多效蒸發(fā)器、連續(xù)結晶器在硫酸銨生產(chǎn)中的應用分析

邢小霞（河北鼎威化工設備有限公司，河北石家莊050035）

多效蒸發(fā)器、連續(xù)結晶器在硫酸銨生產(chǎn)中的應用分析

邢小霞（河北鼎威化工設備有限公司，河北石家莊050035）

本文根據(jù)生產(chǎn)實例詳細介紹了強制蒸發(fā)結晶和DTB蒸發(fā)結晶兩種常見的硫酸銨生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)技術指標，同時將兩種生產(chǎn)工藝進行了比較及分析

硫酸銨；強制蒸發(fā)結晶器；DTB蒸發(fā)結晶器

現(xiàn)在國內(nèi)硫酸銨基本全部來自于非化肥生產(chǎn)行業(yè)副產(chǎn)，例如煉焦行業(yè)、己內(nèi)酰胺、硫酸尾氣脫硫、電廠脫硫、丙烯腈以及甲基丙烯酸甲酯、氧化鋅等副產(chǎn)。由于硫酸銨多為副產(chǎn)物，其主要是以硫酸銨水溶液的形式排出主系統(tǒng)，因此蒸發(fā)、濃縮、結晶成為提取硫酸銨常用的工藝路線，而強制蒸發(fā)結晶與DTB蒸發(fā)結晶又是其中最為常見的兩種濃縮工藝。

以處理量為3t/h，進料硫酸銨濃度為35%，進料溫度為25℃的生產(chǎn)進行對比。

一、強制循環(huán)蒸發(fā)結晶工藝

1.流程簡述（圖1）

物料流向：溶液先經(jīng)過冷凝水預熱器預熱后進入一效蒸發(fā)器，在一效蒸發(fā)器內(nèi)換熱閃蒸，閃蒸后的溶液利用效間壓力差進入二效蒸發(fā)器再進行閃蒸、濃縮，濃縮后的溶液由二效出料泵經(jīng)旋液器輸送至稠厚器，再進入離心機進行固液分離，硫酸銨晶體可直接進行包裝或?qū)⒔Y晶產(chǎn)品進行干燥處理，而母液至母液罐后返回蒸發(fā)系統(tǒng)。

蒸汽及冷凝水流向：一效加熱室的熱源采用生蒸汽，一效加熱室內(nèi)的生蒸汽換熱冷凝后，冷凝水進入一效冷凝水預熱器預熱原料；一效分離室產(chǎn)生的二次蒸汽進入二效加熱室換熱冷凝，冷凝后的冷凝水進入冷凝水罐收集，二效分離室產(chǎn)生的二次蒸汽進入間接冷凝器冷凝回收至冷凝水罐。

2.生產(chǎn)消耗（表1）

公用工程循環(huán)水生蒸汽電要求上水溫度：35℃；回水溫度：45℃壓力：0.1MPa（表）；飽和蒸汽380v；50Hz生產(chǎn)消耗量~60 1.5 65.9單位t/h t/h kw

圖1

二、DTB蒸發(fā)結晶工藝

1.流程簡述（圖2）

圖2

物料流向：溶液進入DTB結晶器內(nèi)，溶液由循環(huán)泵輸送至結晶蒸發(fā)器將溶液加熱至過熱狀態(tài)，過熱的硫酸銨溶液進入DTB結晶器低溫閃蒸析出結晶，含固溶液再經(jīng)出料泵輸送至旋液器提高固體含量，結晶溶液再經(jīng)離心分離后，母液返回DTB蒸發(fā)結晶器，結晶產(chǎn)品可以進行包裝或再進行干燥處理。

蒸汽冷凝水流向：生蒸汽進入結晶蒸發(fā)器冷凝后，冷凝水回收再利用，DTB蒸發(fā)結晶器內(nèi)閃蒸出的二次蒸汽進入間接冷凝器冷凝回收。

2.生產(chǎn)消耗（表2）

公用工程循環(huán)水生蒸汽電要求上水溫度：35℃；回水溫度：45℃壓力：0.1MPa（表）；飽和蒸汽380v；50Hz生產(chǎn)消耗量~120 2.83 54.4單位t/h t/h kw

三、兩種結晶工藝的對比

1.系統(tǒng)特性

強制循環(huán)蒸發(fā)器是一種高效的蒸發(fā)設備，其傳熱系數(shù)大，利于處理粘度較大、易結垢、易結晶的物料或濃縮程度較高的溶液。強制循環(huán)蒸發(fā)器通過強制循環(huán)泵提供外加動力，在換熱管內(nèi)產(chǎn)生強制流動，控制換熱管的流動速度在1.2-3.0m/s左右［1］，以保證帶晶溶液在換熱管內(nèi)不結疤，不堵管。

DTB蒸發(fā)結晶器屬于典型的內(nèi)循環(huán)結晶器，結晶內(nèi)設置了內(nèi)導流筒及攪拌器，它們和大流量的循環(huán)泵形成了一個循環(huán)通道，而且循環(huán)速率很高，可使晶漿重量密度保持至30-40%的水平［2］，可明顯地消除高飽和度區(qū)域，結晶內(nèi)的各處的過飽和度比較均勻，強化了結晶器的生產(chǎn)能力；

2.公用工程消耗

對比表1和表2，強制循環(huán)蒸發(fā)結晶的蒸汽消耗和循環(huán)水用量遠低于DTB蒸發(fā)結晶，但強制循環(huán)蒸發(fā)結晶的電消耗相對DTB蒸發(fā)結晶的偏高。

3.結晶顆粒

強制循環(huán)蒸發(fā)結晶是在蒸發(fā)過程中析出結晶，細晶在分離室內(nèi)的停留時間相對較短，離心分離后的結晶顆粒比較小而且不太均勻。

DTB蒸發(fā)結晶器的外循環(huán)管可以適當?shù)南^量的細晶，硫酸銨晶體在DTB蒸發(fā)結晶器內(nèi)的停留時間相對要長一些，因此析出的結晶顆粒會稍大一些；結晶器底部的淘洗也保證了所析出的硫酸銨顆粒粒度的均勻、穩(wěn)定。

4.其它

由于DTB蒸發(fā)結晶器內(nèi)有攪拌器和內(nèi)導流筒，因此在加工方面其要求的精度較高，并且DTB蒸發(fā)結晶器無法制造大型設備；而強制循環(huán)蒸發(fā)器的加熱室卻可以加工制造至上千平米，其處理量可以比DTB蒸發(fā)結晶器大的多。

四、結語

強制循環(huán)蒸發(fā)結晶與DTB蒸發(fā)結晶比較，各自有不同的優(yōu)勢，適合不同的生產(chǎn)條件，處理量小而且對結晶產(chǎn)品的粒度有一定要求的可以選擇DTB蒸發(fā)結晶；反之處理量相對較大且對結晶產(chǎn)品沒有要求的可以選擇強制循環(huán)蒸發(fā)。除此之外，在選擇兩種生產(chǎn)工藝時還要考慮整體系統(tǒng)的投資、維護費用、生產(chǎn)消耗費用、操作人員的技術水平等因素，根據(jù)不同的情況選擇不同的生產(chǎn)工藝。

［1］王漢松主編.石油化工設計手冊（第三卷）第7章蒸發(fā)［M］北京：化學工業(yè)出版社2001.12.

［2］王漢松主編.石油化工設計手冊（第三卷）第8章結晶［M］北京：化學工業(yè)出版社2001.12.

邢小霞（1979-），女，工程師，主要從事化工單元操作工藝和化工設備的研究工作