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硫酸铵多效蒸发结晶工艺的应用及设计特点

更新时间:2009-03-28

2013年,云南铜业股份有限公司西南铜业分公司硫酸分厂固体硫酸铵系统为配合SO2减排治理项目改造而做了局部改造,采用4台单效蒸发器,设计固体硫酸铵生产总能力为22 t/d。在生产过程中由于环保要求的严格,脱硫及尾吸硫酸铵母液实际产量都超出了最初的设计条件,固体硫酸铵的产量最大超出了27 t/d。由于固体硫酸铵工序所需蒸汽由转炉的低压余热锅炉供给,蒸汽压力波动较大,导致蒸发器的生产负荷极不稳定,也影响到整个系统的生产。为了满足生产需要,需改造原有的硫酸铵溶液蒸发系统,将单效蒸发改为多效蒸发,以减少蒸汽消耗量,降低蒸汽供给压力,提高生产能力。

1 硫酸铵多效蒸发结晶工艺简介

1.1 工艺原理和流程[1-2]

多效蒸发结晶技术是将第一个蒸发器产生的二次蒸汽引入后一个蒸发器的加热室作为热源。结合该厂的实际情况,硫酸铵溶液蒸发系统改造采用三效蒸发结晶工艺,物料依次进入三效、一效、二效蒸发器强制蒸发装置进行蒸发浓缩,浓缩后的物料由出料泵送至下一工序。

首先,班级学生人数过多,场景难以控制,课堂纪律难以维持。其次,任务型课堂要求学生进行小组讨论。但由于学生人数众多,教师可能没有办法照顾到每个学生。这种现象可能导致一些学生不积极参与课堂活动。

物料流向:原料液经进料泵送至乏汽预热器、冷凝水预热器换热后,先进入三效蒸发器,再经气动调节阀过料至一效蒸发器,最后经一效过料泵进入到二效蒸发器,一效、二效、三效蒸发器通过轴流泵进行效内循环。蒸发浓缩达到一定浓度时通过出料泵送至稠厚器,然后进入离心机离心分离,硫酸铵产品另行处理,离心母液则返回二效蒸发器继续蒸发浓缩。

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该厂硫酸铵溶液三效蒸发系统于2016年4月开始进行试生产,2016年9月正式投入生产,运行状况良好,2017年1月原有的单效蒸发系统取消,全部采用三效蒸发系统。

总体而言,硫酸铵三效蒸发结晶工艺先进、技术可靠稳妥、自动化控制程度高,能够满足该厂固体硫酸铵扩产需求,提高了硫酸铵母液处理能力,降低蒸汽消耗量。硫酸铵三效蒸发系统主要技术经济指标见表3。

硫酸铵三效蒸发结晶工艺流程见图1。

  

图1 硫酸铵三效蒸发结晶工艺流程

4)防结垢堵塞措施。该工艺存在硫酸铵等无机盐在设备内壁及管道内壁结晶沉积结垢问题,为了避免结垢工艺设计上采取如下措施:采用逆循环蒸发结构,短路温差损失小,晶体生长区和晶体沉降区分开,不易形成结疤;每效均采取强制循环的形式,溶液在管内流速加快,使得垢层不易形成,并

女警官道:“举报者说,被绑架的,还有两个人。一个是盗墓者,我们很难找到了;另一位是省城的,叫什么名字,他讲不出来。”

1.2 工艺设备配置情况

选址经过多方案比选,利用厂区现有旧厂房框架以降低土建工程建设投资,整个设计思路是既适应原有设施的布置,又符合设计规范,总体布局紧凑实用。分离室、间接冷凝器布置在顶层,加热室、乏汽预热器、冷凝水预热器及真空机组布置在中间层,泵等设备布置在底层。硫酸铵三效蒸发结晶工艺立面布置见图2。

3)材质的选择。由于硫酸铵母液具有较强的腐蚀性,与物料、二次蒸汽及冷凝水接触部分均采用 316L 不锈钢材质制造。一效加热器通蒸汽的壳程材质为碳钢,并做了必要的增强。设计时尽量降低物料的蒸发温度,以最大限度的减少高温下腐蚀速度。强制循环泵、送料泵、出料泵、冷凝水泵等料泵的过流材质采用316L不锈钢。

 

表1 硫酸铵三效蒸发结晶工艺主要设备参数

  

序号设备名称   规格型号材质    数量/台1一效加热室105m2,ϕ800mm×8mm换热管ϕ38mm×3mm×5000mm管程316L,壳程Q23522一效分离室ϕ1600mm×3000mm,δ=8mm316L13二效加热室105m2,ϕ800mm×8mm换热管ϕ38mm×3mm×5000mm316L24二效分离室ϕ2000mm×3000mm,δ=10mm316L15三效加热室105m2,ϕ800mm×8mm换热管ϕ38mm×3mm×5000mm316L26三效分离室ϕ2200mm×3500mm,δ=10mm316L17间接冷凝器108m2,ϕ1000mm换热管ϕ32mm×3mm×5000mm管程316L,壳程Q23518乏汽预热器F=70m2316L19冷凝水预热器F=20m2管程316L,壳程Q235110冷凝水罐V=10m3,δ=10mm316L111母液罐V=5m3,δ=8mm316L112轴流泵Q=1270m3/h,H=4m,P=30kW接触物料部分316L313一效过料泵Q=125m3/h,H=32m,P=4kW接触物料部分316L114二效出料泵Q=25m3/h,H=50m,P=11kW接触物料部分316L115三效过料泵Q=15m3/h,H=48m,P=75kW接触物料部分316L116冷凝水泵Q=15m3/h,H=30m,P=3kW接触物料部分316L117母液泵Q=63m3/h,H=30m,P=4kW接触物料部分316L118真空机组抽气量500m3/h,P=15kW316L1套

硫酸铵三效蒸发结晶装置采用真空强制外循环蒸发器以及浮选器相结合的蒸发系统,一效、二效、三效分别配置2台加热室、1台分离室、1台轴流泵,同时配置2台过料泵、1台出料泵、1台间接冷凝器、1台乏汽预热器、1台冷凝水预热器和1套真空机组等。硫酸铵三效蒸发结晶工艺主要设备参数见表1。

  

图2 硫酸铵三效蒸发结晶工艺立面布置

2 运行情况

蒸汽流向:由蒸汽总管来的蒸汽进入到一效加热室作为热源;一效分离室产生的二次蒸汽进入到二效加热室,作为二效的热源使用;二效分离室出来的二次蒸汽进入三效加热室,作为三效的热源使用;三效分离室出来的二次蒸汽进入乏汽预热器换热后,再进入间接冷凝器,冷凝下来的冷凝液进入冷凝水罐。蒸发过程中产生的不凝气经真空泵排出至界外。

冷凝水流向:一效加热室产生的蒸汽冷凝水进入冷凝水预热器与原料换热后至下一工序;二效加热室冷凝下来的冷凝液进入三效加热室换热,三效加热室冷凝下来的冷凝液进入冷凝水罐,收集到冷凝水罐的冷凝液再去进行处理后使用。

 

表3 硫酸铵三效蒸发系统主要技术经济指标

  

   项 目改造前改造后固体硫酸铵产量/(t·d-1)1729母液处理量/(m3·h-1)315一次蒸汽消耗量/(t·t-1)515

3 设计特点

1)生产工艺成熟先进,节省能源。原料用冷凝水预热、乏汽预热器预热后再进入到蒸发系统,冲堵水或煮效水采用高温冷凝水,确保不降低进料温度,充分利用了蒸汽的显热、潜热,节能效果显著,比单效蒸发器节约蒸发量70%左右。

主要通过关联系数、关联度两项指标实现。以住院次均费用为参考数列,各项费用为比较数列构建矩阵(X0,X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10)。计算二者之间的绝对差,形成绝对差矩阵,然后计算关联系数和关联度[4]。

2) 设备选型可靠。设备都是国产的常规化工设备,投资节约,占地面积小。

《考工记》记述:“知者创物,巧者述之守之,世谓之工。百工之事,皆圣人之作也。”在古代,能制作精美器具的手工艺人称之为工匠。然而随着生产力的发展,社会分工的日益精细化,人们对工匠的要求也越来越高。工匠不仅仅能制作精美的器物,更要具有敬业精神和创新求变的能力。因此,探析工匠精神的具体内涵对于培养具有工匠精神的当代大学生有巨大的现实意义。然而,学术界并没有对工匠精神做统一的界定,在其他学者研究的基础上,笔者提炼出工匠精神的基本内涵如下:

进入三效蒸发结晶装置的硫酸铵溶液处理设计能力为15 m3/h,进料密度为1.2 kg/L,出料密度为1.5 kg/L,进料温度25 ℃,蒸汽压力0.1~0.2 MPa,设计为8 h/d间断生产,每年生产330 d。

对垢层有强烈的冲刷作用;管路设计尽量采用直管段,减少弯头,弯头采用大曲率半径弯头;在管路设计上设置排水口,防止管路的堵塞。

4 结语

硫酸铵多效蒸发结晶工艺已成功应用于云南铜业分公司硫酸分厂硫酸铵蒸发系统,为该厂生产规模扩大创造了有利条件,满足了固体硫酸铵扩能的生产要求。采用该工艺将生产固体硫酸铵蒸汽消耗由5 t/t降为1.5 t/t。通过降低蒸汽消耗,从而缓解蒸汽的供给压力,对企业的发展产生了很好的经济效益与社会效益。由于多效蒸发结晶工艺在硫酸铵系统的成功应用,该厂硫酸铜蒸发系统改造也采用该工艺,并于2017年5月投入使用。

参考文献

[1] 叶树滋.硫铵溶液蒸发结晶技术的探讨[J].硫酸工业,2004(2):15-17.

当用户通过手机得知相应的情况,根据相应的情况,做出相应的应对措施后,警报系统会撤销相应的警报命令。当用户回到家中,想撤销安防系统时,可通过遥控撤防模块,给单片机主机发送相应的撤销安防系统的命令,单片机主机接收到遥控撤防模块命令后,给传感器模块发送撤销启动信号,传感器暂停工作,整个系统恢复不启动状态。

[2] 杨超松,李永霞,陈建平.采用蒸发结晶技术处理含汞废水[J].聚氯乙烯,2012,40(6):32-34.

 
李琼
《硫酸工业》 2018年第03期
《硫酸工业》2018年第03期文献

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