連續式燒鹼蒸發方法及專用設備的製作方法
2023-07-05 09:48:56
專利名稱：連續式燒鹼蒸發方法及專用設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燒鹼去水方法及專用設備，是一種用於將較低濃度的燒鹼(氫氧化鈉)水溶液，通過蒸發去除水分的方法和設備，目前，我國的固體燒鹼生產工藝主要有兩種，一種是最原始的爐灶法，採用土法的爐灶給鑄鐵大鍋加熱進行生產，該工藝能源消耗高，爐灶效率僅有40-50％，同時由於燒鹼對鐵鍋的腐蝕使得產品含有雜質，需要人工手動添加輔料，用化學反應的方式除去雜質，操作的難度和隨意性都很大，質量很不穩定，並且是間歇操作，生產也不穩定。另一種是引進瑞士博特(Bertiams)公司的技術和設備，採用熔化的無機鹽和水蒸汽作為加熱源，以鎳材料為主要設備進行生產，該工藝雖然有產品質量好、自動化程度高、可連續生產的優點，但其投資大(年產5萬噸的規模需要投資300萬美元)，對加熱能源的品質要求高(需要8公斤/釐米2的水蒸汽和由天然氣加熱熔化的熔融無機鹽進行加熱)，設備的要求和運行費用都很高，有些甚至必須進口。
本發明的目的就是提供一種連續式燒鹼蒸發的方法及專用設備，以解決現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，質量很不穩定，並且是間歇操作，生產不穩定；以及進口設備投資大，對加熱能源的品質要求高，運行費用很高的問題。
本發明的技術方案是一種連續式燒鹼蒸發方法，將含有水分的燒鹼原料輸入到膜式蒸發器內進行蒸發，該蒸發器採用蓄熱式燒咀並用燃氣加熱；蒸發的水蒸氣和燃氣加熱後的排出廢氣被引出對所述的原料進行預熱；從所述的膜式蒸發器的另一端輸出蒸發後的不含水產品燒鹼。
一種連續式燒鹼蒸發專用設備，包括膜式蒸發器、轉換裝置、蒸汽預熱器和廢氣預熱器，膜式蒸發器的兩端的蓄熱式燒咀設有燃氣接口、空氣接口和排氣接口，這些接口通過轉換裝置分別與燃氣源、鼓風機和引風機連接，其中轉換裝置用於所述的蓄熱式燒咀的燃氣、空氣和排氣的進氣與出氣的交替轉換，以滿足兩端對應的蓄熱式燒咀交替燃燒和排氣的需要；所述的膜式蒸發器的蒸汽出口與蒸汽預熱器的熱源通道連接；所述的膜式蒸發器的排氣接口通過所述的轉換裝置與廢氣預熱器的熱源通道連接，膜式蒸發器的原料接口與蒸汽預熱器和廢氣預熱器的原料通道的出口連接，該蒸汽預熱器和廢氣預熱器的入口相互連接後作為原料入口。
本發明的優點是可連續生產，同時保留了爐灶法投資小，佔地少，操作和工藝簡單的優點；採用先進的蓄熱式蒸發器進行生產，並利用預熱器對原料進行預熱，明顯提高了蒸發器的加熱均勻性和熱效，保證了產品質量，節約了能源，熱效可達80％以上。所有生產過程均可自動控制，產品質量和生產效率大為提高。
圖1是本發明設備一個實施例的總體結構示意圖；圖2是本發明設備另一個實施例的總體結構示意圖；圖3是圖1和圖2中轉換裝置的實施例構成示意圖；圖4是圖1和圖2中蓄熱式蒸發器的A-A剖視圖；圖5是本發明蓄熱式蒸發器的軸向剖視圖。
本發明的蒸發方法主要包括(參考圖1～圖4)將含有水分的燒鹼原料(濃度一般在32％～50％)輸入到膜式蒸發器2內進行蒸發，該蒸發器2採用蓄熱式燒咀24並用燃氣加熱；蒸發的水蒸氣和燃氣加熱後的排出廢氣被引出，並分別通過蒸汽預熱器3和廢氣預熱器4對所述的原料進行預熱；從所述的膜式蒸發器2的下端輸出蒸發後的不含水份的產品燒鹼。
參見圖1，本發明的專用設備實施例之一，包括膜式蒸發器2，轉換裝置1，蒸汽預熱器3，廢氣預熱器4和冷凝水罐5，膜式蒸發器2的兩端的蓄熱式燒咀24設有燃氣接口、空氣接口和排氣接口，這些接口通過轉換裝置1分別與燃氣源、空氣源(鼓風機)和引風機連接。轉換裝置1用於所述的蓄熱式燒咀24的燃氣、空氣和排氣的進氣與出氣的交替轉換，以滿足兩端對應的蓄熱式燒咀交替燃燒和排氣的需要，屬常規技術。所述的膜式蒸發器2中央的蒸發管23上端的蒸汽出口232通過管線a與蒸汽預熱器3的熱源通道連接；所述的膜式蒸發器2的蓄熱式燒咀24的排氣接口通過所述的轉換裝置1和管線c與廢氣預熱器4的熱源通道連接，膜式蒸發器2的中央的蒸發管23上端原料接口231通過管線b與蒸汽預熱器3和廢氣預熱器4的原料通道並聯連接。在所述的蒸汽預熱器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)來確保蒸汽預熱器內的蒸汽完全冷凝。
在所述的原料入口連接有電控閥K1，在所述的膜式蒸發器2的產品出口234設有溫度控制器TY並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所示的是本發明設備另一個實施例的總體結構，該實施例在上一實施例的基礎上增加了一個汽液分離器9，在所述的蒸汽預熱器3和廢氣預熱器4的原料通道的出口與膜式蒸發器2的原料接口231和排氣接口232之間設有汽液分離器9，經預熱後的鹼液原料進入該汽液分離器9內進行汽液分離，分離後的液體引入膜式蒸發器2的原料接口231，分離後的蒸汽引入到膜式蒸發器2的排氣接口232與蒸發器排出的蒸汽混合後送入蒸汽預熱器3。
參見圖3，所述的轉換裝置的該實施例包括燃氣通道閥門組R、空氣通道閥門組S和排氣通道閥門組T，該燃氣通道閥門組R由兩個主支路組成，圖面上部的主支路各通過連接的手動閥11、調壓閥12、快速切斷閥13和手動閥14、15，手動閥14和15分別連接在兩個分支路上並分別與所述的蒸發器2上端的燒咀24的不同燃氣端連接。下部的另一主支路中的手動閥11′、調壓閥12′、快速切斷閥13′和手動閥14′、15′分別與所述的蒸發器2下端的燒咀24的不同燃氣端連接，連接方式與上述相同。
所述的空氣通道閥門組S由兩個主支路組成，上部的主支路各通過兩個並聯的手動閥16和17分別與所述的蒸發器2上端的燒咀24的燃氣端連接；下部的另一主支路兩個並聯的手動閥16′和17′分別與所述的蒸發器2下端的燒咀24的燃氣端連接。
所述的排氣通道閥門組T由兩個支路組成，圖面上部支路上串聯，該排氣通道的兩端分別與燒咀24的排氣端和鼓風機連接。在所述的排氣通道上串聯有三通閥31，其兩端分別連接在熱電偶19與電控調節閥33之間，三通閥31的第三端通過另一電控調節閥32與下部的另一支路並聯連接。下部的另一支路中的手動閥18′、熱電偶19′、三通閥31′、電控調節閥32′和33′與上部的連接方式相同。在上部支路與下部支路的並聯端與鼓風機之間串聯有孔板C2、壓力表P2和電控調節閥ZK2。
上述轉換裝置的工作過程簡述如下1.燃氣供給線路每個燒咀有兩個燃氣進口，一個是主燒咀用燃氣供應迴路，由煤氣快速切斷閥13和手動閥15兩個閥控制，快切閥13控制開關，手動閥C控制供氣量。另一個進口是點火咀(俗稱長明燈，用於引燃主燒咀燃氣)用燃氣進口，由手動閥14控制，一般調好後基本不再動。
2.鼓風機去每個燒咀路線 直接去每個燒咀24有兩路，即兩個手動閥16和17控制線路，上面的一個手動閥16是給長明燈供空氣，下面的一個手動閥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，主要用於燒咀燃燒時鼓風和引風的切換。
3.上下燒咀24的長明燈均是長期燃燒，其燃氣進氣閥15手動閥1416和空氣進氣閥及空氣冷卻閥17均是長期打開，處於工藝需要的最佳位置(即保證長明燈不滅的最佳位置)。
4.當下邊燒咀燃燒時，此時下邊燒咀的煤氣快速切斷閥13』打開，下側燒咀的三通閥31』處於將燒咀進氣口和鼓風相連位置(即給燒咀鼓風)。
下側燒咀的手動閥18』開啟到合適位置(根據蒸發器內的溫度調節)；下側燒咀長明燈的手動閥14』、16』和17』均打開(長開，手動調節)。
5.當上邊燒咀燃燒時，此時上邊燒咀的煤氣快速切斷閥13關閉，上側燒咀的三通閥31處於將上側燒咀進氣和引風機相連位置(即給上側燒咀引風)；上側燒咀的手動閥l8開啟到合適位置(長開，依爐內溫度可調節)；上側燒咀長明燈的手動閥14、16和17均打開(長開，手動調節)。
6.切換時間由熱電偶34和34』所測排煙的溫度來控制，當達到設定溫度值時由控制器(未圖示)自動轉換兩個三通閥31和31』。
7.所有自動閥均自動控制，通過微機控制器執行。
參見圖4和圖5，所述的膜式蒸發器2包括成膜器233、蒸發管23、加熱內套22、加熱外套21和所述的蓄熱式燃氣燒咀24，在蒸發管23的外側側套有同軸心的加熱內套22和外套21，三者之間留有間隙。在內外套之間的兩端裝有蓄熱式燃氣燒咀24，該燒咀24的外端與通過轉換裝置1的對應端連接。在蒸發管23與加熱內套22之間裝有多個熱電偶28和壓力表接口29，熱電偶28用於控制燒咀的燃燒程度，以保證爐內的溫度值和均勻性。在蒸發管23與加熱內套22之間的兩端分別設有氮氣(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外側設有洩壓口27；在蒸發管23的上端裝有成膜器233。圖4主要用於表示蒸發管23、加熱內套22、加熱外套21和蓄熱式燃氣燒咀24的位置分布，未圖示熱電偶28和壓力表接口29等結構。
所述的成膜器233圓錐筒，小口朝下裝於蒸發管23的上端，在圓錐筒的上端設有沿圓周均布的多個凹口。
本發明設備的工作原理簡述如下濃度在32％～50％的燒鹼溶液經過蒸汽預熱器3和廢氣預熱器4預熱後，輸入到膜式蒸發器2內進行蒸發，該蒸發器2採用蓄熱式燒咀24並用燃氣加熱；蒸發的水蒸氣和燃氣加熱後的排出廢氣被引出，並分別通過蒸汽預熱器3和廢氣預熱器4對所述的原料進行預熱；從所述的膜式蒸發器2的下端輸出蒸發後的不含水份的產品燒鹼。
權利要求
1.一種連續式燒鹼蒸發方法，其特徵在於將含有水分的燒鹼原料輸入到膜式蒸發器內進行蒸發，該蒸發器採用蓄熱式燒咀並用燃氣加熱；蒸發的水蒸氣和燃氣加熱後的排出廢氣被引出對所述的原料進行預熱；從所述的膜式蒸發器的另一端輸出蒸發後的不含水產品燒鹼。
2.一種權利要求1所述的燒鹼蒸發方法的專用設備，其特徵在於包括膜式蒸發器、轉換裝置、蒸汽預熱器和廢氣預熱器，膜式蒸發器的兩端的蓄熱式燒咀設有燃氣接口、空氣接口和排氣接口，這些接口通過轉換裝置分別與燃氣源、鼓風機和引風機連接，其中轉換裝置用於所述的蓄熱式燒咀的燃氣、空氣和排氣的進氣與出氣的交替轉換，以滿足兩端對應的蓄熱式燒咀交替燃燒和排氣的需要；所述的膜式蒸發器的蒸汽出口與蒸汽預熱器的熱源通道連接；所述的膜式蒸發器的排氣接口通過所述的轉換裝置與廢氣預熱器的熱源通道連接，膜式蒸發器的原料接口與蒸汽預熱器和廢氣預熱器的原料通道的出口連接，該蒸汽預熱器和廢氣預熱器的入口相互連接後作為原料入口。
3.根據權利要求2所述的設備，其特徵在於在所述的蒸汽預熱器熱源通道的出口連接有冷凝水罐。
4.根據權利要求2所述的設備，其特徵在於所述的膜式蒸發器包括成膜器、蒸發管、加熱內套、加熱外套和所述的蓄熱式燃氣燒咀，在蒸發管外側套有同軸心的加熱內套和外套，三者之間留有間隙，在內外套之間的兩端裝有蓄熱式燃氣燒咀，該燒咀的外端與通過轉換裝置的對應端連接；在蒸發管與加熱內套之間裝有熱電偶和壓力表接口；在蒸發管與加熱內套之間的兩端分別設有氮氣或惰性氣體的充氣口和排氣口；在所述的加熱外套外側設有洩壓口；在蒸發管的上端裝有成膜器。
5.根據權利要求2所述的設備，其特徵在於還包括在所述的燃氣和空氣入口串聯連接的孔板、壓力表和電控閥。
6.根據權利要求2所述的設備，其特徵在於在所述的原料入口連接有電控閥，在所述的膜式蒸發器的產品出口設有溫度控制器並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.根據權利要求2所述的設備，其特徵在於在所述的蒸汽預熱器和廢氣預熱器的原料通道的出口與膜式蒸發器的原料接口和排氣接口之間設有汽液分離器，經預熱後的鹼液原料進入該汽液分離器進行汽液分離，分離後的液體引入膜式蒸發器的原料接口，分離後的蒸汽引入到膜式蒸發器的排氣接口與蒸發器排出的蒸汽混合。
全文摘要
一種連續式燒鹼蒸發方法及專用設備，將含有水分的燒鹼原料輸入到膜式蒸發器內進行蒸發，該蒸發器採用蓄熱式燒咀並用燃氣加熱；蒸發的水蒸氣和燃氣加熱後的排出廢氣被引出對所述的原料進行預熱；從所述的膜式蒸發器的另一端輸出蒸發後的不含水產品燒鹼。本發明的優點是可連續生產，同時保留了爐灶法投資小，佔地少，操作和工藝簡單的優點；採用先進的蓄熱式蒸發器進行生產，並利用預熱器對原料進行預熱，明顯提高了蒸發器的加熱均勻性和熱效，保證了產品質量，節約了能源，熱效可達80％以上。所有生產過程均可自動控制，產品質量和生產效率大為提高。
文檔編號C01D1/00GK1847149SQ200610078060
公開日2006年10月18日 申請日期2006年5月9日 優先權日2006年5月9日
發明者許增輝 申請人:許增輝