專利名稱：連續(xù)式燒堿蒸發(fā)方法及專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燒堿去水方法及專用設(shè)備，是一種用于將較低濃度的燒堿(氫氧化鈉)水溶液，通過蒸發(fā)去除水分的方法和設(shè)備，目前，我國的固體燒堿生產(chǎn)工藝主要有兩種，一種是最原始的爐灶法，采用土法的爐灶給鑄鐵大鍋加熱進(jìn)行生產(chǎn)，該工藝能源消耗高，爐灶效率僅有40-50％，同時(shí)由于燒堿對鐵鍋的腐蝕使得產(chǎn)品含有雜質(zhì)，需要人工手動(dòng)添加輔料，用化學(xué)反應(yīng)的方式除去雜質(zhì)，操作的難度和隨意性都很大，質(zhì)量很不穩(wěn)定，并且是間歇操作，生產(chǎn)也不穩(wěn)定。另一種是引進(jìn)瑞士博特(Bertiams)公司的技術(shù)和設(shè)備，采用熔化的無機(jī)鹽和水蒸汽作為加熱源，以鎳材料為主要設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，該工藝雖然有產(chǎn)品質(zhì)量好、自動(dòng)化程度高、可連續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但其投資大(年產(chǎn)5萬噸的規(guī)模需要投資300萬美元)，對加熱能源的品質(zhì)要求高(需要8公斤/厘米2的水蒸汽和由天然氣加熱熔化的熔融無機(jī)鹽進(jìn)行加熱)，設(shè)備的要求和運(yùn)行費(fèi)用都很高，有些甚至必須進(jìn)口。
本發(fā)明的目的就是提供一種連續(xù)式燒堿蒸發(fā)的方法及專用設(shè)備，以解決現(xiàn)有的爐灶法存在的能源消耗高，爐灶熱效率低，操作難度和隨意性都很大，質(zhì)量很不穩(wěn)定，并且是間歇操作，生產(chǎn)不穩(wěn)定；以及進(jìn)口設(shè)備投資大，對加熱能源的品質(zhì)要求高，運(yùn)行費(fèi)用很高的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種連續(xù)式燒堿蒸發(fā)方法，將含有水分的燒堿原料輸入到膜式蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)，該蒸發(fā)器采用蓄熱式燒咀并用燃?xì)饧訜幔徽舭l(fā)的水蒸氣和燃?xì)饧訜岷蟮呐懦鰪U氣被引出對所述的原料進(jìn)行預(yù)熱；從所述的膜式蒸發(fā)器的另一端輸出蒸發(fā)后的不含水產(chǎn)品燒堿。
一種連續(xù)式燒堿蒸發(fā)專用設(shè)備，包括膜式蒸發(fā)器、轉(zhuǎn)換裝置、蒸汽預(yù)熱器和廢氣預(yù)熱器，膜式蒸發(fā)器的兩端的蓄熱式燒咀設(shè)有燃?xì)饨涌?、空氣接口和排氣接口，這些接口通過轉(zhuǎn)換裝置分別與燃?xì)庠?、鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)連接，其中轉(zhuǎn)換裝置用于所述的蓄熱式燒咀的燃?xì)?、空氣和排氣的進(jìn)氣與出氣的交替轉(zhuǎn)換，以滿足兩端對應(yīng)的蓄熱式燒咀交替燃燒和排氣的需要；所述的膜式蒸發(fā)器的蒸汽出口與蒸汽預(yù)熱器的熱源通道連接；所述的膜式蒸發(fā)器的排氣接口通過所述的轉(zhuǎn)換裝置與廢氣預(yù)熱器的熱源通道連接，膜式蒸發(fā)器的原料接口與蒸汽預(yù)熱器和廢氣預(yù)熱器的原料通道的出口連接，該蒸汽預(yù)熱器和廢氣預(yù)熱器的入口相互連接后作為原料入口。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)生產(chǎn)，同時(shí)保留了爐灶法投資小，占地少，操作和工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)；采用先進(jìn)的蓄熱式蒸發(fā)器進(jìn)行生產(chǎn)，并利用預(yù)熱器對原料進(jìn)行預(yù)熱，明顯提高了蒸發(fā)器的加熱均勻性和熱效，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約了能源，熱效可達(dá)80％以上。所有生產(chǎn)過程均可自動(dòng)控制，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率大為提高。


圖1是本發(fā)明設(shè)備一個(gè)實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明設(shè)備另一個(gè)實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1和圖2中轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施例構(gòu)成示意圖；圖4是圖1和圖2中蓄熱式蒸發(fā)器的A-A剖視圖；圖5是本發(fā)明蓄熱式蒸發(fā)器的軸向剖視圖。
本發(fā)明的蒸發(fā)方法主要包括(參考圖1～圖4)將含有水分的燒堿原料(濃度一般在32％～50％)輸入到膜式蒸發(fā)器2內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)，該蒸發(fā)器2采用蓄熱式燒咀24并用燃?xì)饧訜幔徽舭l(fā)的水蒸氣和燃?xì)饧訜岷蟮呐懦鰪U氣被引出，并分別通過蒸汽預(yù)熱器3和廢氣預(yù)熱器4對所述的原料進(jìn)行預(yù)熱；從所述的膜式蒸發(fā)器2的下端輸出蒸發(fā)后的不含水份的產(chǎn)品燒堿。
參見圖1，本發(fā)明的專用設(shè)備實(shí)施例之一，包括膜式蒸發(fā)器2，轉(zhuǎn)換裝置1，蒸汽預(yù)熱器3，廢氣預(yù)熱器4和冷凝水罐5，膜式蒸發(fā)器2的兩端的蓄熱式燒咀24設(shè)有燃?xì)饨涌?、空氣接口和排氣接口，這些接口通過轉(zhuǎn)換裝置1分別與燃?xì)庠础⒖諝庠?鼓風(fēng)機(jī))和引風(fēng)機(jī)連接。轉(zhuǎn)換裝置1用于所述的蓄熱式燒咀24的燃?xì)?、空氣和排氣的進(jìn)氣與出氣的交替轉(zhuǎn)換，以滿足兩端對應(yīng)的蓄熱式燒咀交替燃燒和排氣的需要，屬常規(guī)技術(shù)。所述的膜式蒸發(fā)器2中央的蒸發(fā)管23上端的蒸汽出口232通過管線a與蒸汽預(yù)熱器3的熱源通道連接；所述的膜式蒸發(fā)器2的蓄熱式燒咀24的排氣接口通過所述的轉(zhuǎn)換裝置1和管線c與廢氣預(yù)熱器4的熱源通道連接，膜式蒸發(fā)器2的中央的蒸發(fā)管23上端原料接口231通過管線b與蒸汽預(yù)熱器3和廢氣預(yù)熱器4的原料通道并聯(lián)連接。在所述的蒸汽預(yù)熱器3的熱源通道的出口連接有冷凝水罐5，通過保持冷凝水罐5的液位(其液位控制裝置未圖示)來確保蒸汽預(yù)熱器內(nèi)的蒸汽完全冷凝。
在所述的原料入口連接有電控閥K1，在所述的膜式蒸發(fā)器2的產(chǎn)品出口234設(shè)有溫度控制器TY并控制原料入口的電控閥K1的流量，使原料出口的溫度值與原料入口的流量成正比。
圖2所示的是本發(fā)明設(shè)備另一個(gè)實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)，該實(shí)施例在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)汽液分離器9，在所述的蒸汽預(yù)熱器3和廢氣預(yù)熱器4的原料通道的出口與膜式蒸發(fā)器2的原料接口231和排氣接口232之間設(shè)有汽液分離器9，經(jīng)預(yù)熱后的堿液原料進(jìn)入該汽液分離器9內(nèi)進(jìn)行汽液分離，分離后的液體引入膜式蒸發(fā)器2的原料接口231，分離后的蒸汽引入到膜式蒸發(fā)器2的排氣接口232與蒸發(fā)器排出的蒸汽混合后送入蒸汽預(yù)熱器3。
參見圖3，所述的轉(zhuǎn)換裝置的該實(shí)施例包括燃?xì)馔ǖ篱y門組R、空氣通道閥門組S和排氣通道閥門組T，該燃?xì)馔ǖ篱y門組R由兩個(gè)主支路組成，圖面上部的主支路各通過連接的手動(dòng)閥11、調(diào)壓閥12、快速切斷閥13和手動(dòng)閥14、15，手動(dòng)閥14和15分別連接在兩個(gè)分支路上并分別與所述的蒸發(fā)器2上端的燒咀24的不同燃?xì)舛诉B接。下部的另一主支路中的手動(dòng)閥11′、調(diào)壓閥12′、快速切斷閥13′和手動(dòng)閥14′、15′分別與所述的蒸發(fā)器2下端的燒咀24的不同燃?xì)舛诉B接，連接方式與上述相同。
所述的空氣通道閥門組S由兩個(gè)主支路組成，上部的主支路各通過兩個(gè)并聯(lián)的手動(dòng)閥16和17分別與所述的蒸發(fā)器2上端的燒咀24的燃?xì)舛诉B接；下部的另一主支路兩個(gè)并聯(lián)的手動(dòng)閥16′和17′分別與所述的蒸發(fā)器2下端的燒咀24的燃?xì)舛诉B接。
所述的排氣通道閥門組T由兩個(gè)支路組成，圖面上部支路上串聯(lián)，該排氣通道的兩端分別與燒咀24的排氣端和鼓風(fēng)機(jī)連接。在所述的排氣通道上串聯(lián)有三通閥31，其兩端分別連接在熱電偶19與電控調(diào)節(jié)閥33之間，三通閥31的第三端通過另一電控調(diào)節(jié)閥32與下部的另一支路并聯(lián)連接。下部的另一支路中的手動(dòng)閥18′、熱電偶19′、三通閥31′、電控調(diào)節(jié)閥32′和33′與上部的連接方式相同。在上部支路與下部支路的并聯(lián)端與鼓風(fēng)機(jī)之間串聯(lián)有孔板C2、壓力表P2和電控調(diào)節(jié)閥ZK2。
上述轉(zhuǎn)換裝置的工作過程簡述如下1.燃?xì)夤┙o線路每個(gè)燒咀有兩個(gè)燃?xì)膺M(jìn)口，一個(gè)是主燒咀用燃?xì)夤?yīng)回路，由煤氣快速切斷閥13和手動(dòng)閥15兩個(gè)閥控制，快切閥13控制開關(guān)，手動(dòng)閥C控制供氣量。另一個(gè)進(jìn)口是點(diǎn)火咀(俗稱長明燈，用于引燃主燒咀燃?xì)?用燃?xì)膺M(jìn)口，由手動(dòng)閥14控制，一般調(diào)好后基本不再動(dòng)。
2.鼓風(fēng)機(jī)去每個(gè)燒咀路線 直接去每個(gè)燒咀24有兩路，即兩個(gè)手動(dòng)閥16和17控制線路，上面的一個(gè)手動(dòng)閥16是給長明燈供空氣，下面的一個(gè)手動(dòng)閥17是既給長明燈供空氣，又對長明燈起冷卻作用。 通過三通換向閥31去燒咀24，主要用于燒咀燃燒時(shí)鼓風(fēng)和引風(fēng)的切換。
3.上下燒咀24的長明燈均是長期燃燒，其燃?xì)膺M(jìn)氣閥15手動(dòng)閥1416和空氣進(jìn)氣閥及空氣冷卻閥17均是長期打開，處于工藝需要的最佳位置(即保證長明燈不滅的最佳位置)。
4.當(dāng)下邊燒咀燃燒時(shí)，此時(shí)下邊燒咀的煤氣快速切斷閥13’打開，下側(cè)燒咀的三通閥31’處于將燒咀進(jìn)氣口和鼓風(fēng)相連位置(即給燒咀鼓風(fēng))。
下側(cè)燒咀的手動(dòng)閥18’開啟到合適位置(根據(jù)蒸發(fā)器內(nèi)的溫度調(diào)節(jié))；下側(cè)燒咀長明燈的手動(dòng)閥14’、16’和17’均打開(長開，手動(dòng)調(diào)節(jié))。
5.當(dāng)上邊燒咀燃燒時(shí)，此時(shí)上邊燒咀的煤氣快速切斷閥13關(guān)閉，上側(cè)燒咀的三通閥31處于將上側(cè)燒咀進(jìn)氣和引風(fēng)機(jī)相連位置(即給上側(cè)燒咀引風(fēng))；上側(cè)燒咀的手動(dòng)閥l8開啟到合適位置(長開，依爐內(nèi)溫度可調(diào)節(jié))；上側(cè)燒咀長明燈的手動(dòng)閥14、16和17均打開(長開，手動(dòng)調(diào)節(jié))。
6.切換時(shí)間由熱電偶34和34’所測排煙的溫度來控制，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度值時(shí)由控制器(未圖示)自動(dòng)轉(zhuǎn)換兩個(gè)三通閥31和31’。
7.所有自動(dòng)閥均自動(dòng)控制，通過微機(jī)控制器執(zhí)行。
參見圖4和圖5，所述的膜式蒸發(fā)器2包括成膜器233、蒸發(fā)管23、加熱內(nèi)套22、加熱外套21和所述的蓄熱式燃?xì)鉄?4，在蒸發(fā)管23的外側(cè)側(cè)套有同軸心的加熱內(nèi)套22和外套21，三者之間留有間隙。在內(nèi)外套之間的兩端裝有蓄熱式燃?xì)鉄?4，該燒咀24的外端與通過轉(zhuǎn)換裝置1的對應(yīng)端連接。在蒸發(fā)管23與加熱內(nèi)套22之間裝有多個(gè)熱電偶28和壓力表接口29，熱電偶28用于控制燒咀的燃燒程度，以保證爐內(nèi)的溫度值和均勻性。在蒸發(fā)管23與加熱內(nèi)套22之間的兩端分別設(shè)有氮?dú)?或其它惰性氣體)充氣口26和排氣口25；在所述的加熱外套21外側(cè)設(shè)有泄壓口27；在蒸發(fā)管23的上端裝有成膜器233。圖4主要用于表示蒸發(fā)管23、加熱內(nèi)套22、加熱外套21和蓄熱式燃?xì)鉄?4的位置分布，未圖示熱電偶28和壓力表接口29等結(jié)構(gòu)。
所述的成膜器233圓錐筒，小口朝下裝于蒸發(fā)管23的上端，在圓錐筒的上端設(shè)有沿圓周均布的多個(gè)凹口。
本發(fā)明設(shè)備的工作原理簡述如下濃度在32％～50％的燒堿溶液經(jīng)過蒸汽預(yù)熱器3和廢氣預(yù)熱器4預(yù)熱后，輸入到膜式蒸發(fā)器2內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)，該蒸發(fā)器2采用蓄熱式燒咀24并用燃?xì)饧訜?；蒸發(fā)的水蒸氣和燃?xì)饧訜岷蟮呐懦鰪U氣被引出，并分別通過蒸汽預(yù)熱器3和廢氣預(yù)熱器4對所述的原料進(jìn)行預(yù)熱；從所述的膜式蒸發(fā)器2的下端輸出蒸發(fā)后的不含水份的產(chǎn)品燒堿。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)式燒堿蒸發(fā)方法，其特征在于將含有水分的燒堿原料輸入到膜式蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)，該蒸發(fā)器采用蓄熱式燒咀并用燃?xì)饧訜?；蒸發(fā)的水蒸氣和燃?xì)饧訜岷蟮呐懦鰪U氣被引出對所述的原料進(jìn)行預(yù)熱；從所述的膜式蒸發(fā)器的另一端輸出蒸發(fā)后的不含水產(chǎn)品燒堿。
2.一種權(quán)利要求1所述的燒堿蒸發(fā)方法的專用設(shè)備，其特征在于包括膜式蒸發(fā)器、轉(zhuǎn)換裝置、蒸汽預(yù)熱器和廢氣預(yù)熱器，膜式蒸發(fā)器的兩端的蓄熱式燒咀設(shè)有燃?xì)饨涌?、空氣接口和排氣接口，這些接口通過轉(zhuǎn)換裝置分別與燃?xì)庠?、鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)連接，其中轉(zhuǎn)換裝置用于所述的蓄熱式燒咀的燃?xì)?、空氣和排氣的進(jìn)氣與出氣的交替轉(zhuǎn)換，以滿足兩端對應(yīng)的蓄熱式燒咀交替燃燒和排氣的需要；所述的膜式蒸發(fā)器的蒸汽出口與蒸汽預(yù)熱器的熱源通道連接；所述的膜式蒸發(fā)器的排氣接口通過所述的轉(zhuǎn)換裝置與廢氣預(yù)熱器的熱源通道連接，膜式蒸發(fā)器的原料接口與蒸汽預(yù)熱器和廢氣預(yù)熱器的原料通道的出口連接，該蒸汽預(yù)熱器和廢氣預(yù)熱器的入口相互連接后作為原料入口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于在所述的蒸汽預(yù)熱器熱源通道的出口連接有冷凝水罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述的膜式蒸發(fā)器包括成膜器、蒸發(fā)管、加熱內(nèi)套、加熱外套和所述的蓄熱式燃?xì)鉄?，在蒸發(fā)管外側(cè)套有同軸心的加熱內(nèi)套和外套，三者之間留有間隙，在內(nèi)外套之間的兩端裝有蓄熱式燃?xì)鉄?，該燒咀的外端與通過轉(zhuǎn)換裝置的對應(yīng)端連接；在蒸發(fā)管與加熱內(nèi)套之間裝有熱電偶和壓力表接口；在蒸發(fā)管與加熱內(nèi)套之間的兩端分別設(shè)有氮?dú)饣蚨栊詺怏w的充氣口和排氣口；在所述的加熱外套外側(cè)設(shè)有泄壓口；在蒸發(fā)管的上端裝有成膜器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于還包括在所述的燃?xì)夂涂諝馊肟诖?lián)連接的孔板、壓力表和電控閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于在所述的原料入口連接有電控閥，在所述的膜式蒸發(fā)器的產(chǎn)品出口設(shè)有溫度控制器并控制原料入口的電控閥的流量，使原料出口的溫度值與原料入口的流量成正比。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于在所述的蒸汽預(yù)熱器和廢氣預(yù)熱器的原料通道的出口與膜式蒸發(fā)器的原料接口和排氣接口之間設(shè)有汽液分離器，經(jīng)預(yù)熱后的堿液原料進(jìn)入該汽液分離器進(jìn)行汽液分離，分離后的液體引入膜式蒸發(fā)器的原料接口，分離后的蒸汽引入到膜式蒸發(fā)器的排氣接口與蒸發(fā)器排出的蒸汽混合。
全文摘要
一種連續(xù)式燒堿蒸發(fā)方法及專用設(shè)備，將含有水分的燒堿原料輸入到膜式蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)，該蒸發(fā)器采用蓄熱式燒咀并用燃?xì)饧訜幔徽舭l(fā)的水蒸氣和燃?xì)饧訜岷蟮呐懦鰪U氣被引出對所述的原料進(jìn)行預(yù)熱；從所述的膜式蒸發(fā)器的另一端輸出蒸發(fā)后的不含水產(chǎn)品燒堿。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)生產(chǎn)，同時(shí)保留了爐灶法投資小，占地少，操作和工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)；采用先進(jìn)的蓄熱式蒸發(fā)器進(jìn)行生產(chǎn)，并利用預(yù)熱器對原料進(jìn)行預(yù)熱，明顯提高了蒸發(fā)器的加熱均勻性和熱效，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約了能源，熱效可達(dá)80％以上。所有生產(chǎn)過程均可自動(dòng)控制，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率大為提高。
文檔編號(hào)C01D1/00GK1847149SQ200610078060
公開日2006年10月18日 申請日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者許增輝 申請人:許增輝