專利名稱：蒸發(fā)溶液、同時(shí)使鹽結(jié)晶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)氧化鋁、碳酸鈉、鉀堿和其它鹽的領(lǐng)域，具體涉及在裝有基本為管狀部件的蒸發(fā)裝置內(nèi)蒸發(fā)溶液的方法。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域中已知在裝有管狀結(jié)構(gòu)部件的蒸發(fā)裝置內(nèi)蒸發(fā)溶液、同時(shí)使鹽結(jié)晶的方法(參見L.P.Pertsev“Tubular evaporating units for the crystallizationof solutions(使溶液結(jié)晶的管狀蒸發(fā)裝置)”M.Mashinostroenie 1982，29和66頁(yè))。該方法由下述步驟組成用水蒸汽加熱溶液，同時(shí)除去冷凝液，并從裝置中將含有鹽晶體的經(jīng)蒸發(fā)漿液和蒸汽排出。
該方法具有下列主要缺點(diǎn)。裝置操作時(shí)，從加熱管和其它部件壁脫落的鹽固體阻塞了加熱管約20-30％的內(nèi)部空間。這種情況下，需要每3-4天停止裝置的操作，用水清洗每個(gè)管子。最有效的盛液盤結(jié)垢與加熱管阻塞導(dǎo)致蒸發(fā)裝置能力減小，水蒸汽利用率降低。設(shè)置復(fù)雜而且昂貴的盛液盤大大增加了裝置成本。用于清洗各加熱管的水和其它液體的蒸發(fā)，又致使加熱介質(zhì)如水蒸汽消耗進(jìn)一步增加。
本領(lǐng)域中還已知防止結(jié)晶蒸發(fā)裝置內(nèi)壁上形成沉淀物的方法(例如參見提交于1972年的德國(guó)專利申請(qǐng)N1619806)。根據(jù)該現(xiàn)有方法，在裝置內(nèi)壁上提供不飽和溶液。將另一種能溶解固體沉淀物的溶液以膜的形式沿裝置內(nèi)壁傾倒上去。
下面是該方法的常見重要缺點(diǎn)。該方法只適用于溶解位于垂直壁或明顯傾斜壁上的固體沉淀物，該壁要能承載得住傾倒上去的薄膜(film)形式的溶液。很難根據(jù)該德國(guó)專利申請(qǐng)使用溶解性的溶液薄膜來(lái)除去積聚在裝置的頂板或其它上部水平表面(都是面朝下)上的沉淀物。使用該方法除去積聚在常用柵格式或百葉式盛液盤中的固體也有較大問題。該方法的其它缺點(diǎn)是，用于將溶液形成薄膜形式的復(fù)雜而敏感的噴霧裝置在使用時(shí)很容易阻塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的之一是將分離器和加熱裝置其它部件中形成的固體減到最小，并將加熱管被從裝置的壁和其它結(jié)構(gòu)部件上剝離出固體小片的阻塞減到最小。


圖1所示的是利用本發(fā)明方法處理裝置。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，裝置10由收集室7、分離室2和位于分離室2和收集室7之間的加熱段1組成。有多個(gè)基本中空的加熱部件5和至少一個(gè)基本中空的循環(huán)部件6裝在加熱段1中，從而提供收集室7和分離室2內(nèi)部空間之間的液體流通。雖然可考慮用任何常規(guī)構(gòu)造的加熱和循環(huán)部件，但在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，這些部件的形狀基本為管形構(gòu)造。加熱介質(zhì)或加熱水蒸汽的冷凝液經(jīng)排放管9從加熱段1除去。如下所述，一部分冷凝液經(jīng)管3從排放管9轉(zhuǎn)向，經(jīng)噴嘴4進(jìn)入分離室2的內(nèi)部空間。
加熱水蒸汽形式的加熱介質(zhì)通入加熱段1的內(nèi)部空間，圍繞著加熱部件5。溶液從收集段7抽入加熱部件5。到達(dá)沸騰溫度后，蒸汽-液體形式的溶液就進(jìn)入分離室2的內(nèi)部空間。在分離室2中進(jìn)行冷卻，并達(dá)到液體相和蒸汽相之間的平衡。結(jié)果懸浮的鹽晶體沉淀在分離室2的內(nèi)壁上。含有鹽晶體的液相經(jīng)回流即循環(huán)部件6循環(huán)到收集室7中，并且蒸汽相經(jīng)管8從分離室中排出。含有鹽晶體的液相回流到收集室7，并與溶液混合后，再進(jìn)入加熱部件6，從而提供了液體在本發(fā)明裝置內(nèi)的連續(xù)循環(huán)。蒸汽相從液相中分離出來(lái)后，經(jīng)管8從分離室排出。
本發(fā)明中，含碳酸鈉和硫酸鈉等溶液蒸發(fā)的結(jié)果是，可溶性鹽的濃度增加，同時(shí)它們?cè)诜蛛x室2中結(jié)晶出來(lái)。所得的混合物經(jīng)循環(huán)部件6在加熱部件上部區(qū)域上方的位置從分離室2中不斷排出。
在加熱段1中，加熱介質(zhì)或加熱水蒸汽是與通過(guò)加熱部件5和循環(huán)部件6的被處理溶液隔離的。由于加熱介質(zhì)與處理部件5、6之間的熱交換所產(chǎn)生的冷凝液聚積在加熱段1的內(nèi)部空間，經(jīng)排放管9排出。本發(fā)明的一個(gè)重要特征，是加熱介質(zhì)的一部分冷凝液包括水蒸汽經(jīng)管3從排放管9轉(zhuǎn)向進(jìn)入分離室2中。冷凝的加熱介質(zhì)噴霧細(xì)滴包括水蒸汽經(jīng)噴嘴4進(jìn)入分離室2的內(nèi)部空間。在本發(fā)明的此優(yōu)選實(shí)施方式中，約有0.3-2％的冷凝液以細(xì)霧形式噴入分離室2。在分離室中，冷凝液細(xì)滴與液相細(xì)滴混合，對(duì)其進(jìn)行清洗和稀釋。冷凝液細(xì)滴與液相細(xì)滴的混合使蒸發(fā)器內(nèi)的液相細(xì)滴增大。這就明顯減少了分離室2內(nèi)壁上固體的形成，具體說(shuō)是防止內(nèi)壁上過(guò)多形成不合需要的固體沉淀物。
由于冷凝液細(xì)滴蒸發(fā)，本發(fā)明的方法實(shí)際上排除了分離室中不合需要的蒸汽相過(guò)熱。這就防止在分離室壁上形成沉淀物，將固體的形成減到最小強(qiáng)度。
上述的冷凝液細(xì)滴引入分離室還防止存在于水蒸汽空間中和與鹽一起沉淀在分離器壁上的溶液液滴過(guò)飽和。本方法還防止位于此蒸發(fā)裝置結(jié)構(gòu)部件和盛液盤上的溶液液滴由于和冷凝液液滴混合而過(guò)飽和。所有這些都防止了阻塞和結(jié)垢。
在分離室中，當(dāng)冷凝液細(xì)滴與液相液滴合并時(shí)，蒸汽相被凈化和提純，形成尺寸更大的液滴。對(duì)蒸汽相的凈化還加速了沉淀作用，并增加了盛液盤操作的效率。
如上所述，建議通入分離室中的冷凝液細(xì)滴量約為加熱室中產(chǎn)生的冷凝液的0.3-2.0％。細(xì)滴量增加到2％以上，并不會(huì)使本發(fā)明的效率增加。另一方面，細(xì)滴量降低到產(chǎn)生的冷凝液0.3％以下，在技術(shù)上難以做到。
大量的冷凝液未反應(yīng)細(xì)滴與排出的蒸汽一起進(jìn)入下一單元的加熱室內(nèi)部管狀空間內(nèi)，并與冷凝液一同除去。進(jìn)入分離室的冷凝液細(xì)滴被過(guò)熱蒸汽所蒸發(fā)。這就實(shí)際上排除了分離室中液相的稀釋。
實(shí)施例在本發(fā)明工業(yè)化試驗(yàn)中，使用由四個(gè)單元組成的蒸發(fā)裝置。約有0.4-0.6％來(lái)自第一單元的加熱介質(zhì)冷凝液經(jīng)排放管通入中空分離室(無(wú)盛液盤)。該試驗(yàn)的結(jié)果與現(xiàn)有的具有工作區(qū)約為800米2、用于生產(chǎn)碳酸鈉-鉀同時(shí)使無(wú)水碳酸鈉結(jié)晶的最強(qiáng)蒸發(fā)裝置相比較。該現(xiàn)有技術(shù)蒸發(fā)裝置工作時(shí)不將冷凝的加熱介質(zhì)通入裝置的工作區(qū)。而利用本發(fā)明的方法后，清洗/凈化本發(fā)明蒸發(fā)管狀部件維護(hù)之間的時(shí)間間隔增長(zhǎng)到40天。同時(shí)，裝置管狀部件中的阻塞顯著減少。從增加熱交換過(guò)程的效率和減少盛液盤由于結(jié)垢而產(chǎn)生的阻力上來(lái)看，水蒸汽利用率明顯增加。每噸水蒸發(fā)所用的水蒸汽消耗量從0.62降至0.33噸/噸。
權(quán)利要求
1.在包括加熱段的裝置中蒸發(fā)溶液同時(shí)使鹽結(jié)晶的方法，所述的加熱段中具有多個(gè)基本為管狀的處理部件和至少一個(gè)循環(huán)部件，且所述的加熱段裝在收集室和分離室之間，該方法包括下列步驟(a)用加熱介質(zhì)對(duì)基本為管狀的加熱部件中的溶液進(jìn)行加熱，此時(shí)避免溶液和加熱介質(zhì)之間直接接觸；(b)將加熱步驟時(shí)形成的加熱介質(zhì)的冷凝部分從加熱段中排出；和(c)除去含有鹽晶體的經(jīng)蒸發(fā)溶液，并從分離室中抽排出蒸汽，其中將一部分冷凝的細(xì)霧狀加熱介質(zhì)通入分離室中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于以細(xì)霧形式通入分離室中的冷凝加熱介質(zhì)的量為從加熱段排出的冷凝加熱介質(zhì)總量的0.3-2％。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述冷凝的加熱介質(zhì)為水蒸汽。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述冷凝加熱介質(zhì)的細(xì)霧通入分離室中，用于與所述含有鹽晶體的蒸發(fā)溶液液滴混合。
全文摘要
本發(fā)明提供了蒸發(fā)溶液同時(shí)使其中的鹽結(jié)晶的方法。該方法由下列步驟組成:用加熱介質(zhì)對(duì)溶液進(jìn)行加熱;排出冷凝部分的加熱介質(zhì);并除去含有鹽晶體的經(jīng)蒸發(fā)溶液,其中細(xì)霧形式的冷凝加熱介質(zhì)的一部分與含有鹽晶體的蒸發(fā)溶液液滴混合。
文檔編號(hào)B01D1/16GK1381294SQ0210338
公開日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2002年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月30日
發(fā)明者V·M·托蒂希尼 申請(qǐng)人:俄羅斯國(guó)家鋁鎂研究所