氯化鉀銨蒸發(fā)結(jié)晶工藝

宋瑋（石家莊鼎威化工設(shè)備工程有限公司，河北 石家莊 050000）

氯化鉀銨蒸發(fā)結(jié)晶工藝

宋瑋（石家莊鼎威化工設(shè)備工程有限公司，河北 石家莊 050000）

介紹某化工企業(yè)無機復鹽—氯化鉀銨蒸發(fā)結(jié)晶工藝。

蒸發(fā)結(jié)晶；氯化鉀銨

本文對某化工企業(yè)無機復鹽廢水—氯化鉀銨進行蒸發(fā)結(jié)晶，得到21t∕h氯化鉀銨產(chǎn)品，以實現(xiàn)最大程度的資源化利用。氯化鉀銨是重要的無機復合鹽，在農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥等行業(yè)應用廣泛，隨著其需求量日益增大，氯化鉀銨大型化、連續(xù)化生產(chǎn)成為迫切需要。考慮其處理量及蒸發(fā)量、物料的沸點升高、運行費用等，我們采用了三效順流蒸發(fā)結(jié)晶裝置，實現(xiàn)了大型化的生產(chǎn)。另外，減少了對環(huán)境的污染，做到了零排放。

1 蒸發(fā)工藝流程

某化工企業(yè)廢水為無機復鹽，主要成分為氯化鉀和氯化銨。綜合其物性，蒸發(fā)過程中有部分晶體，選用抗鹽析，抗結(jié)垢，適用性能好的強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶器[1]。氯化鉀銨溶液先經(jīng)過強制循環(huán)蒸發(fā)器蒸發(fā)出部分晶體然后再去結(jié)晶器降溫結(jié)晶析出更多的晶體，工藝流程示意圖見圖1。

圖1 工藝流程示意圖

1.1 物料流程簡述

氯化鉀銨溶液由上料泵輸送至本工段，經(jīng)過生蒸汽冷凝水預熱器提升溫度，進入一效蒸發(fā)結(jié)晶器，與殼程的蒸汽換熱，一效的濃縮液利用一效與二效的效間壓力差進入二效蒸發(fā)結(jié)晶器繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，二效濃縮液利用二效與三效的效間壓力差進入三效蒸發(fā)結(jié)晶器繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，析出大量氯化鉀和部分氯化銨晶體，固液混合物由三效出料泵輸送至旋液分離器增濃后，進入結(jié)晶器，進行降溫結(jié)晶，這時，大部分氯化銨晶體析出，最后通過離心機進行固液分離，得到氯化鉀銨晶體，母液進入母液池，由母液泵輸送回蒸發(fā)結(jié)晶器繼續(xù)蒸發(fā)。

蒸發(fā)結(jié)晶器效內(nèi)通過軸流泵輸送液體，迫使氯化鉀銨溶液以較高速度流過加熱室進入分離室，使流動的推動力與傳熱、汽化、氣液分離的功能分開[1]，離開蒸發(fā)結(jié)晶器時達到了要求的濃度。

1.2 蒸汽及冷凝水流程簡述

熱源蒸汽與物料換熱冷凝后，進入預熱器預熱氯化鉀銨原料，最后回鍋爐再利用；一效蒸發(fā)結(jié)晶器的二次蒸汽進入二效蒸發(fā)結(jié)晶器換熱，冷凝液進入三效蒸發(fā)結(jié)晶器閃蒸；二效蒸發(fā)結(jié)晶器的二次蒸汽進入三效蒸發(fā)結(jié)晶器換熱，冷凝液進入冷凝水罐，三效蒸發(fā)結(jié)晶器的二次蒸汽進入間接冷凝器與冷媒換熱，冷凝液亦收集至冷凝水罐，最后所有二次蒸汽冷凝液由冷凝水泵輸送回前工藝再利用。

2 工藝特點

本工藝對傳統(tǒng)工藝進行了優(yōu)化，特點如下：

（1）本工藝處理量大，熱源采用低壓飽和生蒸汽，末效采用真空操作，降低溶液的沸點，增大推動力，設(shè)計合理的操作參數(shù)和能量匹配，降低熱量損失，同時配置冷凝水預熱器提升原料溫度，達到節(jié)能降耗目的。

（2）強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶器的雖應用很廣泛、適應性強，但是需要權(quán)衡運行費和維護費，我們首先將軸流泵配備變頻器，通過調(diào)節(jié)變頻器來調(diào)節(jié)軸流泵電機的轉(zhuǎn)速，提高泵的效率，達到節(jié)能效果，降低了運行噪音。其次，由于三效的固含量較高，我們優(yōu)化了三效蒸發(fā)結(jié)晶器的內(nèi)部構(gòu)造，使固液混合物中少量的固體進行效內(nèi)循環(huán)，降低軸流泵的負荷。第三，效間利用壓力差進行物料輸送，降低了電負荷，更易操作。

（3）蒸發(fā)結(jié)晶器出料后設(shè)置液分離器，提高出料的濃度，使部分母液返回蒸發(fā)結(jié)晶器，可減小結(jié)晶器的換熱面積，降低了母液間接的熱損失。

（4）蒸發(fā)器液位采用了自動控制，通過進料管線上的調(diào)節(jié)閥來控制各個蒸發(fā)器的液位，整套系統(tǒng)溫度、壓力等儀表均遠傳至控制室，實現(xiàn)自動化控制，系統(tǒng)操作更簡單、工人勞動強度低。

（5）強制循環(huán)蒸發(fā)裝置采用大流量、低揚程的軸流泵，合理的管內(nèi)流速，避免了蒸發(fā)器堵管現(xiàn)象，但由于高濃度的氯化鉀銨溶液隨溫度的變化極易堵塞工藝管路，影響正常生產(chǎn)。故我們在物料的出料管線和母液管線均做蒸汽伴熱，母液罐設(shè)置蒸汽盤管，并設(shè)置合理工藝配管和蒸汽吹掃，以應對管路的堵管問題，使生產(chǎn)更加順暢，減少停車次數(shù)。

（6）氯化鉀銨的腐蝕性很強，考慮綜合效益，我們采用了合理的設(shè)備材質(zhì)，在一效高溫操作下選用鈦材蒸發(fā)結(jié)晶器，中低溫的二效、三效和結(jié)晶器材質(zhì)選用雙相鋼。

3 結(jié)語

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本工藝裝置實現(xiàn)了氯化鉀銨的大型化、連續(xù)化生產(chǎn)，并且結(jié)晶顆粒的粒度較大且顆粒度均勻，同時實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中零污染、零排放，大大減小了對環(huán)境的污染。另外，本工藝的設(shè)計合理、組成簡單、操作方便、處理效率高，可大幅度降低生蒸汽的消耗，實現(xiàn)了產(chǎn)品連續(xù)出料，同時利用生蒸汽冷凝水預熱原料，利用間接冷凝器冷凝回收二次蒸汽冷凝水再利用，達到了節(jié)能、減排的目的。

[1]王松江主編.石油化工手冊第三卷[M].北京:化學工業(yè)出版社，2001（1018）.

宋瑋（1983-）女，工程師職稱。2007年畢業(yè)于河北科技大學化工與制藥工程學院化學工程與工藝專業(yè)，工學學士。現(xiàn)就業(yè)于石家莊鼎威化工設(shè)備工程有限公司，化學工程工藝設(shè)計主管。