多效蒸發(fā)器、連續(xù)結(jié)晶器在硫酸銨生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

邢小霞（河北鼎威化工設(shè)備有限公司，河北石家莊050035）

多效蒸發(fā)器、連續(xù)結(jié)晶器在硫酸銨生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

邢小霞（河北鼎威化工設(shè)備有限公司，河北石家莊050035）

本文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)例詳細(xì)介紹了強(qiáng)制蒸發(fā)結(jié)晶和DTB蒸發(fā)結(jié)晶兩種常見的硫酸銨生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)將兩種生產(chǎn)工藝進(jìn)行了比較及分析

硫酸銨；強(qiáng)制蒸發(fā)結(jié)晶器；DTB蒸發(fā)結(jié)晶器

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)硫酸銨基本全部來(lái)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(jié)晶成為提取硫酸銨常用的工藝路線，而強(qiáng)制蒸發(fā)結(jié)晶與DTB蒸發(fā)結(jié)晶又是其中最為常見的兩種濃縮工藝。

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

一、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶工藝

1.流程簡(jiǎn)述（圖1）

物料流向：溶液先經(jīng)過(guò)冷凝水預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)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(jìn)入二效蒸發(fā)器再進(jìn)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(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行固液分離，硫酸銨晶體可直接進(jìn)行包裝或?qū)⒔Y(jié)晶產(chǎn)品進(jìn)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(jìn)入一效冷凝水預(yù)熱器預(yù)熱原料；一效分離室產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入二效加熱室換熱冷凝，冷凝后的冷凝水進(jìn)入冷凝水罐收集，二效分離室產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)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(jié)晶工藝

1.流程簡(jiǎn)述（圖2）

圖2

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

蒸汽冷凝水流向：生蒸汽進(jìn)入結(jié)晶蒸發(fā)器冷凝后，冷凝水回收再利用，DTB蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)閃蒸出的二次蒸汽進(jìn)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(jié)晶工藝的對(duì)比

1.系統(tǒng)特性

強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器是一種高效的蒸發(fā)設(shè)備，其傳熱系數(shù)大，利于處理粘度較大、易結(jié)垢、易結(jié)晶的物料或濃縮程度較高的溶液。強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器通過(guò)強(qiáng)制循環(huán)泵提供外加動(dòng)力，在換熱管內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)制流動(dòng)，控制換熱管的流動(dòng)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(jié)疤，不堵管。

DTB蒸發(fā)結(jié)晶器屬于典型的內(nèi)循環(huán)結(jié)晶器，結(jié)晶內(nèi)設(shè)置了內(nèi)導(dǎo)流筒及攪拌器，它們和大流量的循環(huán)泵形成了一個(gè)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(jié)晶內(nèi)的各處的過(guò)飽和度比較均勻，強(qiáng)化了結(jié)晶器的生產(chǎn)能力；

2.公用工程消耗

對(duì)比表1和表2，強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶的蒸汽消耗和循環(huán)水用量遠(yuǎn)低于DTB蒸發(fā)結(jié)晶，但強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶的電消耗相對(duì)DTB蒸發(fā)結(jié)晶的偏高。

3.結(jié)晶顆粒

強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶是在蒸發(fā)過(guò)程中析出結(jié)晶，細(xì)晶在分離室內(nèi)的停留時(shí)間相對(duì)較短，離心分離后的結(jié)晶顆粒比較小而且不太均勻。

DTB蒸發(fā)結(jié)晶器的外循環(huán)管可以適當(dāng)?shù)南^(guò)量的細(xì)晶，硫酸銨晶體在DTB蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間相對(duì)要長(zhǎng)一些，因此析出的結(jié)晶顆粒會(huì)稍大一些；結(jié)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(jié)晶器內(nèi)有攪拌器和內(nèi)導(dǎo)流筒，因此在加工方面其要求的精度較高，并且DTB蒸發(fā)結(jié)晶器無(wú)法制造大型設(shè)備；而強(qiáng)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(jié)晶器大的多。

四、結(jié)語(yǔ)

強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶與DTB蒸發(fā)結(jié)晶比較，各自有不同的優(yōu)勢(shì)，適合不同的生產(chǎn)條件，處理量小而且對(duì)結(jié)晶產(chǎn)品的粒度有一定要求的可以選擇DTB蒸發(fā)結(jié)晶；反之處理量相對(duì)較大且對(duì)結(jié)晶產(chǎn)品沒(méi)有要求的可以選擇強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)。除此之外，在選擇兩種生產(chǎn)工藝時(shí)還要考慮整體系統(tǒng)的投資、維護(hù)費(fèi)用、生產(chǎn)消耗費(fèi)用、操作人員的技術(shù)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(shè)計(jì)手冊(cè)（第三卷）第7章蒸發(fā)［M］北京：化學(xué)工業(yè)出版社2001.12.

［2］王漢松主編.石油化工設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三卷）第8章結(jié)晶［M］北京：化學(xué)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(shè)備的研究工作