Способ последовательного выпаривания щелоков

(51) 5 СА ЕИЗ ЕТяг чщ,взс. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 21) 4206710/26(56) Технологический регламент производства жидкой каустической соды, Волгоград,п.о. "Каустик", 1985,Технологический регламент производства жидкой каустической соды в корпусе139 цеха М 4-а Волгоградского химическогозавода им. Кирова, 1970.(54) СПОСОб ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВЪПАРИВАНИЯ ЩЕЛОКОВ Изобретение относится к химическойтехнологии, в частности к способам концентрирования элекролитической щелочи, полученной диафрагменным методом.Цель изобретения - экономия тепла греющего пара и уменьшение расхода воды.На фиг,1 представлена схема установкистремя корпусами для осуществления предлагаемого способа; на фиг,1 - схема установки с пятью корпусами.Установка по фиг,1 состоит из корпусов1 - 3 и центрифуг 4 и 5, установка по фиг.2 -из корпусов 1 - 5 и центрифуг 6 и 7.Способ осуществляют на установке следующим образом,Исходный раствор щелочи после пред-.варительного подогрева до температуры,близкой к температуре кипения раствора,подают в первый корпус 2 трехкорпуснойустановки, Частично упарейный раствор перетекает во второй корпус 2. В результатеконцентрирования во втором корпусе выде 57) Изобретение относится к химической технологии, в частности к концентрированию электролитической щелочи, полученной диафрагменным методом, Целью изобретения является экономия тепла греющего пара и уменьшение расхода воды. Это достигается выпариванием щелочи в две стадии в многокорпусной установке с прямоточным движением раствора по корпусам установки и последовательным движением пара на первой стадии, а на второй стадии выпаривание ведут под давлением, Вторичный пар с второйстадии подают на обогрев последнего корпуса первой стадии выпаривания, 2 ил,ляется твердая соль в виде кристаллов.Пульпу направляют на разделение на центрифугу 4, Маточный раствор с концентрацией, соответствующей значению средней щелочи,220, йаОН, направляют на вторую стадию окончательной упарки. Пульпу соли крепких щелоков разделяют на центрифуге 0 5. Маточный раствор направляют потреби телю, соль с центрифуг 4 и 5 возвращают на Я электролиз, Первичный пар подают в грею- (Л щую камеру корпуса 1, Соковые пары пер- ) вого корпуса поступают в корпус 2, Корпус 2 по линии соковых паров соединен с барометрическим конденсатором и вакуум-насос сом (не показаны). Корпус 3 окончательной: р упарки щелочи обогревают первичным паром. Соковые пары из корпуса 3 под давлением 0,55 - 1,7 ата впрыскивают в линию соковых паров из корпуса 1. Первая стадия может состоять и из большего числа корпусов, например четырех, что имеет место на практике. Количество корпусов ограниченотемпературой греющего пара и суммарнойповерхностью греющих элементов этих камер, Греющий пар на первой стадии распределяется по корпусам в одном направлениис раствором, Изобретение позволяет павысить абсолютное давление в надрастворномпространстве выпарного корпуса второйстадии от 15 до 55-170 кПа с одновременным увеличением температуры кипенияраствора в этом корпусе с 95 до 125-155 С, 10Указанное йэменениережима (способ) технологического процесса увеличивает коэффициент теплоотдачи от греющих трубок краствору для коопуса с естественной циркуляцией раствора в 2,5 - 3 раза, что определяет весь процесс теплопередачи и делает егоэкономичнее, для корпуса с принудительной циркуляцией раствора зависимость коэффициента теплоотдачи от давления впроцессе выпаривания менее значительна, 20но характер зависимости сохраняется.Кроме того, предлагаемое повышениедавления не приводит к необходимости усиления механической прочности и утяжеления соответствующих элементов выпарного 25корпуса (в частности, сепаратора), посколькумеханические нагрузки от внутреннего давления при работе под давлением до170 кПа(абс) даже меньше, чем от внешнегодавления при работе под вакуумом (85 кПа). 30Работа на аппаратах до 1,7 ата не требует обеспечения требований котлонадзораза обрудованием, КонстрУкционный материал - нержавеющие стали,При предлагаемом повышении давления и температуры в процессе выпариванияна второй стадии значительно укрупняетсяосадок до 0,25 мкм кристаллов, что значительно облегчает последующее отделениесоли на центрифуге из крепких щелоков, 40снижает расход воды на промывку соли отщелочи в 1,3 раза, расход первичного парана повторную доупарку этих вод в 1,05 раза,которые по технологии возвращают в первыйкорпус технологической цепи, улучшается качество готовой щелочи по содержанию остаточной соли в ней,П р и м е р 1, Раствор электрощелочи ссодержанием 10% КаОН, 18%КаС и 75 о воды подают для выпаривания в трехкорпусную с однонаправленным на 1-й стадийдвижением пара и раствора двухствдийнуюустановку, Раствор электрощелочи упаривают в первом корпусе 1,9 т греющего парадавлением 3 ата при температуре греющих 55паров 135. С и давлении соковых паров 0,6ата. В результате кипения испаряется 1,9 тводы. Далее раствор перетекает во второйокорпус, где кипит при 75 .С при остаточномдавлении в аппарате 0,15 ата (15 кПа), Пульпу соли после корпуса 2 направляют на центрифугу 4, где разделяют фракции, Маточный раствор направляют на доупарку до крепкой щелочи, 46 оКаОН, в третий корпус, который обогревается 1,9 т греющего пара давлением 3 ата. Соковые пары третьего корпуса с давлением 0,55 ата (55 кПа) смешивают с парами первого корпуса и используют для нагрева второго корпуса. Температура кипения раствора в корпусе 3 составляет 125 г. В результате из второго корпуса испаряется 3,8 т воды, из третьего - 1,9 т воды, Коэффициент теплоотдачи в третьем корпусе 800 ккал/м ч град,В результате работы установки по предлагаемой схеме количество воды на барконденсацию составляет 230 м /т 100 оКаОН, Изменение режима кристаллизации в третьем корпусе позволяет получить средневзвешенный размер кристаллов соли 0,20 мкм, что приводит к сокращению промвод на центрифуге 5 и сокращает расход пара до 0,5 т/т КаОН на их доупарку. Таким образом, для упарки 1 т 100% КаОН от 10 до 46% КаОН требуется греющего пара 3,8 т/т КаОН и воды 230 м /т 100 оКаОН,П р и м е р 2. Раствор электрощелочи исходного состава и количества аналогичных, примеру 1, подают для выпаривания в выпарную систему, Давление греющего пара 7 ата. В корпусе 3 создают давление 1,7 ата (170 кПа), температура кипения 155 С. Коэффициент теплоотдачи при этом равен 1000 ккал/кг ч град. В результате испарения из третьего корпуса удаляют воды 1,9 т/т 100% КаОН. Соковые пары третьего корпуса с давлением 1,7 ата (170 кПа) смешивают с соковыми парами первого корпуса давлением 1,7 ата в количестве 1,9 т/т 1000 КаОН и обогревают корпус, в результате чего испаряют воды 3,8 т/т 100 оКаОН. Температура кипения раствора в первом корпусе 130 С, во втором корпусе 75 С. На барконденсацию расходуют воды 230 м /т КаОН. Средневзвешенный размер соли из третьего корпуса составляют 0,25 мкм, расход пара на доупарку промвод достигает 0,4 т/т 100% КаОН, Таким образом, общий расход пара на систему составляет 3,8 т/т 100% КаОН и воды 230 м /м 100% КаОН.П р и м е р 3, Параметры аналогичны параметрам примера .2, за исключением давления сокового пара в третьем корпусе, равного 1,2 ата (120 кПа), и температуры кипения раствора в третьем корпусе 145 С, Давление греющего пара 6 ата, Коэффициент теплоотдачи 900 ккал/м ч град. Из второго корпуса воды испаряется 1,9 т/т 100% КаОН, из третьего 1,9 т/т 100% КаОН, 1662599Общий расход пара на систему составляет 3,8 т/т 1000 йаОН и воды 230 м /т 100 О йаОН. Средневзвешенный размер соли 0,22 мкм.П р и м е р 4. Параметры аналогичны параметрам примера 2, за исключением давления сокового пара в третьем корпусе, равного 1,8 ата (180 кПа), и температуры кипения 160 С, Коэффициент теплоотдачи для третьего корпуса равен 50 ккал/кг град ч, Давление греющего пара 7 ата, температура пара 165 С. Полезная разность температурдля третьего корпуса составляет 5 С (разница между температурой греющего пара 165 С и температурой кипения раствора в этом же корпусе 160 С), что не обеспечивает интенсивного кипения с испарением в этом корпусе. Процесс не работает,П р и м е р 5. Параметры аналогичны параметрам примера 2, за исключением давления в третьем корпусе 3, равного 0,5 ата (50 кПа), и температуры раствора в нем 122 С, Давление греющего пара 3 ата. Коэффициент теплоотдачи 50 ккал/кг ч.град. В третьем корпусе испаряют 2 т пара с давлением 0,5 ата и температурой 80 ОС. Этот пар смешивают с соковыми парами первого корпуса в количестве 2 т давлением 0,5 атаои температурой 80 С для обогрева второго корпуса. Второй корпус работает под разрежением 0,85 ата. Температура кипения в этом корпусе при этом должна быть 78 С. Обогрев этого корпуса парами 80 С не обеспечивает кипения из-за малой величины полезной разности температур. Процесс не идет.Все описанные примеры относятся к случаю двухкорпусной установки на первой стадии процесса упаривания. При этом давление греющего пара не превышает 7 ата. При более высоком давлении греющего пара до 10 ата должны применяться установки с большим числом корпусов на первой стадии (от трех до четырех). Распределение паров и температур при этом сохраняет свои соотношения и корпус второй стадии может обогреваться отборным теплом с других корпусов,Рабочим давлением для третьего корпуса является давление 0,55 - 1,7 ата, и температура кипения раствора в этом корпусе меняется от 125 С до 155 С.П р и м е р 8, Выпарная система (фиг.2) состоит из 5 корпусов, двухстадийна, На первой стадии работают корпуса 1 - 4, на второй - корпус 5. Раствор и пар на первой30 35 40 45 50 55 5 10 15 20 25 стадии имеют однонаправленное движение, Вторая стадия (корпус 5) работает на паре под давлением О,б ата и температуре кипения раствора, постугающего из корпуса 2, 125 С, Соковые пары второй стадии в количестве 1,5 т смешивают с соковыми парами корпуса 3 в количестве 0,6 т и подают для нагрева корпуса 4, который работает под разрежением 0,15 ата. Греющий пар, подаваемый в корпус 1 в количестве 2,1 т, имеет давление 10 ата и температуру,79 С, Температуры по корпусам распределены следующим образом: первый корпус 169 С; второй корпус 147 С; третий корпус 100 С; четвертый корпус 73 С. Количество испаренной воды по корпусам составляет с пег вого по пятый соответственно 2,1; 1,1; 0,6; 2,1; 1,5 т,Таким образом, общее количество упаренной воды при расходе греющего пара 2,1 т/т МаОН составляет 8,4 т/т 100КаОН, Количество барводы составляет 230 м:/т3 100 КаОН. Средний размер кристаллов 0,2 мкм, количество пролвод, возвращаемых на выпарку 0,5 т/т ЙаОН, Коэффициент теплопередачи для последнего корпуса 800 ккал/м ч град. Таким образом, предлагаемый способ отличается тем, что выпаривание на второй стадии осуществляют под давлением 55-1 70 к Па и вторичный пар с второй стадии подают на обогрев последнего корпуса первой стадии выпаривания.Сочетание выпаривания под давлением с последовательной однонаправленной подачей раствора и пара на первой стадии обеспечивает зкономию тепла греющего пара и расхода воды по сравнейию с известными схемами выпарки,Формула изобретения Способ последовательного выпаривания щелоков диафрагменного электролиза в многокорпусной установке с последовательной подачей пара по корпусам на первой стадии, обогревом первичным паром первого корпуса первой стадии с отделением твердого осадка на первой и второй стадиях, его промывкой водой и проведением процесса выпаривания в последнем корпусе первой стадии под разрежением, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью экономии тепла греющего пара и уменьшения расхода воды, выпаривание на второй стадии осуществляют под давлением 55 - 170 кПа, а вторичный пар с второй стадии подают на обогрев последнего корпуса первой стадии выпаривания.1662599 Кравцова Коррек изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Составитель Л. Горяйковдактор А. Огар Техред М,Моргентал аз 2216 Тираж 437ВНИИПИ Государственного комитета по изобрете113035, Москва, Ж, Раушск Подписноеям и открытиям при ГКНТ СССРнаб., 4/5