一种蒸汽梯级循环布置的硝钠盐生产系统的制作方法

本实用新型属于硝钠盐制备领域，尤其涉及一种蒸汽梯级循环布置的硝钠盐生产系统。

背景技术：

硝酸钠和亚硝酸钠是重要的工业原料。目前，硝钠盐行业生产过程中，一般以氨氧化方法生产原料气，进行碱吸收得到中和液，再经过蒸发、转化、分离及干燥等处理工段，得到合格的亚硝酸钠和硝酸钠产品。在目前现有的生产过程中，双效蒸发技术被广泛应用于硝钠盐生产过程，其蒸汽一部分由氨氧化反应热量经余热锅炉产生，另一部分蒸汽由其它途径供给，由于技术先进性较差，氨氧化过程中产生的大量余热未能得到有效回收利用，虽然通过余热锅炉产生蒸汽，但是蒸汽未能得到有效利用，因此国内现有硝钠盐行业普遍存在蒸汽耗量高、废水排放量大等问题。

专利cn103848443a虽然公开了一种硝酸钠/亚硝酸钠生产蒸汽自给系统，其蒸发流程依旧采用两效蒸发技术，通过利用反应热发生蒸汽、一效蒸发蒸汽冷凝液预热中和液等手段，实现生产蒸汽自给自足，但是依然存在二效加热蒸汽凝液热量由冷却水带走而未得到充分利用，两效蒸发技术能耗较高等不足之处。专利cn102491375a公开一种改进的生产硝酸钠的生产方法，通过带有外循环加热器的与蒸发器回收利用一效蒸发器产生的一次蒸汽冷凝水的余热，节省了能源，该技术也是基于二效蒸发改进，同样，二效蒸发器产生的二次蒸汽冷凝水余热也未得到充分利用。cn204891247u公开了一种硝酸钠溶液蒸发结晶设备，采用压缩机压缩冷却结晶器排放出的二次蒸汽，使用压缩后的二次蒸汽作为加热蒸汽，实现无需生蒸汽加热、无需冷凝设备，降低能耗。但该过程使用了压缩机，其需要一定电能，另外使用压缩机动设备增加了设备投入以及运行操作复杂性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种蒸汽梯级循环布置的硝钠盐生产系统，其利用硝钠盐过程中产生的蒸汽，使系统蒸汽和水达到平衡，实现节能减排目的。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种蒸汽梯级循环布置的硝钠盐生产系统，包括通过烟气管道依次连通的氨氧化反应器、余热锅炉、省煤器和碱吸收系统，与所述碱吸收系统通过料液管道依次连通的中和液预热器、中和段多效蒸发器、亚钠结晶装置、转化器、转化液预热器、转化段多效蒸发器和硝钠结晶装置，还包括脱盐脱氧水槽、溶碱装置、冷凝器和抽真空装置；

所述转化器上设置有亚钠进口、硝钠进口、硝酸进口和硝钠出口；

所述亚钠结晶装置包括亚钠闪蒸换热器和亚钠结晶器；所述硝钠结晶装置包括硝钠闪蒸换热器和硝钠结晶器；所述亚钠结晶器和所述硝钠结晶器结构相同，均包括料液出口、闪蒸循环出口、晶体料出口、闪蒸循环入口和料液进口；所述亚钠结晶器的闪蒸循环出口与所述亚钠闪蒸换热器的进料口相连通，所述亚钠闪蒸换热器的出料口与所述亚钠结晶器的闪蒸循环入口相连通；所述硝钠结晶器的闪蒸循环出口与所述硝钠闪蒸换热器的进料口相连通，所述硝钠闪蒸换热器的出料口与所述硝钠结晶器的闪蒸循环入口相连通；

所述亚钠结晶器料液出口与所述转化器的亚钠进口相连通；所述转化器的硝钠出口与所述转化液预热器的进料口相连通；所述硝钠结晶器的料液出口与所述转化器的硝钠进口相连通；

所述中和段多效蒸发器和所述转化段多效蒸发器均设置有总蒸汽入口和总蒸汽出口；

所述冷凝器上设置有2个蒸汽进口，凝水出口和抽真空口；所述抽真空口与所述抽真空装置相连通；

所述溶碱装置上设置有进水口和碱液出口；所述碱吸收系统上设置有碱液入口；

所述脱盐脱氧水槽上设置有水入口和水出口；所述脱盐脱氧水槽上的水出口与省煤器的冷水入口相连通，所述省煤器的热水出口与所述余热锅炉的热水入口相连通；所述余热锅炉的生蒸汽出口分别与所述中和段多效蒸发器的总蒸汽入口和所述转化段多效蒸发器的总蒸汽入口相连通；

所述中和段多效蒸发器的总蒸汽出口与所述亚钠闪蒸换热器的蒸汽入口相连通；所述转化段多效蒸发器的总蒸汽出口与所述硝钠闪蒸换热器的蒸汽入口相连通；

所述亚钠闪蒸换热器的蒸汽出口和所述硝钠闪蒸换热器的蒸汽出口分别与所述冷凝器上相对应的蒸汽进口相连通；

所述溶碱装置的碱液出口与所述碱吸收系统的碱液入口相连通。

进一步的，所述中和段多效蒸发器和所述转化段多效蒸发器均包括至少3效蒸发器。

进一步的，所述中和段多效蒸发器和所述转化段多效蒸发器均为3效蒸发器；

所述中和段多效蒸发器包括按物料流动方向通过料液管道依次连通的亚钠第一效蒸发器、亚钠第二效蒸发器和亚钠末效蒸发器；所述转化段多效蒸发器包括按物料流动方向通过料液管道依次连通的硝钠第一效蒸发器、硝钠第二效蒸发器和硝钠末效蒸发器；

所述亚钠第一效蒸发器的入料口与所述中和液预热器的出料口相连通；所述亚钠末效蒸发器的排料口与所述亚钠结晶器的料液进口相连通；硝钠第一效蒸发器的入料口与所述转化液预热器的出料口相连通；所述硝钠末效蒸发器的排料口与所述硝钠结晶器的料液进口相连通；

所述亚钠第一效蒸发器的蒸汽入口为所述中和段多效蒸发器的总蒸汽入口，所述亚钠第一效蒸发器的二次蒸汽出口与所述亚钠第二效蒸发器的蒸汽入口相连通；所述亚钠第二效蒸发器的二次蒸汽出口与所述亚钠末效蒸发器的蒸汽入口相连通，所述亚钠末效蒸发器的二次蒸汽出口为所述中和段多效蒸发器的总蒸汽出口；

所述硝钠第一效蒸发器的蒸汽入口为所述转化段多效蒸发器的总蒸汽入口，所述硝钠第一效蒸发器的二次蒸汽出口与所述硝钠第二效蒸发器的蒸汽入口相连通；所述硝钠第二效蒸发器的二次蒸汽出口与所述硝钠末效蒸发器的蒸汽入口相连通，所述硝钠末效蒸发器的二次蒸汽出口为所述转化段多效蒸发器的总蒸汽出口。

更进一步的，所述亚钠第一效蒸发器的蒸汽凝液出口和硝钠第一效蒸发器的蒸汽凝液出口分别与所述中和液预热器的热源介质入口相连通；

所述亚钠第二效蒸发器的蒸汽凝液出口和硝钠第二效蒸发器的蒸汽凝液出口分别与所述转化液预热器的热源介质入口相连通。

更进一步的，所述亚钠末效蒸发器的蒸汽凝液出口、所述硝钠末效蒸发器的蒸汽凝液出口、所述冷凝器的凝水出口和所述转化液预热器的冷源介质出口分别与所述溶碱装置的进水口相连通。

更进一步的，所述中和液预热器的冷源介质出口与所述脱盐脱氧水槽的水入口相连通。

更进一步的，所述溶碱装置为溶碱水槽。

进一步的，还包括通过料液管道依次连通的亚钠离心机和亚钠干燥器，以及通过料液管道依次连通的硝钠离心机和硝钠干燥器；所述亚钠结晶器的晶体料液出口与亚钠离心机的进料口通过料液管道相连通；所述硝钠结晶器的晶体料液出口与硝钠离心机的进料口通过料液管道相连通。

进一步的，所述氨氧化反应器上设置有氨气入口管道、空气入口管道和烟气出口。

与现有技术相比，本实用新型的优点为：

本实用新型通过合理布置硝钠盐生产过程中蒸汽和水循环管路，使蒸汽品级实现梯级布置，提高了各级蒸汽利用效率，减少生蒸汽耗量，使硝钠盐生产过程中蒸汽能够自给自足，减少废水排放，具有较高的经济效益和社会环保效益，达到了最大限度的节能的作用；本实用新型通过回收蒸汽凝液，并利用凝液自带低温热进行化碱，实现了水网络的封闭循环，减少脱盐脱氧水供给，过程中只需补充少量由于真空系统损失水外，无须外供水资源，实现了节水的作用；本实用新型采用2套三效蒸发器，不仅使蒸汽耗量下降，另外，三效蒸发之间操作弹性大，溶液浓度控制方便，装置不易结垢，明显延长蒸发器作业周期。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的系统结构图；

在图中：1、氨氧化反应器，2、余热锅炉，3、省煤器，4、碱吸收系统，5、中和液预热器，6、亚钠第一效蒸发器，7、亚钠第二效蒸发器，8、亚钠末效蒸发器，9、亚钠闪蒸换热器，10、亚钠结晶器，11、转化器，12、转化液预热器，13、硝钠第一效蒸发器，14、硝钠第二效蒸发器，15、硝钠末效蒸发器，16、硝钠闪蒸换热器，17、硝钠结晶器，18、脱盐脱氧水槽，19、溶碱装置，20、冷凝器，21、抽真空装置；22、烟气管道，23、料液管道，24、亚钠小循环出料管，25、亚钠小循环入料管，26、硝钠小循环出料管，27、硝钠小循环入料管，28、流水管道，29、热水管道，30、生蒸汽主管道，31、生蒸汽支管道，32、中和段蒸汽排气管道，33、转化段蒸汽排气管道，34、蒸汽回收管道，35、碱液管道，36、亚钠一效蒸汽管道，37、亚钠二效蒸汽管道，38、硝钠一效蒸汽管道，39、硝钠二效蒸汽管道，40、一效凝液分支管道，41、一效凝液主管道，42、二效凝液分支管道，43、二效凝液主管道，44、凝水回收分支管道，45、凝水回收主管道，46、凝水回收管道，50、氨气入口管道，51、空气入口管道，52、硝酸进口，53、亚钠离心机，54亚钠干燥器，55、硝钠离心机，56、硝钠干燥器，57、循环管道。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细的叙述。

如图1所示的一种蒸汽梯级循环布置的硝钠盐生产系统一个实施例，包括通过烟气管道22依次连通的氨氧化反应器1、余热锅炉2、省煤器3和碱吸收系统4，与所述碱吸收系统4通过料液管道23依次连通的中和液预热器5、中和段多效蒸发器、亚钠结晶装置、转化器11、转化液预热器12、转化段多效蒸发器和硝钠结晶装置，还包括脱盐脱氧水槽18、溶碱装置19、冷凝器20和抽真空装置21；

所述转化器11上设置有亚钠进口、硝钠进口、硝酸进口52和硝钠出口；

所述亚钠结晶装置包括亚钠闪蒸换热器9和亚钠结晶器10；所述硝钠结晶装置包括硝钠闪蒸换热器16和硝钠结晶器17；所述亚钠结晶器10和所述硝钠结晶器17结构相同，均包括料液出口、闪蒸循环出口、晶体料出口、闪蒸循环入口和料液进口；所述亚钠结晶器10的闪蒸循环出口与所述亚钠闪蒸换热器9的进料口通过亚钠小循环出料管24相连通，所述亚钠闪蒸换热器9的出料口与所述亚钠结晶器10的闪蒸循环入口通过亚钠小循环入料管25相连通；所述硝钠结晶器17的闪蒸循环出口与所述硝钠闪蒸换热器16的进料口通过硝钠小循环出料管26相连通，所述硝钠闪蒸换热器16的出料口与所述硝钠结晶器17的闪蒸循环入口通过硝钠小循环入料管27相连通；

所述亚钠结晶器10料液出口与所述转化器11的亚钠进口相连通；所述转化器11的硝钠出口与所述转化液预热器12的进料口相连通；所述硝钠结晶器17的料液出口与所述转化器11的硝钠进口通过循环管道57相连通；

所述中和段多效蒸发器和所述转化段多效蒸发器均设置有总蒸汽入口和总蒸汽出口；

所述冷凝器20上设置有2个蒸汽进口，凝水出口和抽真空口；所述抽真空口与所述抽真空装置21相连通；

所述溶碱装置19上设置有进水口和碱液出口；所述碱吸收系统4上设置有碱液入口；

所述脱盐脱氧水槽18上设置有水入口和水出口；所述脱盐脱氧水槽18上的水出口与省煤器3的冷水入口通过流水管道28相连通，所述省煤器3的热水出口与所述余热锅炉2的热水入口通过热水管道29相连通；所述余热锅炉2的生蒸汽出口分别与所述中和段多效蒸发器的总蒸汽入口和所述转化段多效蒸发器的总蒸汽入口通过生蒸汽主管道30和相对应的生蒸汽支管道31相连通；

所述中和段多效蒸发器的总蒸汽出口与所述亚钠闪蒸换热器9的蒸汽入口通过中和段蒸汽排气管道32相连通；所述转化段多效蒸发器的总蒸汽出口与所述硝钠闪蒸换热器16的蒸汽入口通过转化段蒸汽排气管道33相连通；

所述亚钠闪蒸换热器9的蒸汽出口和所述硝钠闪蒸换热器16的蒸汽出口分别与所述冷凝器20上相对应的蒸汽进口通过蒸汽回收管道34相连通；

所述溶碱装置19的碱液出口与所述碱吸收系统4的碱液入口通过碱液管道35相连通。

进一步的，所述中和段多效蒸发器和所述转化段多效蒸发器均包括至少3效蒸发器。

作为本实用新型一种蒸汽梯级循环布置的硝钠盐生产系统的一个优选实施例，所述中和段多效蒸发器和所述转化段多效蒸发器均为3效蒸发器；

所述中和段多效蒸发器包括按物料流动方向通过料液管道23依次连通的亚钠第一效蒸发器6、亚钠第二效蒸发器7和亚钠末效蒸发器8；所述转化段多效蒸发器包括按物料流动方向通过料液管道23依次连通的硝钠第一效蒸发器13、硝钠第二效蒸发器14和硝钠末效蒸发器15；

所述亚钠第一效蒸发器6、亚钠第二效蒸发器7、亚钠末效蒸发器8、硝钠第一效蒸发器13、硝钠第二效蒸发器14和硝钠末效蒸发器15结构相同，均设置有入料口、排料口，蒸汽入口、二次蒸汽出口和蒸汽凝液出口，

所述亚钠第一效蒸发器6的入料口与所述中和液预热器5的出料口相连通；所述亚钠末效蒸发器8的排料口与所述亚钠结晶器10的料液进口相连通；硝钠第一效蒸发器13的入料口与所述转化液预热器12的出料口相连通；所述硝钠末效蒸发器15的排料口与所述硝钠结晶器17的料液进口相连通；

所述亚钠第一效蒸发器6的蒸汽入口为所述中和段多效蒸发器的总蒸汽入口，所述亚钠第一效蒸发器6的二次蒸汽出口与所述亚钠第二效蒸发器7的蒸汽入口通过亚钠一效蒸汽管道36相连通；所述亚钠第二效蒸发器7的二次蒸汽出口与所述亚钠末效蒸发器8的蒸汽入口通过亚钠二效蒸汽管道37相连通，所述亚钠末效蒸发器8的二次蒸汽出口为所述中和段多效蒸发器的总蒸汽出口；

所述硝钠第一效蒸发器13的蒸汽入口为所述转化段多效蒸发器的总蒸汽入口，所述硝钠第一效蒸发器13的二次蒸汽出口与所述硝钠第二效蒸发器14的蒸汽入口通过硝钠一效蒸汽管道38相连通；所述硝钠第二效蒸发器14的二次蒸汽出口与所述硝钠末效蒸发器15的蒸汽入口通过硝钠二效蒸汽管道39相连通，所述硝钠末效蒸发器15的二次蒸汽出口为所述转化段多效蒸发器的总蒸汽出口。本实用新型中亚钠指亚硝酸钠，硝钠指硝酸钠。

进一步的，所述亚钠第一效蒸发器6的蒸汽凝液出口和硝钠第一效蒸发器13的蒸汽凝液出口分别通过相对应的一效凝液分支管道40和一效凝液主管道41与所述中和液预热器5的热源介质入口相连通；

所述亚钠第二效蒸发器7的蒸汽凝液出口和硝钠第二效蒸发器14的蒸汽凝液出口分别通过相对应的二效凝液分支管道42和二效凝液主管道43与所述转化液预热器12的热源介质入口相连通。

更进一步的，所述亚钠末效蒸发器8的蒸汽凝液出口、所述硝钠末效蒸发器15的蒸汽凝液出口、所述冷凝器20的凝水出口和所述转化液预热器12的冷源介质出口分别与所述溶碱装置19的进水口通过相对应的凝水回收分支管道44和凝水回收主管道45相连通。

更进一步的，所述中和液预热器5的冷源介质出口与所述脱盐脱氧水槽18的水入口通过凝水回收管道46相连通。

更进一步的，所述溶碱装置19为溶碱水槽。

进一步的，还包括通过料液管道23依次连通的亚钠离心机53和亚钠干燥器54，以及通过料液管道23依次连通的硝钠离心机55和硝钠干燥器56；所述亚钠结晶器10的晶体料液出口与亚钠离心机53的进料口通过料液管道23相连通，所述亚钠干燥器上设置有亚钠出料口；所述硝钠结晶器17的晶体料液出口与硝钠离心机55的进料口通过料液管道23相连通，所述硝钠干燥器上设置有硝钠出料口。

进一步的，所述氨氧化反应器1上设置有氨气入口管道50、空气入口管道51和烟气出口。

进一步的，所述碱吸收系统4包括通过管道依次连接的若干吸收塔。

本实用新型中所用氨氧化反应器、余热锅炉、省煤器、碱吸收塔、预热器、蒸发器、闪蒸换热器、结晶器、转化器、脱盐脱氧水槽、溶碱水槽、冷凝器、抽真空装置、离心机和干燥器均为现有技术。

本实用新型的工作原理：

氨气与空气按照一定比例混合后，进入氨氧化反应器1进行氨氧化反应，生成高温含有nox的混合烟气，氨氧化反应器1出口与余热锅炉2连接，脱氧脱盐水槽与省煤器3和余热锅炉2连接，利用高温nox混合烟气发生蒸汽，该蒸汽用于后续亚硝酸钠和硝酸钠蒸发和结晶；省煤器3出口烟气在碱吸收系统4由碱液吸收后形成包含亚硝酸钠和硝酸钠的中和液，中和液经中和液预热器5（中和液预热器5的热源来自亚钠第一效蒸发器6和硝钠第一效蒸发器13的蒸汽凝液）预热后，依次进入亚钠第一效蒸发器6、亚钠第二效蒸发器7、亚钠末效蒸发器8进行蒸发，然后进入亚钠结晶器10，亚钠结晶器10上部抽出一股料液经亚钠闪蒸换热器9（亚钠闪蒸换热器9的热源来自亚钠末效蒸发器8产生的二次蒸汽）换热，闪出部分水分后，回到亚钠结晶器10，亚钠结晶器10下部亚钠结晶液经亚钠离心机53和亚钠干燥器54得到亚硝酸钠产品；

此外，亚硝酸钠结晶器中还有部分料液（亚硝酸钠母液）进入转化器11，与硝酸反应将亚硝酸钠氧化为硝酸钠，转化器11的转化液经转化液预热器12（转化液预热器12的热源来自亚钠第二效蒸发器7和硝钠第二效蒸发器14的蒸汽混合凝液）预热后，依次进入硝钠第一效蒸发器13、硝钠第二效蒸发器14、硝钠末效蒸发器15，然后进入硝钠结晶器17，硝钠结晶器17上部抽出一股料液经硝钠闪蒸换热器16（硝钠闪蒸换热器16的热源来自硝钠末效蒸发器15产生的二次蒸汽）换热，闪出部分水分后，回到硝钠结晶器17，硝钠结晶器17下部抽出硝钠结晶液经硝钠离心机55和硝钠干燥器56得到硝酸钠产品；此外，来自硝钠结晶器17还有部分料液硝钠结晶母液循环去往转化器11。

脱盐脱氧水槽18中的水流经省煤器3，在省煤器3里，高温烟气和水换热，水被加热后，在余热锅炉2里闪发出蒸汽，即为生蒸汽；由余热锅炉2产生的生蒸汽分别给亚钠第一效蒸发器6和硝钠第一效蒸发器13提供热量，其中亚钠第一效蒸发器6和硝钠第一效蒸发器13产生的蒸汽凝液混合后作为中和液预热器5的热源介质，通过预热经中和液预热器5预热中和液回收部分热量，然后进入脱氧脱盐水槽，完成该部分水循环；

亚钠第二效蒸发器7热源由亚钠第一效蒸发器6的二次蒸汽提供，硝钠第二效蒸发器14热源由硝钠第一效蒸发器13的二次蒸汽提供，亚钠第二效蒸发器7和硝钠第二效蒸发器14产生的蒸汽凝液混合后进入转化液预热器12作为转化液预热器12的热源介质，经转化液预热器12预热转化液回收热量后，进入溶碱装置19，该部分水通过碱吸收工段重新循环至系统回用；

亚钠末效蒸发器8热源由亚钠第二效蒸发器7的二次蒸汽提供，硝钠末效蒸发器15热源由硝钠第二效蒸发器14的二次蒸汽提供，亚钠末效蒸发器8和硝钠末效蒸发器15产生的蒸汽凝液混合后进入溶碱装置19，该部分水重新循环至系统回用；

亚钠末效蒸发器8闪出二次蒸汽进入亚钠闪蒸换热器9，作为亚钠闪蒸换热器9的热源介质，给亚钠结晶器10循环液提供热量，加速结晶过程水分脱除，达到浓缩结晶目的；硝钠末效蒸发器15闪出二次蒸汽进入硝钠闪蒸换热器16，作为硝钠闪蒸换热器16的热源介质，给硝钠结晶器17循环液提供热量，加速结晶过程水分脱除，达到浓缩结晶目的。

以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。