多效蒸發器、連續結晶器在硫酸銨生產中的應用分析

邢小霞（河北鼎威化工設備有限公司，河北石家莊050035）

多效蒸發器、連續結晶器在硫酸銨生產中的應用分析

邢小霞（河北鼎威化工設備有限公司，河北石家莊050035）

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

硫酸銨；強制蒸發結晶器；DTB蒸發結晶器

現在國內硫酸銨基本全部來自于非化肥生產行業副產，例如煉焦行業、己內酰胺、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。由于硫酸銨多為副產物，其主要是以硫酸銨水溶液的形式排出主系統，因此蒸發、濃縮、結晶成為提取硫酸銨常用的工藝路線，而強制蒸發結晶與DTB蒸發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℃的生產進行對比。

一、強制循環蒸發結晶工藝

1.流程簡述（圖1）

物料流向：溶液先經過冷凝水預熱器預熱后進入一效蒸發器，在一效蒸發器內換熱閃蒸，閃蒸后的溶液利用效間壓力差進入二效蒸發器再進行閃蒸、濃縮，濃縮后的溶液由二效出料泵經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將結晶產品進行干燥處理，而母液至母液罐后返回蒸發系統。

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.生產消耗（表1）

公用工程循環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生產消耗量~60 1.5 65.9單位t/h t/h kw

圖1

二、DTB蒸發結晶工藝

1.流程簡述（圖2）

圖2

物料流向：溶液進入DTB結晶器內，溶液由循環泵輸送至結晶蒸發器將溶液加熱至過熱狀態，過熱的硫酸銨溶液進入DTB結晶器低溫閃蒸析出結晶，含固溶液再經出料泵輸送至旋液器提高固體含量，結晶溶液再經離心分離后，母液返回DTB蒸發結晶器，結晶產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器冷凝后，冷凝水回收再利用，DTB蒸發結晶器內閃蒸出的二次蒸汽進入間接冷凝器冷凝回收。

2.生產消耗（表2）

公用工程循環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.系統特性

強制循環蒸發器是一種高效的蒸發設備，其傳熱系數大，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。強制循環蒸發器通過強制循環泵提供外加動力，在換熱管內產生強制流動，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不結疤，不堵管。

DTB蒸發結晶器屬于典型的內循環結晶器，結晶內設置了內導流筒及攪拌器，它們和大流量的循環泵形成了一個循環通道，而且循環速率很高，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域，結晶內的各處的過飽和度比較均勻，強化了結晶器的生產能力；

2.公用工程消耗

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

3.結晶顆粒

強制循環蒸發結晶是在蒸發過程中析出結晶，細晶在分離室內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蒸發結晶器的外循環管可以適當的消除過量的細晶，硫酸銨晶體在DTB蒸發結晶器內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、穩定。

4.其它

由于DTB蒸發結晶器內有攪拌器和內導流筒，因此在加工方面其要求的精度較高，并且DTB蒸發結晶器無法制造大型設備；而強制循環蒸發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蒸發結晶器大的多。

四、結語

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

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