硫化钠蒸发器

 

硫化钠的主要原料来源：

 

一：元明粉碳还原法

二：钡盐副产硫化钠

三：碱液吸收硫化氢

 

以上为四效+单效现场

 

将20%硫化钠的澄清原碱水，经四效采用四效强制外循环蒸发器，将溶液浓缩至30%左右，再用单效蒸发去除剩余的水份，硫化钠溶液浓缩至60%以上后输送至制片工序。

工艺路线的确定

以锅炉产生的蒸汽为动力源，采用多效强制循环蒸发的工艺方法；

多效蒸发是将多台蒸发器首尾相接串联操作的系统，后一效的操作压力和溶液沸点较前一效低，仅在操作压力最高的第一效加入新鲜的加热蒸汽，所产生的二次蒸汽通入后一效的加热室作为后一效的加热蒸汽；也就是说后一效的加热室成为前一效二次蒸汽的冷凝器，最末效是在真空下操作的，只有末效的二次汽才用循环二次水冷凝；多效蒸发系统不仅减少了加热蒸汽的耗量，同时也减少了冷却水的耗量；

首先原碱水经预热器加热使溶液中的胶状物聚集为水不溶性颗粒，然后去精制工序；精制后的硫化钠溶液再用强制循环的四效蒸发器蒸发除去大量的水份，经蒸发后的浓碱水浓度达到25%以上；浓碱水经中间成品贮罐静置盐析，结晶出盐类物质和不溶性颗粒，再用强制循环的单效蒸发器将浓碱水浓缩至60%以上，最后将60%的硫化钠溶液送至制片工序。

工艺设计内容

① 物料平衡表 

③ 设备清单        ④ 热量平衡表       附件：计算书

⑤ 工艺设备的参数

⑥ 仪表参数的确定及控制

⑦ 工艺文件及操作规程

⑧ 安全操作规程

工艺流程描述：

⒈ 物料预热部分(废热能利用)：

将多效蒸发器的未效二次汽的汽化潜热和每效的高温冷凝液的显热进行充分的利用，用于预热原碱水溶液，按其温度分布、逆向换热的原则进行设计；

⒉ 预蒸发部分(精制除杂)：

⒊ 四效蒸发部分：

滤液贮罐内的原碱液由上料泵送入原液换热器升温，原液换热器的加热介质来自预分离器的高温的原碱液；换热后原碱液进入一效蒸发器，并依次依靠压差控制进入二、三、四效蒸发器；一效蒸发器的热源采用锅炉饱合蒸汽，蒸汽的压力为0.6MPa，温度为170℃，蒸发过程中一效蒸发器的分离室产生的二次蒸汽进入二效蒸发器的加热室作为二效蒸发器的加热热源，依次类推至四效，各效的温度、压力依次降低，四效蒸发器产生的二次蒸汽进入乏汽预热器，作为乏汽预热器的加热热源，利用其热量后的二次汽进入直接冷凝器，用循环冷却水直接冷凝；

 

四效蒸发后原碱液的浓度由20%升至30%以上，四效蒸发器的出料温度为90℃，由中间出料泵(P0705)输送至中间成品罐二次盐析澄清，去除固体沉淀物和盐类析出结晶。

溶液进入单效蒸发器，在单效蒸发器中可以浓缩至60%。采用抗结疤能力强的强制循环蒸发器，材质选用耐硫化碱腐蚀的不锈钢，热源采用0.4-0.8Mpa的饱和蒸汽。真空操作，采用大气腿直接冷凝兼真空泵组合。

专有的生产装置。它们具有以下特点：

1、 蒸发器抗结垢能力强，清洗周期长。由于采用了强制外循环蒸发器，液体在加热管内流速快，不但提高了传热系数，也大大延缓了加热管结垢，使清垢周期延长。提高了设备利用率。

2、分离室直径较大，使气体上升速度小，分离室顶部安装有两种除沫装置，可以很好的减少雾沫夹带。

3、热溶液切向进入分离室，可以使溶液在液体表面停留较长的时间，以便使溶液更充分蒸发，提高了蒸发强度。

4、加热室可以掉头安装使用，延长了使用寿命。

5、采用乏汽预热和高温冷凝水预热方案，充分利用废热，降低了蒸汽消耗。

6、末效采用负压操作，采用直接冷凝器冷凝，冷凝后得到的热水可以用做化硝使用。 

 

二硫酸钡副产硫化钠法

1、第一步采用四效强制外循环蒸发器，将溶液浓缩至25%左右，再进入到单效蒸发器浓缩至60%以上。

2、充分利用乏汽的热量和高温冷凝水的热量，以降低蒸汽消耗，以年产四万吨硫酸钡生产装置为例，每小时可节约约蒸汽3.5吨。年可节约蒸汽约2.52万吨吨，节能效果十分显著。一效降温后的冷凝水可以回锅炉循环使用，从四效出来的冷凝水，可返回前道工序使用。

3、直接冷凝器出来的高温冷却水，可以回到前工段使用，即可避免由于蒸发夹带所造成的硫化钠损失，又回收了乏汽的热量，提高了热利用率。

4、由于采用了强制循环，提高了溶液在加热管内的流速，使传热系数增大，提高了蒸发强度，并且降低了结疤速度，使清疤周期延长。

使用寿命5-7年

 

 

 

三结晶硫化钠

9水硫化钠产品路线：20%的硫化钠直接冷冻到2-3度，得到Na2S.9H2O,洗涤后得到产品，母液直接再浓缩。这种方法生产成本最低，吨能耗成本低100元左右，对于9水硫化钠作为原料的企业最适合。

 

5水硫化钠产品路线：20%的硫化钠浓缩到40%以上，在53-55度范围控温结晶，得到5水硫化钠，洗涤后离心甩干，这种方法有效的避开了氯化钠和碳酸钠的结晶区，可以生产高纯产品，需要注意的是母液部分最后需要做处理回用或者做低端产品，这里就不再叙述。

 

设计范例：

硫化钠蒸发原理及设备选型
硫化碱蒸发浓缩装置
硫化钠每天产量32吨（含量60%），硫化钠溶液初始浓度18~20%；
硫氢化钠每天产量10吨（含量70%），硫氢化钠溶液初始浓度为30~34%；
总体按照硫化钠年产量两万吨，硫化钠和硫氢化钠的产量可以相互转换来进行设计。

数据处理:
按硫化钠年产量两万吨，纯硫化钠为1.67t/h,合初始浓度溶液18~20%进料量8.35-9.3t/h，蒸发前组成before evaporator

 

处理方法：一次性全部处理年产20000t硫化钠

具体说明：将吸收后20%硫化钠的澄清原碱水过滤，经四效采用四效强制外循环蒸发器，将溶液浓缩至30%左右，蒸发量2.8t/h, 汽耗比（0.32ｔ汽／ｔ水）再用单效蒸发去除剩余的水份，硫化钠溶液浓缩至60%以上后输送至制片工序，单效蒸发量2.8t/h, 汽耗比（1.15ｔ汽／ｔ水）

 

 

　　　工艺以锅炉产生的蒸汽为动力源，采用多效强制循环蒸发的工艺方法；
　　　多效蒸发是将多台蒸发器首尾相接串联操作的系统，后一效的操作压力和溶液沸点较前一效低，仅在操作压力最高的第一效加入新鲜的加热蒸汽，所产生的二次蒸汽通入后一效的加热室作为后一效的加热蒸汽；也就是说后一效的加热室成为前一效二次蒸汽的冷凝器，最末效是在真空下操作的，只有末效的二次汽才用循环二次水冷凝；多效蒸发系统不仅减少了加热蒸汽的耗量，同时也减少了冷却水的耗量；
　　　首先原碱水经预热器加热使溶液中的胶状物聚集为水不溶性颗粒，然后去精制工序；精制后的硫化钠溶液再用强制循环的四效蒸发器蒸发除去大量的水份，经蒸发后的浓碱水浓度达到30%；浓碱水经中间成品贮罐静置盐析，结晶出盐类物质和不溶性颗粒，再用强制循环的单效蒸发器将浓碱水浓缩至60%以上，最后将60%的硫化钠溶液送至制片工序。
⑶ 本工艺设计所包含的内容
　　　① 物料平衡表 ③ 设备清单        ④ 热量平衡表  ⑤ 工艺设备的参数
　　　⑥ 仪表参数的确定及控制⑦ 工艺文件及操作规程⑧ 安全操作规程
二、工艺流程描述：
⒈ 物料预热部分(废热能利用)：
　　　将多效蒸发器的未效二次汽的汽化潜热和每效的高温冷凝液的显热进行充分的利用，用于预热原碱水溶液，按其温度分布、逆向换热的原则进行设计；
⒉ 预蒸发部分(精制除杂)：
⒊ 四效蒸发部分：
　　　滤液贮罐(V0712)内的原碱液由上料泵(P0702)送入原液换热器(E0711)升温，原液换热器(E0711)的加热介质来自预分离器(V0701)的高温的原碱液；换热后原碱液进入一效蒸发器(E0705)，，并依次依靠压差控制进入二、三、四效蒸发器(E0706、E0707、E0708)；一效蒸发器的热源采用锅炉饱合蒸汽，蒸汽的压力 为0.45MPa，温度为155℃，蒸发过程中一效蒸发器(E0705)的分离室产生的二次蒸汽进入二效蒸发器(E0706)的加热室作为二效蒸发器(E0706)的加热热源，依次类推至四效，各效的温度、压力依次降低，四效蒸发器(E0708)产生的二次蒸汽进入乏汽预热器(E0701)，作为乏汽预热器(E0701)的加热热源，利用其热量后的二次汽进入直接冷凝器(V0705A)，用循环冷却水直接冷凝；
　　　四效蒸发后原碱液的浓度由20%升至30%以上，四效蒸发器(E0708)的出料温度为90℃，由中间出料泵(P0705)输送至中间成品罐(V0704)二次盐析澄清，去除固体沉淀物和盐类析出结晶体。
　　　

强制循环蒸发器(FC蒸发结晶器)是依靠外加力——循环泵使液体进行循环。它的加热室有卧式和立式两种结构，液体循环速度大小由泵调节。根据分离室循环料液进出口的位置不同，它又可以分为正循环强制蒸发器及逆循环强制蒸发器，循环料液进口位置在出口位置上部的称为正循环，反之为逆循环。逆循环强制蒸发器具有更多优点。
    液体在加热管内的循环流速通常在2.0~3.0米/秒范围之内(当悬浮液中晶粒多,所用管材硬度低，液体粘度较大时，选用低值)，加热管可以是立式单程、立式双程、卧式单程、卧式双程，后两者者设备总高较小但管子不易清洗且易磨损管壁。
    循环泵的扬程要与循环系统的阻力匹配，一般是流量大扬程低。 
特点：
优点：传热系数大、换热面积小、抗盐析、抗结垢、适应性强、易于清洗；
缺点：动力费用高；

 

　　　中间成品罐(V0704)中二次澄清的浓碱液由单效上料泵(P0709)送料至单效冷凝水预热器(E0709)预热，经预热后料液的温度由90℃上升至120℃，料液再进入单效蒸发器(E0710)，当料液浓度达到60%以上后，连续操作控制物料进入中储罐(V0709)，并间断的用蒸汽加压输送至制片工序的成品贮罐；
　　　单效冷凝水预热器(E0709)的换热热源为单效蒸发器(E0710)的冷凝水，单效蒸发器(E0710)的热源为锅炉饱和蒸汽；
　　　单效蒸发器(E0710)采用一种抗结疤能力强的强制循环蒸发器，材质选用耐腐蚀的310S不锈钢，其蒸发产生的二次蒸汽进入直接冷凝器(0705B)，直接冷凝器进入循环冷却水部分；
⒌ 冷凝水回收利用部分：
　　　⑴ 生蒸汽冷凝水
　　　⑵ 二次蒸汽冷凝水
⒍ 冷却水部分(真空及余热利用)
　　　单效蒸发器(E0710)产生的乏汽和乏汽预热器(E0701)未利用完的乏汽需用水、汽直接混合的方式冷凝，以获得蒸发器分离室内的真空，并利用乏汽的汽化潜热预热含硫化钠的稀碱水；
⒎ 溶液净化与固形物分离部分

项目设计咨询：安小刚13933883977  QQ：515908309@qq.com