一种红矾钠浓缩结晶设备及工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种红矾钠浓缩结晶设备及工艺，所述红矾钠浓缩结晶设备包括压缩蒸发装置、两效蒸发装置以及结晶分离装置；所述工艺包括蒸汽再压缩蒸发、浓缩液的一效蒸发、浓缩液的二效蒸发、结晶分离红矾钠等步骤。本发明所述的设备结构简化；蒸汽再压缩蒸发部分，利用设备本身的循环功能，无需额外提供蒸汽；两效蒸发部分，利用蒸汽喷射泵，进一步降低能耗和操作成本。本发明所述的工艺通过分段式蒸发浓缩结晶，利用设备本身循环增压，降低红矾钠处理过程的能耗和成本。
【专利说明】—种红矾钠浓缩结晶设备及工艺
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及溶液的浓缩结晶【技术领域】，具体涉及一种红矾钠浓缩结晶设备及工艺。
[0003]【背景技术】
[0004]现今，随着能源、环境形势的日趋紧张，节能减排越来越为社会、政府、企业所关注，一些能源和环境政策相继出台。
[0005]红矾钠是重铬酸钠的含水结晶物，目前，已知的红矾钠溶液的处理多采用单效或者多效蒸发法。此方法需要不断的提供鲜蒸汽，因此存在以下缺陷:1.由于不断地提供大量生蒸汽，增加了操作成本，增大了能量消耗；2.这种方式所需的蒸发器效数增多，投资增大，设备庞大，操作复杂。
[0006]
【发明内容】
[0007]为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种红矾钠浓缩结晶设备，设备结构简化；利用蒸汽再压缩技术和蒸汽喷射泵降低能耗和操作成本。
[0008]本发明的另一目的在于提供一种红矾钠浓缩结晶工艺，通过分段式蒸发浓缩结晶，降低红矾钠处理过程的能耗和成本。
[0009]为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下:
一种红矾钠浓缩结晶设备，其包括压缩蒸发装置、两效蒸发装置以及结晶分离装置；所述压缩蒸发装置包括缓冲调节罐、第一预热器、第二预热器、蒸发器、分离器及蒸汽压缩机，还包括冷却水罐；所述缓冲调节罐、第一预热器、第二预热器、蒸发器依次通过输液管连接，缓冲调节罐与第一预热器之间的输液管段上设有进料泵；分离器的蒸汽出口通过一输气管连接蒸汽压缩机的进气口，蒸汽压缩机的出气口与蒸发器连通，蒸发器的冷凝水出口通过输水管连接冷却水罐；在分离器和蒸发器之间设置有第一回路，第一回路上设置有第一循环泵，经分离器分离后的浓缩液通过第一循环泵进入蒸发器中蒸发之后再进入到分离器中，使浓缩液在蒸发器和分离器之间循环；
所述两效蒸发装置包括一段蒸发装置和二段蒸发装置，所述一段蒸发装置包括一效蒸发器、一效分离器和蒸汽喷射泵，上述压缩蒸发装置中的分离器的出料口与一效蒸发器的进料口之间通过一段输液管连接，该出液管上连接有出料泵；一效分离器的进料端通过一段输料管与蒸发器的出口连接，一效分离器的蒸汽出口通过一段输气管与蒸发器连接，该输气管上设置有蒸汽喷射泵；一效蒸发器的冷凝水出口通过输水管连接第一预热器；一效分离器和一效蒸发器之间设置有第二回路，第二回路上设置有第二循环泵，经一效分离器分离后的浓缩液通过第二循环泵进入一效蒸发器中蒸发之后再进入到一效分离器中，使浓缩液在一效蒸发器和一效分离器之间循环；所述二段蒸发装置包括二效蒸发器、二效分离器和冷凝器，二效蒸发器的上端连接一效分离器的蒸汽出口，其下端的进料口与一效分离器的出料口通过一出料泵连接，二效蒸发器的冷凝水出口通过输水管连接第一预热器；二效分离器和二效蒸发器之间设置有第三回路，第三回路上设置有第三循环泵，经二效分离器分离后的浓缩液通过第三循环泵进入二效蒸发器中蒸发之后再进入到二效分离器中，使浓缩液在二效蒸发器和二效分离器之间循环；所述冷凝器与二效分离器的出气口连接；所述结晶分离装置包括；离心机和冷却结晶器，冷却结晶器和离心机通过一出料泵依次连接在二效分离器的出料端；。
[0010]本发明还可以通过以下方案实施:
为了进一步利用设备中的热量，降低能耗和生产成本，作为本发明的一种优选的方案，所述冷却水罐的出口连接冷凝水泵，冷凝水泵的出口与第二预热器连接。
[0011]为了增加二段蒸发装置中冷凝水的压力，便于冷凝水的排除，作为本发明的一种优选的方案，在二效蒸发器与第一预热器之间的输水管上设置有冷凝水泵。
[0012]一种红矾钠浓缩结晶工艺，其特征在于其采用上述设备并经过以下步骤完成:
1)蒸汽再压缩蒸发:在缓冲调节罐内加入红矾钠溶液，红矾钠溶液经过进料泵泵入到第一预热器进行热交换，然后经过第二预热器进行热交换，待红矾钠溶液的温度升高至85-90°C时，转入到蒸发器中，在蒸发器中热交换，红矾钠溶液通过第一回路在蒸发器和分离器之间循环，红矾钠溶液进入分离器中闪蒸，分离出蒸汽和浓缩液，分离器分离出的蒸汽进入蒸汽压缩机中，经蒸汽压缩机压缩后进入到蒸发器中作为蒸发器的热源；经过蒸发器的冷凝水通过输水管进入到冷却水罐中；
2)浓缩液的一效蒸发:当经过分离器分离后的浓缩液浓缩至55波美度以上时，通过出料泵泵入到一效蒸发器中进行热交换器，并通过第二回路在一效蒸发器和一效分离器之间循环，分离器不断分离蒸汽和浓缩液，一部分蒸汽以及外供的鲜蒸汽通过蒸汽喷射泵混合后进入一效蒸发器中作为一效蒸发器的热源；一效蒸发器出来的冷凝水通入到第一预热器中作为第一预热器的热源；
3)浓缩液的二效蒸发:一效分离器分离的红矾钠浓缩液经过出料泵泵入二效蒸发器中，一效蒸发器出来的另一部分蒸汽进入到二效蒸发器中作为蒸发器的热源；进入二效蒸发器的红矾钠浓缩液经过第三回路在二效蒸发器和二效分离器之间循环；
4)结晶分离红矾钠:当二效分离器中的红矾钠浓缩液的浓度至70波美度以上，通过出料泵泵入到冷却结晶器中，冷却结晶后转入离心机中分离出红矾钠晶体；二效分离器中出来的蒸汽经冷凝器冷却后排出。
[0013]为了进一步提高热量的利用率，所述冷却水罐的出口连接冷凝水泵，冷凝水泵的出口与第二预热器连接；冷却水罐中的冷却水转入到第二预热器中作为第二预热器的热源。
[0014]相比现有技术，本发明的有益效果在于:
1.本发明采用机械式蒸汽再压缩和蒸汽喷射泵相结合的形式，大大降低了能耗及运行成本。
[0015]2.本发明结构紧凑，操作方便。只需控制压缩机出口参数就可以调节系统的蒸发工况。而在传统的工艺中控制点多，调节复杂。
[0016]3.本发明所述的设备结构精简，占地面积小，维护方便。
[0017]4.本发明可以在低温下蒸发，降低了热量耗散，保证了产品质量。
[0018]5.本发明的浓缩结晶工艺改变了传统的蒸汽加热的蒸发结晶方式，采用蒸汽压缩机提高二次蒸汽的品相，并将压缩后的二次蒸汽作为加热蒸汽使用。该工艺做到了无需生蒸汽加热、无需冷凝设备，只需少量的电能就能达到良好的蒸发的效果，从而为红矾钠溶液处理过程中降低成本、节约能源开辟了 一条新途径。
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0020]
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明所述的红矾钠浓缩结晶设备结构示意图。
[0022]
【具体实施方式】[0023] 实施例1
如图1所示，本发明所述的红矾钠浓缩结晶设备，其包括压缩蒸发装置、两效蒸发装置以及结晶分离装置；
所述压缩蒸发装置包括缓冲调节罐1、第一预热器2、第二预热器3、蒸发器5、分离器6及蒸汽压缩机8，还包括冷却水罐9 ;所述缓冲调节罐1、第一预热器3、第二预热器4、蒸发器5依次通过输液管连接，缓冲调节罐I与第一预热器3之间的输液管段上设有进料泵2 ；分离器6的蒸汽出口通过一输气管连接蒸汽压缩机8的进气口，蒸汽压缩机8的出气口与蒸发器5连通，蒸发器5的冷凝水出口通过输水管连接冷却水罐9 ;在分离器6和蒸发器5之间设置有第一回路，第一回路上设置有第一循环泵7，经分离器6分离后的浓缩液通过第一循环泵7进入蒸发器5中蒸发之后再进入到分离器中，使浓缩液在蒸发器5和分离器6之间循环；
所述两效蒸发装置包括一段蒸发装置和二段蒸发装置，所述一段蒸发装置包括一效蒸发器2、一效分离器14和蒸汽喷射泵13，上述压缩蒸发装置中的分离器6的出料口与一效蒸发器12的进料口之间通过一段输液管连接，该出液管上连接有出料泵11 ;一效分离器14的进料端通过一段输料管与蒸发器的出口连接，一效分离器14的蒸汽出口通过一段输气管与一效蒸发器12连接，该输气管上设置有蒸汽喷射泵13 ;—效蒸发器12的冷凝水出口通过输水管连接第一预热器3 ;—效分离器12和一效蒸发器14之间设置有第二回路，第二回路上设置有第二循环泵15，经一效分离器14分离后的浓缩液通过第二循环泵15进入一效蒸发器12中蒸发之后再进入到一效分离器14中，使浓缩液在一效蒸发器12和一效分离器14之间循环；所述二段蒸发装置包括二效蒸发器17、二效分离器18和冷凝器24，二效蒸发器17的上端连接一效分离器18的蒸汽出口，其下端的进料口与一效分离器14的出料口通过一出料泵16连接，二效蒸发器17的冷凝水出口通过输水管连接第一预热器3 ;二效分离器18和二效蒸发器17之间设置有第三回路，第三回路上设置有第三循环泵19，经二效分离器18分离后的浓缩液通过第三循环泵19进入二效蒸发器17中蒸发之后再进入到二效分离器18中，使浓缩液在二效蒸发器17和二效分离器18之间循环；所述冷凝器24与二效分离器出气口连接；
所述结晶分离装置包括离心机23和冷却结晶器22，冷却结晶器22和离心机23通过一出料泵21依次连接在二效分离器18的出料端。
[0024]实施例2
在上述方案的基础上，所述冷却水罐9的出口连接冷凝水泵10，冷凝水泵10的出口与第二预热器4连接。
[0025]实施例3
作为本发明的另一个的实施例，在实施例1或实施例2的基础上，在二效蒸发器18与第一预热器3之间的输水管上设置有冷凝水泵20。
[0026]实施例4
一种红矾钠浓缩结晶工艺，其采用上述实施例1的设备并经过以下步骤完成:
O蒸汽再压缩蒸发:在缓冲调节罐中加入红矾钠溶液，红矾钠溶液经过进料泵泵入到第一预热器进行热交换，然后经过第二预热器进行热交换，待红矾钠溶液的温度升高至85-90°C时，转入到蒸发器中，在蒸发器中热交换，红矾钠溶液通过第一回路在蒸发器和分离器之间循环，红矾钠溶液进入分离器中闪蒸，分离出蒸汽和浓缩液，分离器分离出的蒸汽进入蒸汽压缩机中，经蒸汽压缩机压缩后进入到蒸发器中作为蒸发器的热源；经过蒸发器的冷凝水通过输水管进入到冷却水罐中；
2)浓缩液的一效蒸发:当经过分离器分离后的浓缩液浓缩至55波美度，通过出料泵泵入到一效蒸发器中进行热交换器，并通过第二回路在一效蒸发器和一效分离器之间循环，分离器不断分离蒸汽和浓缩液，一部分蒸汽与外供的鲜蒸汽通过蒸汽喷射泵混合后进入一效蒸发器中作为一效蒸发器的热源；一效蒸发器出来的冷凝水通入到第一预热器中作为第一预热器的热源；
3)浓缩液的二效蒸发:一效分离器分离的红矾钠浓缩液经过出料泵泵入二效蒸发器中，一效蒸发器出来的另一部分蒸汽进入到二效蒸发器中作为蒸发器的热源；进入二效蒸发器的红矾钠浓缩液经过第三回路在二效蒸发器和二效分离器之间循环；
4)结晶分离红矾钠:当二效分离器中的红矾钠浓缩液的浓度至70波美度，通过出料泵泵入到冷却结晶器中，冷却结晶后转入离心机中分离出红矾钠晶体；二效分离器中出来的蒸汽经冷凝器冷却后排出。
[0027]实施例5
一种红矾钠浓缩结晶工艺，其采用上实施例3的设备并经过以下步骤完成:
O蒸汽再压缩蒸发:在缓冲调节罐中加入红矾钠溶液，红矾钠溶液经过进料泵泵入到第一预热器进行热交换，然后经过第二预热器进行热交换，待红矾钠溶液的温度升高至85-90°C时，转入到蒸发器中，在蒸发器中热交换，红矾钠溶液通过第一回路在蒸发器和分离器之间循环，红矾钠溶液进入分离器中闪蒸，分离出蒸汽和浓缩液，分离器分离出的蒸汽进入蒸汽压缩机中，经蒸汽压缩机压缩后进入到蒸发器中作为蒸发器的热源；经过蒸发器的冷凝水通过输水管进入到冷却水罐中；
2)浓缩液的一效蒸发:当经过分离器分离后的浓缩液浓缩至58波美度，通过出料泵泵入到一效蒸发器中进行热交换器，并通过第二回路在一效蒸发器和一效分离器之间循环，分离器不断分离蒸汽和浓缩液，一部分蒸汽与外供的鲜蒸汽通过蒸汽喷射泵混合后进入一效蒸发器中作为一效蒸发器的热源；一效蒸发器出来的冷凝水通入到第一预热器中作为第一预热器的热源；
3)浓缩液的二效蒸发:一效分离器分离的红矾钠浓缩液经过出料泵泵入二效蒸发器中，一效蒸发器出来的另一部分蒸汽进入到二效蒸发器中作为蒸发器的热源；进入二效蒸发器的红矾钠浓缩液经过第三回路在二效蒸发器和二效分离器之间循环；
4)结晶分离红矾钠:当二效分离器中的红矾钠浓缩液的浓度至72波美度，通过出料泵泵入到冷却结晶器中，冷却结晶后转入离心机中分离出红矾钠晶体；二效分离器中出来的蒸汽经冷凝器冷却后排出。
[0028]上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
【权利要求】
1.一种红矾钠浓缩结晶设备，其特征在于:其包括压缩蒸发装置、两效蒸发装置以及结晶分离装置； 所述压缩蒸发装置包括缓冲调节罐、第一预热器、第二预热器、蒸发器、分离器及蒸汽压缩机，还包括冷却水罐；所述缓冲调节罐、第一预热器、第二预热器、蒸发器依次通过输液管连接，缓冲调节罐与第一预热器之间的输液管段上设有进料泵；分离器的蒸汽出口通过一输气管连接蒸汽压缩机的进气口，蒸汽压缩机的出气口与蒸发器连通，蒸发器的冷凝水出口通过输水管连接冷却水罐；在分离器和蒸发器之间设置有第一回路，第一回路上设置有第一循环泵，经分离器分离后的浓缩液通过第一循环泵进入蒸发器中蒸发之后再进入到分离器中，使浓缩液在蒸发器和分离器之间循环； 所述两效蒸发装置包括一段蒸发装置和二段蒸发装置，所述一段蒸发装置包括一效蒸发器、一效分离器和蒸汽喷射泵，上述压缩蒸发装置中的分离器的出料口与一效蒸发器的进料口之间通过一段输液管连接，该出液管上连接有出料泵；一效分离器的进料端通过一段输料管与蒸发器的出口连接，一效分离器的蒸汽出口通过一段输气管与蒸发器连接，该输气管上设置有蒸汽喷射泵；一效蒸发器的冷凝水出口通过输水管连接第一预热器；一效分离器和一效蒸发器之间设置有第二回路，第二回路上设置有第二循环泵，经一效分离器分离后的浓缩液通过第二循环泵进入一效蒸发器中蒸发之后再进入到一效分离器中，使浓缩液在一效蒸发 器和一效分离器之间循环；所述二段蒸发装置包括二效蒸发器、二效分离器和冷凝器，二效蒸发器的上端连接一效分离器的蒸汽出口，其下端的进料口与一效分离器的出料口通过一出料泵连接，二效蒸发器的冷凝水出口通过输水管连接第一预热器；二效分离器和二效蒸发器之间设置有第三回路，第三回路上设置有第三循环泵，经二效分离器分离后的浓缩液通过第三循环泵进入二效蒸发器中蒸发之后再进入到二效分离器中，使浓缩液在二效蒸发器和二效分离器之间循环；所述冷凝器与二效分离器的出气口连接； 所述结晶分离装置包括离心机和冷却结晶器，冷却结晶器和离心机通过一出料泵依次连接在二效分离器的出料端。
2.根据权利要求1所述的红矾钠浓缩结晶设备，其特征在于:所述冷却水罐的出口连接冷凝水泵，冷凝水泵的出口与第二预热器连接。
3.根据权利要求1所述的红矾钠浓缩结晶设备，其特征在于:在二效蒸发器与第一预热器之间的输水管上设置有冷凝水泵。
4.一种红矾钠浓缩结晶工艺，其特征在于其采用权利要求1所述的设备并经过以下步骤完成: O蒸汽再压缩蒸发:将红矾钠溶液送入缓冲调节罐，红矾钠溶液经过进料泵泵入到第一预热器进行热交换，然后经过第二预热器进行热交换，待红矾钠溶液的温度升高至85-90°C时，转入到蒸发器中，在蒸发器中热交换，红矾钠溶液通过第一回路在蒸发器和分离器之间循环，红矾钠溶液进入分离器中闪蒸，分离出蒸汽和浓缩液，分离器分离出的蒸汽进入蒸汽压缩机中，经蒸汽压缩机压缩后进入到蒸发器中作为蒸发器的热源；经过蒸发器的冷凝水通过输水管进入到冷却水罐中； 2)浓缩液的一效蒸发:当经过分离器分离后的浓缩液浓缩至55波美度以上时，通过出料泵泵入到一效蒸发器中进行热交换器，并通过第二回路在一效蒸发器和一效分离器之间循环，分离器不断分离蒸汽和浓缩液，一部分蒸汽与外供的鲜蒸汽通过蒸汽喷射泵混合后进入一效蒸发器中作为一效蒸发器的热源；一效蒸发器出来的冷凝水通入到第一预热器中作为第一预热器的热源； 3)浓缩液的二效蒸发:一效分离器分离的红矾钠浓缩液经过出料泵泵入二效蒸发器中，一效蒸发器出来的另一部分蒸汽进入到二效蒸发器中作为蒸发器的热源；进入二效蒸发器的红矾钠浓缩液经过第三回路在二效蒸发器和二效分离器之间循环； 4)结晶分离红矾钠:当二效分离器中的红矾钠浓缩液的浓度至70波美度以上，通过出料泵泵入到冷却结晶器中，冷却结晶后转入离心机中分离出红矾钠晶体；二效分离器中出来的蒸汽经冷凝器冷却成水后排出。
5.根据权利要求4所述的红矾钠浓缩结晶工艺，其特征在于:所述冷却水罐的出口连接冷凝水泵，冷凝水泵的出口与第二预热器连接；冷却水罐中的冷却水转入到第二预热器中作为第二预热器 的热源。
【文档编号】B01D9/02GK103446776SQ201310314398
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年7月24日 优先权日:2013年7月24日
【发明者】代超, 刘正建, 杨克, 叶翔, 李嘉豪, 段旭斌 申请人:深圳市捷晶能源科技有限公司