞動條件差、熱利用率低,但設(shè)備簡單、操作容易,所以我國目前還有一些工廠采用。

降膜法制固堿是利用降膜蒸發(fā)器將濃堿濃縮熔融至脫水接近完全。降膜法制固堿的流程如圖4-25所示。從蒸發(fā)來的濃堿液進入堿液貯槽后用堿液泵送至高位槽,依靠位差依次經(jīng)過預(yù)熱器及預(yù)蒸發(fā)器。預(yù)蒸發(fā)器出口堿液被提濃到60%左右,流入濃堿中間槽,經(jīng)泵送至高位槽后,流入降膜蒸發(fā)器,被加熱和脫水后以熔融狀態(tài)進入分離器分出水汽,熔堿送入片堿機,經(jīng)冷卻水間接冷卻后,切成片堿作為成品

預(yù)熱器及預(yù)蒸發(fā)器的熱源為0.5MPa的燕汽,降膜蒸發(fā)器中的堿液由熔鹽加熱,熔鹽由三種硝鹽(KNH353%NaNO:40%、NaNO37%)組成,熔鹽槽中的熔鹽經(jīng)泵送入管式爐,用燃料燃燒加熱到520℃后,送入降膜蒸發(fā)器,然后再經(jīng)分離器的夾套回流至熔鹽槽,如此反復(fù)循環(huán)使用。

降膜法設(shè)備一般為鎳制,高溫濃堿中含氯化鈉及氯酸鹽,為防止對鎳制設(shè)備的腐蝕,常加入蔗糖以除去堿液中的氯酸鹽接水噴射器成品堿包裝

堿液貯槽;2一堿液泵:3一堿液高位槽:4一預(yù)熱器:5一預(yù)蒸發(fā)器:6一濃堿中間槽:7一濃堿液下泵;8一濃堿高位槽9一降膜蒸發(fā)器:10一熔堿分離器:11一片堿機:12-熔鹽貯槽:13-熔鹽液下泵:14曾式爐:15-空氣預(yù)熱器

降膜法制固堿流程熱利用率高、勞動條件好,便于實現(xiàn)自動化操作,目前新建工廠都采用降膜法制固堿新流程電解法制燒堿具有原料易得且生產(chǎn)工藝流程較短的特點,但此法的問題亦甚突出,主要有:(1)能源消耗主要是用電量大。因此必須重視選用先進設(shè)備,提高電解槽的電能效率和液堿蒸發(fā)熱能的利用率,來降低燒堿的電耗和蒸汽的消耗。(2)氧與堿的平衡。電解食鹽水溶液時,按固定質(zhì)量比例(1:0.85)同時產(chǎn)出燒堿和氯氣,而市場對二者的需求不一定符合此比率,因此出現(xiàn)了燒堿和氯氣的供需平衡問題。(3)腐蝕和污染。氰堿產(chǎn)品如燒堿、鹽酸等具有強腐蝕性;生產(chǎn)過程中所用石棉、汞、含氯廢氣等都可能對環(huán)境造成污染,因此防止腐蝕和環(huán)境污染是氯堿工業(yè)的又一課題。