[发明专利]一种含硫酸及其盐溶液的多效蒸发浓缩工艺、蒸发结晶工艺及装置

说明书

本发明公开了一种含硫酸及其盐溶液的多效蒸发浓缩工艺、蒸发结晶工艺及装置。发明的核心是：“小温差传热顺流蒸发，二次蒸汽逐级串联预热、引酸浴为蒸发结晶载体、末效或末两效蒸发结晶”的工艺及装置。蒸发浓缩及结晶装置主要包括1～n效蒸发结晶器，1～n效循环泵，1～n‑1或n‑2级预热器、冷凝器、真空装置。本发明的酸浴6(±1)效蒸发结晶汽水比达到0.17～0.19的先进水平，使酸性水、二浴7(±1)效蒸发结晶汽水比达到0.13～0.15的先进水平；进一步的，低浓度的酸性水8(±1)效蒸发浓缩装置，汽水比可以达到0.09～0.11先进水平，而现行的行业最先进的16级闪蒸结晶的汽水比为0.255。

技术领域

本发明涉及粘胶纤维生产中产生的酸浴和酸性水(含硫酸及其盐溶液)的蒸发回收处理，具体地说是一种含硫酸及其盐溶液的多效蒸发浓缩工艺、蒸发结晶工艺及装置。

背景技术

粘胶纤维生产过程中的喷丝、凝丝、洗丝过程，是纤维成丝的主过程。纤维凝固成丝和洗丝过程，产生的含硫酸及其盐溶液，主要包括酸浴和酸性水(含二浴)。

酸浴的回收处理，传统的工艺是闪蒸浓缩，冷却结晶芒硝，再把芒硝焙烧成为无水硫酸钠作产品出售，能耗高、设备多、故障多，硫酸钠产率低；近几年来新发展的闪蒸结晶技术，是在闪蒸过程中直接结晶硫酸钠，不通过结晶芒硝的过程。比结晶、焙烧老工艺有很大进步。但是此工艺是在闪蒸基础上的创新，闪蒸本身的流程长、设备多、效率低占地面积大、投资高等的缺点没有得到解决。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种含硫酸及其盐溶液的多效蒸发浓缩工艺、蒸发结晶工艺及装置。本发明是撇开闪蒸工艺，根据含硫酸及其盐溶液蒸发的特点，在多效蒸发技术基础上进行创新，达到蒸汽消耗低、生产连续稳定、蒸发效率高、占地面积小、投资少等目的。本发明采用的技术手段如下：

一种含硫酸及其盐溶液的多效蒸发浓缩结晶工艺，其基本的工艺特征是：“小温差传热顺流蒸发，二次蒸汽逐级串联预热、引酸浴为蒸发结晶载体、末效或末两效蒸发结晶”。

(1)、发明小温差传热的多效蒸发装置，并设计顺流蒸发流程，最大限度降低由于沸点升高造成的温度差损失，这是能够增加蒸发效数，大幅降低蒸汽消耗的关键。

通常的多效蒸发，传热温差都在15～25度左右，多效蒸发的效数通常只能在2～4效之间，无法进一步降低蒸汽消耗。本发明用升级版降膜蒸发小温差传热技术，设计成功6～8(±1)效蒸发装置，可以在5～10度传热温差情况下获得较高传热系数，小温差传热是可以增加蒸发效数的主要原因；设计顺流蒸发工艺，可以把前1～4效蒸发器的沸点升降至最低，这是可以增加蒸发效数的第二原因。

(2)、用二次蒸汽逐级串联预热，最大限度地利用各级二次蒸汽热量提高进液温度，弥补了顺流蒸发导致第一效大量进液，使升温热大幅增加、蒸发热大幅减小使汽水比升高的重大缺点，这是使顺流蒸发能够实现降低蒸汽消耗的关键之二；

(3)、对于低浓度的酸性水、二浴蒸发，引酸浴为蒸发结晶载体，实现酸浴蒸发水量和析出硫酸钠的总体平衡，解决了靠酸性水本身无法蒸发全部水分，无法析出全部硫酸钠，无法连续生产的问题，这是实行酸性水回收的技术关键之三；

需要引入的酸浴量计算方法如下：

(A)结晶硫酸钠所需蒸发量；W_j＝Y/0.453；

Y为酸性水流量中全部的硫酸钠量；

(B)结晶硫酸钠所需饱和液流量L_b＝W_j/0.15；

(C)酸性水生成的硫酸钠饱和液流量：L₁＝L₀*(1-β₀)；

L₀为投入酸性水流量；