專利名稱：陰極電解液熱回收蒸發(fā)器及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回收作為一個過程的副產(chǎn)物所產(chǎn)生的熱用作另一過程中的熱源的方法。本發(fā)明的一個特別的實(shí)施例涉及一種自來自膜槽過程的陰極電解液循環(huán)流回收熱用來減少多效蒸發(fā)步驟中的加熱公用工程消耗的方法。
背景技術(shù)：
電解槽和槽膜(cell membrance)技術(shù)已存在許多年。電解槽的功能是產(chǎn)生苛性堿水溶液產(chǎn)物，例如苛性鈉(NaOH)。電解槽產(chǎn)生苛性堿水溶液產(chǎn)物(具體而言，苛性鈉)的方法如下。使用鹽水來產(chǎn)生苛性鈉、氫氣和氯氣。如

圖1中所示，電解槽5具有陽極15和陰極25及陽極15和陰極 25之間的槽膜30。槽膜30的使用在電解槽5內(nèi)創(chuàng)建了陽極室10和陰極室20。鹽水通過管線50進(jìn)給到電解槽5內(nèi)陽極室10中。水通過管線35進(jìn)給到電解槽5 內(nèi)陰極室20中。當(dāng)電流流經(jīng)電解槽5時，鹽水中的氯離子以氯氣形式聚集在陽極室10中陽極15周圍。來自鹽水的鈉離子聚集在陰極25周圍并與水反應(yīng)形成苛性鈉和氫氣，氫氣聚集在陰極室20中。氯氣和廢鹽水分別通過管線42和管線40從陽極室10除去?？列遭c水溶液(或陰極電解液)和氫氣分別通過管線45和管線44從陰極室20除去。但電解槽所產(chǎn)生的苛性堿水溶液產(chǎn)物的濃度通常不夠高而不能滿足顧客需要或不能有效地用在其他過程中。因此，所述苛性堿水溶液產(chǎn)物必須被濃縮至高于陰極電解液濃度的濃度水平以便可合格地出售或用在其他過程中。例如，許多顧客要求其苛性鈉(或 NaOH)水溶液具有約50% NaOH的濃度，但來自電解槽的NaOH濃度約為32% NaOH。電解槽中為產(chǎn)生苛性堿水溶液產(chǎn)物所用的電將釋放熱，所述熱被槽內(nèi)的物質(zhì)所吸收，從而提高其溫度。因此，來自槽的陰極室的陰極電解液和來自槽的陽極室的陽極電解液的溫度高于進(jìn)入槽的物質(zhì)的溫度。通常，自陰極室除去的陰極電解液被分成兩個流，一個與加入以便稀釋的水一道循環(huán)回陰極室，一個被濃縮并作為產(chǎn)品出售或用在設(shè)備內(nèi)的另一過程中。但在循環(huán)的陰極電解液可被返回到槽之前，必須除去因電解所增加的熱而降低陰極電解液的溫度。這往往通過使用冷卻水經(jīng)換熱器做到。此外，為濃縮苛性堿水溶液流，要用熱(通常來自蒸汽)使之蒸發(fā)以除去過量的水。沸點(diǎn)升高是每一苛性堿溶液的物理性質(zhì)，隨濃度增加而增高并隨真空增加而降低。因此，苛性鈉的濃度越高，為使過量的水從苛性水溶液中進(jìn)一步蒸發(fā)所需的溫度也越高?？列詨A水溶液的濃縮已通過若干不同的方法進(jìn)行，包括多效蒸發(fā)器、系列蒸發(fā)器或單個蒸發(fā)器。大多數(shù)工廠使用蒸汽作為多效蒸發(fā)器中的加熱源。Kazihara的美國專利4，090, 932披露了一種從陰極電解液循環(huán)管線回收熱并使用其作為濃縮過程的熱源的方法。但如果沒有過度的實(shí)驗(yàn)，則所披露的方法將不能奏效且不能容易地改進(jìn)。Kazihara所披露的設(shè)計為何不奏效或不可行的原因有若干。具體而言，循環(huán)的陰極電解液流速過高、氣壓冷凝器的設(shè)計不正確且陰極電解液換熱器的設(shè)計很勉強(qiáng)。首先，再循環(huán)的陰極電解液流速過高。在所披露的方法中，所給實(shí)施例要求循環(huán)陰極電解液流量比待濃縮的陰極電解液流量高約26倍。當(dāng)前的槽設(shè)計要求循環(huán)的陰極電解液低于待濃縮陰極電解液的8倍。因此，Kazihara設(shè)計所要求的循環(huán)是當(dāng)前的槽設(shè)計所允許的3倍以上。由于該流量是當(dāng)前的槽技術(shù)不可接受的，故Kazihara設(shè)計指定的陰極電解液高循環(huán)速率不可行。其次，氣壓冷凝器的設(shè)計不正確。Kazihara或者給出了不正確的沸點(diǎn)升高或者未允許氣壓冷凝器的傳熱有足夠的最低溫度驅(qū)動力。沸點(diǎn)升高是任何沸騰液體的物理性質(zhì)。 在大氣壓力下，水于212 °F沸騰，而50% NaOH的沸點(diǎn)為290 0F，因此，50% NaOH的沸點(diǎn)升高為78°F (290 0F -212 0F ) 0此外，在大氣壓力下自50% NaOH蒸發(fā)的水蒸氣可在212 °F下冷凝，此溫度定義為飽和蒸氣溫度(也稱露點(diǎn))。在高真空下，此時水于95下下沸騰，50% NaOH的沸點(diǎn)為165 °F，故50% NaOH的沸點(diǎn)升高為70 0F (165 0F -95 0F )。在此高真空下自 50% NaOH蒸發(fā)的水蒸氣可在95 T (飽和蒸氣溫度)下冷凝。Kazihara 在專利 4，090，932 圖 6 中指出 50% NaOH 的沸點(diǎn)為 74°C (165 0F )，冷卻水于30°C (86 T )進(jìn)入氣壓冷凝器并于34°C (93 T )離開。為了在氣壓冷凝器中冷凝水蒸氣，離開的冷卻水與飽和蒸氣溫度間的溫差必須至少為6 0F。這表明Kazihara為50% NaOH選擇的沸點(diǎn)升高為66 0F (165 0F -93 0F -6 0F = 66 0F (37°C ))而不是已公布的數(shù)據(jù)所支持的70 °F，或者Kazihara在離開的冷卻水與飽和蒸氣溫度間選擇了 2 °F的溫差，這樣才會用到為70 °F的正確的沸點(diǎn)升高(165 T -93 T -2 T = 70 T (37°C ))?；蛘呤欠悬c(diǎn)升高的計算不正確，或者是給出了不正確的溫度驅(qū)動力。不管是何者，氣壓冷凝器均不能像所指定的那樣設(shè)計。第三，陰極電解液換熱器的設(shè)計很勉強(qiáng)。即便50% NaOH保持在165下(74°C )， Kazihara所披露的設(shè)計實(shí)際上也不能工作。在圖6中，Kazihara指出陰極電解液溫度為 900C (194 T),(從陰極電解液換熱器(6))到蒸發(fā)器的溫度為86°C (187 T )。這意味著換熱器該端上的溫差(ΔΤ)為194 0F -187 T = 7 °F。給出的循環(huán)速率表明，Kazihara確實(shí)預(yù)期在換熱器的兩端上保持7下的ΔΤ。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是在陰極電解液換熱器的各端上保持至少10下的ΔΤ。設(shè)計為ΔΤ小于10下的陰極電解液換熱器趨于過大，此外難以操作。總之，這是不切實(shí)際的設(shè)計，存在三大問題。此外，為解決這些問題中的一個所做的任何改變將使其他問題變得更糟。Kazihara披露的發(fā)明的所有實(shí)施方案存在相似的問題，因?yàn)樵谒星闆r下其均試圖將來自循環(huán)的陰極電解液的熱傳向50%的NaOH。Ogawa的美國專利4，105，515披露了一種電解堿金屬鹵化物的方法，其中電解槽保持在高于大氣壓的壓力下并含多段雙效蒸發(fā)器以濃縮陰極電解液。首先，現(xiàn)有技術(shù)電解槽不在高于大氣壓下運(yùn)行。其次，所述披露僅允許NaOH濃縮至43 % NaOH,出于運(yùn)輸和裝卸考慮，將其作為產(chǎn)品出售是不經(jīng)濟(jì)的。大多數(shù)情況下需要約50% NaOH的較高濃度。第三， 如果槽壓力不高于大氣壓，則所披露的程序?qū)⒉荒苷_地運(yùn)行或給出所需的結(jié)果。本發(fā)明可減少用來濃縮自電解槽生成的陰極電解液的蒸汽的量，同時回收電解槽所生成的熱，并使循環(huán)速率保持約8倍于被濃縮的速率。本發(fā)明的第一個實(shí)施方案還可提高使用現(xiàn)有裝置時的產(chǎn)量。發(fā)明_既述氫氧化鈉(NaOH)，也稱苛性鈉，用于眾多工業(yè)中，其中的一些包括制漿和造紙、紡織、飲用水、皂和洗滌劑。其也是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中最常使用的堿?？列遭c既可以水溶液出售， 又可以固體出售。出于運(yùn)輸和裝卸考慮，大多數(shù)苛性鈉以至少50% NaOH的水溶液出售。產(chǎn)生水溶液的一種方法是使用膜槽工藝，其中陽離子膜介于槽內(nèi)陰極和陽極之間。鹽水被進(jìn)給到槽中陽極室內(nèi)，水被進(jìn)給到陰極室內(nèi)。當(dāng)槽通電時，鹽水內(nèi)的氯化鈉 (NaCl)將被分離，氯離子聚集在陽極周圍，鈉離子穿過陽離子膜并聚集在陰極周圍。在穿過膜后，鈉離子將與水反應(yīng)而形成氫氣和苛性鈉。陽極處的氯離子形成氯氣。當(dāng)前的膜槽技術(shù)已決定了有效的槽運(yùn)行產(chǎn)生約32% NaOH且溫度為約190下的苛性鈉水溶液陰極電解液。由于吸收了通過陰極和陽極的電所生成的熱，故陰極電解液的出口溫度高于鹽水和水的入口溫度。此外，有效的膜槽運(yùn)行提供了循環(huán)管線，其中部分自槽除去的陰極電解液被返回到槽。該循環(huán)速率應(yīng)低于除去以進(jìn)行濃縮的速率的8倍。但在重新引入到槽之前，循環(huán)的陰極電解液必須經(jīng)冷卻以除去增加的熱。在部分陰極電解液被循環(huán)回槽的同時，剩余部分將通過除去過量的水而得到濃縮。濃縮過程通過單效或多效蒸發(fā)器系統(tǒng)和陰極電解液熱回收蒸發(fā)器步驟實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前的蒸發(fā)器技術(shù)已決定了最多三效可用來濃縮陰極電解液至約50% NaOH。陰極電解液熱回收蒸發(fā)器步驟涉及一個或多個換熱器、一個或多個閃蒸室和/或一個或多個蒸發(fā)器體 (evaporator body)及表面冷凝器或氣壓冷凝器。在一個實(shí)施方案中，待濃縮的陰極電解液流經(jīng)三效蒸發(fā)器的第三效，經(jīng)過陰極電解液熱回收蒸發(fā)器步驟，經(jīng)過第二效蒸發(fā)器，然后經(jīng)過第一效蒸發(fā)器。通過各效及陰極電解液熱回收蒸發(fā)器，水被蒸發(fā)，NaOH的濃度增大。在各效及陰極電解液熱回收蒸發(fā)器步驟過程中，陰極電解液被加熱而蒸發(fā)水。在第一效中，熱源為冷凝蒸汽。在第二效中，熱源為自第一效釋放的冷凝水蒸氣。 在第三效中，熱源為自第二效釋放的冷凝水蒸氣。在陰極電解液熱回收蒸發(fā)器步驟中，熱源為循環(huán)的陰極電解液。因此，所釋放的蒸氣和苛性鈉水溶液以相反的方向流動。此外，來自第一效的50% NaOH被用作進(jìn)入第一效和進(jìn)入第二效的苛性鈉水溶液的預(yù)熱器換熱器的熱源。自第一效冷凝的蒸汽被用作進(jìn)入第一效和進(jìn)入第二效的苛性鈉水溶液的預(yù)熱器換熱器的熱源。已自第二效冷凝的水蒸氣被用作進(jìn)入第二效的苛性鈉水溶液的預(yù)熱器換熱器的熱源。通過自回到槽的陰極電解液循環(huán)管線及來自各效的冷凝物管線回收熱，整個過程的加熱成本將降低。此外，通過向現(xiàn)有的蒸發(fā)器系統(tǒng)增加陰極電解液熱回收蒸發(fā)，與無陰極電解液熱回收蒸發(fā)器步驟的系統(tǒng)相比，各效為達(dá)到所需濃度所需的蒸發(fā)的量將減少，從而提高增產(chǎn)的潛力。在另一實(shí)施方案中，陰極電解液熱回收蒸發(fā)器步驟先于第三效。待濃縮的陰極電解液進(jìn)入閃蒸室，其將因壓力降低而沸點(diǎn)降低，從而使蒸氣可被除去，并通過被循環(huán)回膜槽 (membrane cell)的陰極電解液所加熱的閃蒸室循環(huán)管線進(jìn)一步加熱。采用這種構(gòu)造，現(xiàn)有蒸發(fā)器系統(tǒng)中增產(chǎn)的潛力將更困難，因?yàn)樗行е械姆悬c(diǎn)升高增加，故必須增加附加的傳熱面積。如果對其中過程的蒸發(fā)部分位置不靠近槽的現(xiàn)有工廠加以改型，則本實(shí)施方案將最有利。在又一實(shí)施方案中，陰極電解液熱回收蒸發(fā)器步驟與本領(lǐng)域熟知的其他換熱器過程一起被用作初始步驟以進(jìn)一步濃縮最終產(chǎn)物至所需濃度而產(chǎn)生高于50%、包括70%和 100 %工業(yè)級苛性鈉濃度的苛性鈉。附圖簡述圖1為如本發(fā)明中所用的典型電解槽的流程圖；圖2為本發(fā)明的一個實(shí)施方案的流程圖；圖3為圖2中所示本發(fā)明實(shí)施方案的物料衡算；圖4為本發(fā)明的另一實(shí)施方案的流程圖；圖5為圖4中所示本發(fā)明實(shí)施方案的物料衡算。優(yōu)選實(shí)施方案的詳述產(chǎn)生堿水溶液和苛性堿水溶液的一種方式是使用槽膜。加入電解槽的優(yōu)選進(jìn)料包括產(chǎn)生Κ0Η(也稱苛性鉀)的KCl (氯化鉀)和產(chǎn)生苛性鈉的NaCl (氯化鈉)。由于NaCl是最優(yōu)選的進(jìn)料，故使用苛性鈉來描述本發(fā)明的使用方法；但可用其他堿和苛性堿替代。其他堿金屬包括鋰、銣、銫和鈁。通過使用槽膜產(chǎn)生苛性鈉是本領(lǐng)域熟知的，這將結(jié)合圖1討論。由于流經(jīng)電解槽5 的電流，陽極室10和陰極室20中內(nèi)容物的溫度將升高。自陰極室20除去的陰極電解液被分成濃縮流和循環(huán)流。濃縮流將流經(jīng)管線Li。循環(huán)流將流經(jīng)管線CATHl并通過管線CATH2 最終被進(jìn)給回陰極室20。通過管線CATHl的循環(huán)流流速應(yīng)等于或小于通過管線Ll的濃縮流流速的八倍。在循環(huán)過程中，在電解槽5中時被陰極電解液吸收的熱將被釋放。圖2描述了本發(fā)明的一個實(shí)施方案，通過該實(shí)施方案，來自循環(huán)流的熱被回收， 濃縮流中的苛性鈉水溶液被濃縮。圖3的表格示意了圖2中所示實(shí)施方案用于生產(chǎn) 1，000E⑶(電化學(xué)單位)(其折合約1，000短噸氯每天和約1，120短噸苛性鈉每天)的物料衡算實(shí)例。在該實(shí)施方案中，計算值已經(jīng)四舍五入至近似值?？磮D2，自圖1中陰極室20除去的陰極電解液被分流并流經(jīng)管線LlA和管線 CATH1A。管線LlA中的陰極電解液將被濃縮，而管線CATHlA中的陰極電解液循環(huán)回陰極室 20。約7倍于管線LlA中的陰極電解液的陰極電解液通過管線CATHlA循環(huán)。在該實(shí)施方案中，待濃縮的陰極電解液將經(jīng)過三效蒸發(fā)系統(tǒng)和陰極電解液熱回收蒸發(fā)器步驟；但本發(fā)明可用雙效或單效蒸發(fā)系統(tǒng)實(shí)施。管線LlA與和第三效加熱元件480A相連的第三效蒸氣體(vapor body)485A相連。 在管線LlA中流動的苛性鈉水溶液的溫度約為190 °F，流速約為291，700磅/小時，濃度約為32%苛性鈉。第三效加熱元件480A和第三效蒸氣體485A可由不銹鋼構(gòu)造。第三效加熱元件480A的熱源為自第二效蒸氣體495A產(chǎn)生、流經(jīng)蒸氣管線V2A的蒸氣和來自過程冷凝物接收器90A、流經(jīng)蒸氣管線V5A的蒸氣。蒸氣管線V5A和V2A合并形成與第三效加熱元件480A相連的管線V6A。蒸氣管線V2A中的蒸氣的溫度約為220下，壓力約為3. 9psia，流速約為21，800磅/小時。與蒸氣管線V2A中的蒸氣相比，流經(jīng)蒸氣管線V5A的蒸氣少，主要目的是回收在第二效冷凝物預(yù)熱器530A中未被回收的熱。蒸氣管線 V5A中蒸氣的流速約為300磅/小時，溫度約為157 °F，壓力約為3. Qpsia0因此，蒸氣管線V6A中蒸氣的流速約為22，100磅/小時，溫度約為219 °F，壓力約為3. 9psia。來自蒸氣管線V6A的蒸氣在被冷凝后通過也與過程冷凝物接收器90A相連的冷凝物管線C6A離開第三效加熱元件480A。冷凝物管線C6A中冷凝物的溫度約為155 °F，流速約為22，100磅/小時。第三效蒸氣體485A中因苛性鈉水溶液的濃縮而釋放的蒸氣通過蒸氣管線V3A離開。蒸氣管線V3A中蒸氣的溫度約為145 °F，壓力約為1. 13psia，流速約為30，100磅/小時。濃縮的苛性鈉水溶液通過管線L20A離開第三效加熱元件480A和第三效蒸氣體 485A，流速為約2，368，900磅/小時，溫度為約148 °F，濃度為約35. 7%苛性鈉。管線L20A分成兩條管線L2A和L21A。管線L21A為第三效加熱元件480A的循環(huán)管線。管線L21A中的苛性鈉水溶液由泵IOA以約2，107，300磅/小時的流速泵送并再次進(jìn)入第三效加熱元件480A，從而產(chǎn)生循環(huán)流。管線L2A中經(jīng)濃縮的苛性鈉水溶液的溫度約為148 T，流速約為261，600磅/小時，濃度約為35. 7%苛性鈉。管線L2A與管線L22A匯合產(chǎn)生管線L23A。管線L2A中的苛性鈉水溶液由泵20A泵送。管線L23A中的苛性鈉水溶液進(jìn)入閃蒸室520A，濃度約為40%苛性鈉，流速約為 2，166，000磅/小時，溫度約為176 T。進(jìn)入閃蒸室520A的苛性鈉水溶液隨著蒸氣的釋放而濃縮。釋放的蒸氣通過蒸氣管線V4A離開閃蒸室520A。經(jīng)濃縮的苛性鈉通過管線L24A 離開閃蒸室520A，濃度約為40. 6%苛性鈉，流速約為2，134，200磅/小時，溫度約為157 °F。 蒸氣管線V4A中蒸氣的溫度約為157 °F，壓力約為1. 04psia，流速約為31，800磅/小時。在分成管線L31A和管線L13A之前，管線L24A中的苛性鈉水溶液由泵40A泵送。管線L31A與陰極電解液換熱器510A相連。管線L31A中的苛性鈉水溶液以約 1, 904, 500磅/小時的流速和約157下的溫度進(jìn)入陰極電解液換熱器510A并通過管線L22A 以約180 T的較高溫度離開。管線L22A與管線L2A匯合形成與閃蒸室520A相連的管線 L23A。陰極電解液換熱器510A的熱源為以約2，900加侖/分鐘(或約1，896，700磅/ 小時)的流速循環(huán)回圖1中所示陰極室20的陰極電解液。陰極電解液通過管線CATHlA以約190 T的溫度進(jìn)入陰極電解液換熱器510A并通過管線CATH2A以約167 T的溫度離開。 陰極電解液隨著其行進(jìn)通過陰極電解液換熱器520A而冷卻。管線CATH2A輸送經(jīng)冷卻的陰極電解液回到電解槽5和陰極室20。如前所述，管線L24A分成管線L31A和L13A。待進(jìn)一步濃縮的苛性鈉水溶液流經(jīng)管線L13A。管線L13A中苛性鈉水溶液的溫度約為157 °F，流速約為229，800磅/小時，濃度約為40. 6% NaOH。管線L13A分成管線L25A和L26A。管線L25A與第二效冷凝物預(yù)熱器 530A相連，且苛性鈉水溶液的流速約為50，000磅/小時。流經(jīng)管線L25A的濃縮苛性鈉水溶液在第二效冷凝物預(yù)熱器530A中加熱并通過管線L3A離開。管線L3A中苛性鈉水溶液的流速約為50，000磅/小時，溫度約為194 T，濃度約為40. 6% NaOH。管線L3A與第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540A相連。進(jìn)入第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540A的濃縮苛性鈉水溶液被加熱并通過管線L4A離開。管線L4A中苛性鈉水溶液的溫度約為226 °F。
第二效冷凝物預(yù)熱器530A的熱源為來自第二效加熱元件490A的冷凝蒸氣，其通過冷凝物管線C4A離開第二效加熱元件490A。冷凝蒸氣通過冷凝物管線C4A進(jìn)入第二效冷凝物預(yù)熱器530A并通過冷凝物管線C5A離開。冷凝物管線C5A與過程冷凝物接收器90A 相連。流經(jīng)冷凝物管線C4A和C5A的冷凝蒸氣的流速約為21，300磅/小時。冷凝物管線 C4A中冷凝蒸氣的溫度約為237 T，當(dāng)?shù)竭_(dá)冷凝物管線C5A時，其被冷卻至約167 T。第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540A的熱源為來自第一效加熱元件500A的在行進(jìn)通過第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560A后的冷凝蒸汽。該冷凝蒸汽通過冷凝物管線C2A進(jìn)入第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540A并通過冷凝物管線C3A離開第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540A。該冷凝蒸汽以約250 T的溫度和約35，200磅/小時的流速進(jìn)入第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540A并以約 210 °F的溫度離開。管線L26A中經(jīng)濃縮的苛性鈉水溶液以約179，800磅/小時的流速流經(jīng)第二產(chǎn)物預(yù)熱器550A。管線L26A中經(jīng)濃縮的苛性鈉水溶液的溫度升高并通過管線L5A離開第二產(chǎn)物預(yù)熱器550A。管線L5A中苛性鈉水溶液的溫度約為229 °F，苛性鈉水溶液的流速約為 179，800磅/小時。第二產(chǎn)物預(yù)熱器550A的熱源為最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液因濃縮過程而具有升高的溫度。通過使用第二產(chǎn)物預(yù)熱器550A，用來產(chǎn)生最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液的熱被回收以幫助其他苛性鈉水溶液的濃縮。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液通過管線LlOA 進(jìn)入第二產(chǎn)物預(yù)熱器550A并通過管線Ll IA離開。通過管線LlOA和Ll IA的最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液(50% NaOH)的大致流速約為186，700磅/小時。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液的溫度從管線LlOA中的約260 到管線LllA中的約180 °F。 管線L5A和L4A匯合成管線L30A。管線L30A含經(jīng)濃縮的苛性鈉水溶液，其將被進(jìn)一步濃縮。管線L30A中的苛性鈉水溶液的溫度約為228 0F，流速約為229，800磅/小時， 濃度約為40. 6%苛性鈉。管線L30A與為第二效加熱元件490A的循環(huán)管線的管線L18A匯合以形成管線L19A。管線L18A中苛性鈉水溶液的流速約為229，500磅/小時，溫度約為 215 °F，濃度約為44. 9%苛性鈉。當(dāng)管線L18A與管線L30A匯合時，流經(jīng)管線L19A的苛性鈉水溶液的流速約為459，200磅/小時，溫度約為221 °F，濃度約為42. 7%苛性鈉。管線L19A與第二效加熱元件490A相連。第二效加熱元件490A與第二效蒸氣體 495A相連。在第二效加熱元件490A中，苛性鈉水溶液被加熱以提高其溫度并蒸發(fā)其中所含的水。蒸發(fā)出的水通過蒸氣管線V2A離開第二效蒸氣體495A。由于蒸發(fā)，苛性鈉水溶液變得更濃縮。第二效加熱元件490A的熱源為自苛性鈉水溶液的濃縮所產(chǎn)生和自第一效蒸氣體 505A所釋放的蒸氣。該蒸氣通過蒸氣管線VlA進(jìn)入第二效加熱元件490A，并在被冷凝后通過冷凝物管線C4A離開。如前所述，來自第二效加熱元件490A的冷凝蒸氣通過冷凝物管線 C4A離開并流經(jīng)第二效冷凝物預(yù)熱器530A以加熱部分流向第二效加熱元件490A的苛性鈉水溶液。蒸氣管線VlA中水蒸氣的溫度約為320 °F，壓力約為24. lpsia，蒸氣的流速約為 21，300磅/小時。自濃縮過程釋放的蒸氣通過蒸氣管線V2A離開第二效蒸氣體495A。該蒸氣用作第三效加熱元件480A的熱源并通過蒸氣管線V6A進(jìn)入第三效加熱元件480A。經(jīng)濃縮的苛性鈉水溶液通過管線L17A離開第二效加熱元件490A和第二效蒸氣體495A，流速約為437，400磅/小時，溫度約為215 °F，濃度約為44. 9%苛性鈉。管線L17A分成管線L6A和管線L18A。管線L18A與管線L30A相連以循環(huán)回第二效加熱元件490A。管線L18A中的苛性鈉水溶液由泵70A泵送。管線L6A含正通過第一效進(jìn)一步濃縮的苛性鈉水溶液。管線L6A中苛性鈉水溶液的流速約為208，000磅/小時，溫度約為215 0F。管線L6A中苛性鈉水溶液中苛性鈉的濃度約為44.9%。管線L6A分成兩條管線管線L27A和管線L28A，流經(jīng)這些管線的苛性鈉水溶液被分成管線L27A中的約65，000磅/小時及管線L28A中的約143，000磅/小時。在管線L6A中流動的苛性鈉水溶液由泵60A泵送。管線L27A與第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560A相連。流經(jīng)管線L27A的濃縮苛性鈉水溶液進(jìn)入第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560A并被加熱。經(jīng)濃縮的苛性鈉水溶液以約65，000磅/ 小時的流速和約287 T的溫度通過管線L7A離開第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560A。第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560A的熱源為來自第一效加熱元件500A的冷凝蒸汽。該冷凝蒸汽通過冷凝物管線ClA進(jìn)入并通過冷凝物管線C2A離開。該冷凝蒸汽的流速約為 35，200磅/小時并隨著其流經(jīng)第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560A而從約362 T降至約250 T。 在冷凝蒸汽隨著行進(jìn)通過第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560A而冷卻的同時，經(jīng)濃縮的苛性鈉水溶液被加熱。管線L28A與第一產(chǎn)物預(yù)熱器570A相連。經(jīng)濃縮的苛性鈉水溶液通過管線L28A 進(jìn)入第一產(chǎn)物預(yù)熱器570A，被加熱，并以約285 T的溫度通過管線L8A離開。第一產(chǎn)物預(yù)熱器570A的熱源為來自第一效加熱元件500A和已完成濃縮過程的第一效蒸氣體505A的最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液通過管線L9A進(jìn)入第一產(chǎn)物預(yù)熱器570A，被冷卻，并通過管線LlOA離開。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液由泵50A泵送進(jìn)第一產(chǎn)物預(yù)熱器中。流經(jīng)第一產(chǎn)物預(yù)熱器570A的濃縮苛性鈉水溶液的流速約為143，000磅/小時，以約215 °F進(jìn)入并以約285 °F離開。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液以約320 °F的溫度進(jìn)入第一產(chǎn)物預(yù)熱器570A并以約260 °F的溫度離開。最終產(chǎn)物苛性鈉的流速約為186，700磅/小時。管線L7A和管線L8A匯合產(chǎn)生管線L29A。管線L29A與管線L15A匯合形成管線 L16A。管線L16A與第一效加熱元件500A相連。管線L29A中的苛性鈉水溶液的流速約為 208，000磅/小時，溫度約為286 °F。當(dāng)來自管線L29A的苛性鈉水溶液與來自管線L15A的流速約為119，200磅/小時、溫度約為320 °F、濃度約為50%苛性鈉的苛性鈉水溶液匯合時， 所產(chǎn)生的苛性鈉水溶液的流速約為327，200磅/小時、溫度約為298 T、濃度約為46. 7%苛性鈉并流經(jīng)管線L16A。第一效加熱元件500A與第一效蒸氣體505A相連。水蒸氣自濃縮苛性鈉水溶液釋放，從而進(jìn)一步濃縮苛性鈉水溶液至待出售或用于其他過程中的最終苛性鈉濃度。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液通過管線L14A離開第一效加熱元件500A和第一效蒸氣體505A。流經(jīng)管線L14A的苛性鈉水溶液的濃度約為50%苛性鈉，流速約為305，900磅/小時，溫度約為 320 0F。在苛性鈉的濃縮過程中釋放的水蒸氣通過蒸氣管線VlA離開第一效蒸氣體505A。 該蒸氣被用作第二效加熱元件490A的熱源。第一效加熱元件500A的熱源為蒸汽并通過蒸汽管線SlA以約35，200磅/小時的流速、約194. 7psia的壓力和約380 °F的溫度進(jìn)入第一效加熱元件500A。冷凝蒸汽通過冷凝物管線ClA離開第一效加熱元件500A。如前面所討論的，冷凝蒸汽進(jìn)一步被用來加熱進(jìn)入第一效加熱元件500A和第二效加熱元件490A的進(jìn)料。管線L14A分成管線L15A和管線L9A。管線L15A是第一效加熱元件500A的循環(huán)管線的一部分。其與管線L29A相連形成與第一效加熱元件500A相連的管線L16A。流經(jīng)管線L15A的苛性鈉水溶液由泵80A泵送。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液通過第一產(chǎn)物預(yù)熱器570A和第二產(chǎn)物預(yù)熱器550A冷卻。 但其還應(yīng)被進(jìn)一步冷卻。因此，最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液流經(jīng)產(chǎn)物冷卻器100A。與第二產(chǎn)物預(yù)熱器550A的出口相連的管線LllA也與產(chǎn)物冷卻器100A相連。在最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液流經(jīng)產(chǎn)物冷卻器100A后，其通過管線L12A離開且溫度約為120下。產(chǎn)物冷卻器100A的冷卻源為冷卻水。冷卻水通過冷卻水管線CW5A以約1，000加侖/分鐘的流速和約85 0F的溫度進(jìn)入并通過冷卻水管線CW6A以約102 °F的溫度離開。自第三效蒸氣體485A釋放的蒸氣通過蒸氣管線V3A進(jìn)入表面冷凝器305A中，在其中，蒸氣被冷卻并冷凝。這里也可使用氣壓冷凝器。表面冷凝器305A的冷卻源為通過冷卻水管線CWlA進(jìn)入表面冷凝器305A的冷卻水，流速約為6，000加侖/分鐘，溫度約為 85 0F。經(jīng)冷卻和冷凝的蒸氣通過冷凝物管線C7A以約30，100磅/小時的流速和約105 0F 的溫度離開表面冷凝器305A。冷凝物管線C7A與過程冷凝物接收器90A相連。隨著行進(jìn)通過表面冷凝器305A而被加熱的冷卻水通過冷卻水管線CW4A以約 96下的溫度離開。自閃蒸室520A釋放的蒸氣通過蒸氣管線V4A離開閃蒸室520A。蒸氣管線V4A與第二表面冷凝器315A相連。這里也可使用氣壓冷凝器。蒸氣進(jìn)入第二表面冷凝器315A并被通過冷卻水管線CW2A以約7，000加侖/分鐘的流速和約85 T的溫度進(jìn)入第二表面冷凝器315A的冷卻水所冷凝。冷卻水隨著行進(jìn)通過第二表面冷凝器315而被加熱并通過冷卻水管線CW3A以約 95 T的溫度離開。離開第二表面冷凝器315A的冷凝蒸氣通過冷凝物管線C9A離開。冷凝物管線C9A 與過程冷凝物接收器90A相連。流經(jīng)冷凝物管線C9A的冷凝物的流速約為31，800磅/小時，溫度約為105 °F。過程冷凝物接收器90A收集來自蒸發(fā)過程的不同效和階段的冷凝物。冷凝物管線 C5A、C9A、C7A或C6A中所含任何剩余蒸氣將自過程冷凝物接收器通過蒸氣管線V5A釋放并用作第三效加熱元件480A的熱源。冷凝蒸氣或水由泵30A通過冷凝物管線C8A以約105，000磅/小時的流速和約 126下的溫度泵出過程冷凝物接收器90A。該水可以多種不同的方式用于設(shè)施內(nèi)，包括用作電解槽的水源。流經(jīng)冷卻水管線CW3A、Cff4A和CW6A的冷卻水被返回冷卻塔以冷卻和再用于濃縮過程或設(shè)施內(nèi)的其他位置處所需的其他冷卻中。第一效加熱元件500A、第一效蒸氣體505A、第二效加熱元件490A、第二效蒸氣體 495A、第二效冷凝物預(yù)熱器530A、第二產(chǎn)物預(yù)熱器550A、第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540A、第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560A、第一產(chǎn)物預(yù)熱器570A及其中流動高于約40% NaOH的苛性鈉水溶液的所有管線均應(yīng)由耐苛性鈉腐蝕的材料如鎳構(gòu)造。閃蒸室520A、陰極電解液換熱器510A 可由高鎳不銹鋼或鎳構(gòu)造。
上面的實(shí)施例給出了試圖優(yōu)化來自不同熱源的熱的使用和回收作為濃縮過程的一部分的一個實(shí)施方案。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識，本發(fā)明的實(shí)施可不使用第二效冷凝物預(yù)熱器530A、第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540A、第二產(chǎn)物預(yù)熱器550A、第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器 560A、第一產(chǎn)物預(yù)熱器570A和產(chǎn)物冷卻器100A，或可引入其任意組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識，陰極電解液換熱器510A可由兩個或更多個串聯(lián)或并聯(lián)布置的換熱器組成，閃蒸室520A可由兩個或更多個與兩個或更多個串聯(lián)或并聯(lián)布置的蒸氣體相連的閃蒸室組成。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識，流經(jīng)所述一個實(shí)施方案的苛性鈉的濃度在實(shí)際中可變化。例如，流經(jīng)管線LlA的苛性鈉水溶液的濃度可在約31. 0%到約33. 0%苛性鈉范圍內(nèi)。來自第三效加熱元件480A和第三效蒸氣體485A并流經(jīng)管線L2A的苛性鈉水溶液的濃度可在約34. 6%到約36. 8%苛性鈉范圍內(nèi)。來自閃蒸室520A并流經(jīng)管線L13A的苛性鈉水溶液的濃度可在約39. 4%到約41. 8%苛性鈉范圍內(nèi)。來自第二效加熱元件490A和第二效蒸氣體495A并流經(jīng)管線L6A的苛性鈉水溶液的濃度可在約43. 5%到約46. 3%苛性鈉范圍內(nèi)。來自第一效加熱元件500A和第一效蒸氣體505A并流經(jīng)管線L9A的最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液的濃度可在約48. 5%到約51. 5%苛性鈉范圍內(nèi)。雖然苛性鈉最常以50%濃度的產(chǎn)品出售，但可采用本發(fā)明的該實(shí)施方案作為獲得高于50%、包括70%和100%工業(yè)級苛性鈉的苛性鈉濃度的初始步驟。圖4為本發(fā)明的另一實(shí)施方案的流程圖。圖5的表格示出了該實(shí)施方案的關(guān)于一天生產(chǎn)1，000ECU的實(shí)例的物料衡算和溫度。當(dāng)如圖1中所討論的電解槽的位置不與濃縮過程裝置緊鄰時，本實(shí)施方案將是優(yōu)選的實(shí)施方案。在本實(shí)施方案中，約5倍于陰極電解液濃縮流的陰極電解液被循環(huán)回電解槽。看圖4，自圖1中陰極室20除去的待濃縮的陰極電解液以約291，700磅/小時的流速、約190 T的溫度和約32%苛性鈉的濃度流經(jīng)管線LIB。管線LlB接到閃蒸室520B。 陰極電解液經(jīng)管線LlB流進(jìn)閃蒸室520B，因壓力降低而使水蒸氣從陰極電解液逸出，導(dǎo)致剩余的苛性鈉水溶液的溫度降低并留下較高濃度的苛性鈉水溶液。濃縮苛性鈉水溶液通過管線L23B離開閃蒸室520B并由泵40B泵送通過管線 L23B。離開閃蒸室520B的苛性鈉水溶液的流速約為1，369，600磅/小時，濃度約為37. 1% 苛性鈉，溫度約為148下。管線L23B分成兩條管線管線L24B和管線L13B。管線L24B與陰極電解液換熱器510B相連。苛性鈉水溶液以約1，369，000磅/小時的流速流經(jīng)陰極電解液換熱器510B并被加熱至約180 T。其通過管線L22B離開陰極電解液換熱器510B。管線L22B與閃蒸室520B相連并允許經(jīng)加熱的苛性鈉水溶液流進(jìn)閃蒸室 5IOB中。管線L22B和管線L23B形成閃蒸室520B的循環(huán)回路。陰極電解液換熱器510B的熱源為來自圖1中陰極室20的循環(huán)管線。管線CATHlB 接到陰極電解液換熱器510B，來自電解槽的陰極電解液通過管線CATHlB流進(jìn)陰極電解液換熱器510B中。陰極電解液被冷卻并通過管線CATH2B離開。管線CATH2B將經(jīng)冷卻的陰極電解液帶回到電解槽。陰極電解液以約2，200加侖/分鐘的速率流經(jīng)管線CATHlB和 CATH2B。管線CATHlB中陰極電解液的溫度約為190 °F，在當(dāng)其到達(dá)管線CATH2B時已被冷卻至約160下。CATH2B中陰極電解液的流速約為管線LlB中陰極電解液的流速的5倍。閃蒸室520B中釋放的水蒸氣通過蒸氣管線V4B離開閃蒸室520B。蒸氣管線V4B與第二表面冷凝器315B相連，流經(jīng)蒸氣管線V4B的蒸氣在第二表面冷凝器315B中被冷凝成水。這里也可使用氣壓冷凝器。蒸氣管線V4B中水蒸氣的流速約為40，000磅/小時，溫度約為147 °F，壓力約為1. 17psia。由于與裝置的這些部件接觸的苛性鈉的濃度，閃蒸室520B和陰極電解液換熱器 510B可由不銹鋼構(gòu)造。管線L13B與第三效蒸氣體485A相連，待進(jìn)一步濃縮的苛性鈉水溶液通過管線 L13B以約251，600磅/小時的流速和約148 0F的溫度流進(jìn)第三效蒸氣體485B中。管線 L13B中的苛性鈉水溶液中苛性鈉的濃度約為37. 1%。第三效蒸氣體485B與第三效加熱元件480B相連。流經(jīng)管線L13B的濃縮苛性鈉水溶液在第三效加熱元件480B中被加熱，從而釋放水蒸氣并留下經(jīng)進(jìn)一步濃縮的苛性鈉水溶液。自第三效蒸氣體485B釋放的蒸氣通過蒸氣管線V3B以約18，400磅/小時的速率、 約1. 17psia的壓力和約157 °F的溫度離開。蒸氣管線V3B與表面冷凝器305B相連，流經(jīng)蒸氣管線V3B的蒸氣在表面冷凝器305B中被冷凝成水。這里也可使用氣壓冷凝器。濃縮苛性鈉水溶液離開第三效蒸氣體485B并通過管線L20B以約2，402，600磅/ 小時的流速、約157 T的溫度和約40%苛性鈉的濃度自第三效加熱元件480B離開。管線L20B分成管線L2B和L21B。管線L2IB為第三效加熱元件480B的循環(huán)回路。 管線L21B中的苛性鈉水溶液由泵IOB以約2，169，300磅/小時的流速泵至第三效加熱元件。第三效加熱元件480B的加熱源為流經(jīng)蒸氣管線V2B的自第二效加熱元件495B釋放的蒸氣和流經(jīng)蒸氣管線V5B的自過程冷凝物接收器90B釋放的任何蒸氣。蒸氣管線V5B 和V2B匯合形成與第三效加熱元件480B相連的蒸氣管線V6B。流經(jīng)蒸氣管線V2B的蒸氣的流速約為22，000磅/小時，溫度約為226 0F，壓力約為5. 7psia。通過蒸氣管線V5B來自過程冷凝物接收器90B的蒸氣主要是流出來自不同冷凝物管線的集合釋放進(jìn)過程冷凝物接收器90B中的任何蒸氣的管線。經(jīng)蒸氣管線V5B的任何蒸氣的增加極少，故流經(jīng)蒸氣管線 V6B的蒸氣的組成與流經(jīng)蒸氣管線V2B的蒸氣基本相同。離開第三效加熱元件480B的冷凝蒸氣流經(jīng)冷凝物管線C6B。冷凝物管線C6B與過程冷凝物接收器90B相連。冷凝物管線C6B中冷凝蒸氣的溫度約為167 T，流速約為22，000
磅/小時。管線L2B分成管線L25B和L26B。流經(jīng)L2B的苛性堿由泵20B泵入管線L25B和管線L26B中。管線L2B中流動的濃縮苛性鈉水溶液的溫度約為157 0F，流速約為233，300磅 /小時，濃度約為40%苛性鈉。管線L2B中的苛性鈉水溶液被分成管線L25B中的約50，000 磅/小時及管線L26B中的約183，300磅/小時。管線L25B與第二效冷凝物預(yù)熱器530B相連。流經(jīng)管線L25B的苛性鈉水溶液隨著流經(jīng)第二效冷凝物預(yù)熱器530B而被加熱并通過管線L3B離開。離開第二效冷凝物預(yù)熱器530B的苛性鈉水溶液的溫度約為197 °F，流速約為50，000磅/小時。第二效冷凝物預(yù)熱器530B使用來自第二效加熱元件490B的冷凝蒸氣作為熱源。 冷凝蒸氣自第二效加熱元件490B通過冷凝物管線C4B流進(jìn)第二效冷凝物預(yù)熱器530B中。 冷凝蒸氣隨著行進(jìn)通過第二效冷凝物預(yù)熱器530B而進(jìn)一步冷卻并通過冷凝物管線C5B離開進(jìn)入過程冷凝物接收器90B。冷凝蒸氣以約237 T的溫度進(jìn)入第二效冷凝物預(yù)熱器530B 并以約158 °F的溫度離開。通過第二效冷凝物預(yù)熱器530B的冷凝蒸氣的流速約為24，700
磅/小時。管線L3B也與第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540B相連。來自第二效冷凝物預(yù)熱器530B 的經(jīng)加熱的苛性鈉水溶液通過管線L3B流進(jìn)第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540B中，被進(jìn)一步加熱，并通過管線L4B離開?？列遭c水溶液自第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540B離開的溫度約為 231 0F0第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540B的熱源為來自第一效加熱元件500B的在經(jīng)第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560B進(jìn)一步冷卻后的冷凝蒸汽。冷凝蒸汽通過冷凝物管線C2B進(jìn)入第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540B并通過冷凝物管線C3B離開。冷凝物管線C3B將冷凝蒸汽輸送回鍋爐給水系統(tǒng)以再次作為蒸汽使用。進(jìn)入第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540B的冷凝蒸汽的溫度約為250 0F，離開溫度約為210 0F。蒸汽的流速約為36，500磅/小時。管線L26B與第二產(chǎn)物預(yù)熱器550B相連。流經(jīng)管線L26B的苛性鈉水溶液在第二產(chǎn)物預(yù)熱器550B中被加熱并以約240 T的溫度和約183，300磅/小時的流速通過管線L5B 離開。第二產(chǎn)物預(yù)熱器550B的熱源是在經(jīng)第一產(chǎn)物預(yù)熱器570B冷卻后的來自第一效加熱元件500B和第一效蒸氣體505B的最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液通過管線LlOB以約260下的溫度進(jìn)入第二產(chǎn)物預(yù)熱器550B，被冷卻，并通過管線Ll IB以約158下的溫度離開。管線L5B和管線L4B匯合形成管線L30B。管線L30B與和第二效加熱元件490B 相連的管線L19B匯合。待進(jìn)一步濃縮的苛性鈉水溶液通過管線L19B進(jìn)入第二效加熱元件 490B。管線L30B中流動的苛性鈉水溶液的濃度約為40%苛性鈉，溫度約為238 °F，流速約為233，300磅/小時。流經(jīng)管線L18B的苛性鈉水溶液的濃度約為44. 2%苛性鈉，溫度約為 226 °F，流速約為844，700。自管線L18B和L30B向管線L19B中的匯合產(chǎn)生的苛性鈉水溶液的溫度約為229 °F，濃度約為43. 3%苛性鈉，流速約為1，078，000磅/小時?？列遭c水溶液在第二效加熱元件490B中被加熱。第二效加熱元件490B與第二效蒸氣體495B相連?？列遭c水溶液的加熱釋放出水蒸氣而使剩下的苛性鈉水溶液具有較高的苛性鈉濃度。水蒸氣通過蒸氣管線V2B自第二效蒸氣體495B除去。蒸氣管線V2B與來自過程冷凝物接收器90B的蒸氣管線V5B匯合形成蒸氣管線V6B。流經(jīng)蒸氣管線V2B的自第二效蒸氣體495B除去的水蒸氣和流經(jīng)蒸氣管線V5B的來自過程冷凝物接收器90B的水蒸氣在蒸氣管線V6B中合并并用作第三效加熱元件480B的熱源。濃縮苛性鈉水溶液通過管線L17B以約1，056，000磅/小時的流速、約226 °F的溫度和約44. 2%苛性鈉的濃度離開第二效加熱元件490B和第二效蒸氣體。管線L17B分成管線L18B和L6B。管線L18B與管線L30B匯合產(chǎn)生管線L19B。管線L18B是第二效加熱元件490B的循環(huán)管線的一部分。管線L18B中的苛性鈉水溶液由泵 70B泵送。管線L6B中的苛性鈉水溶液的溫度約為226 °F，流速約為211，300磅/小時，濃度約為44. 2%苛性鈉，并繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮。管線L6B分成管線L27B和管線L28B。管線L6B中所含苛性鈉水溶液由泵60B泵送。
管線L27B與第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560B相連。以約90，000磅/小時的流速流經(jīng)管線L27B的苛性鈉水溶液將進(jìn)入第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560B，被加熱，并通過管線L7B 以約296 °F的溫度離開。第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560B的熱源為以約36，500磅/小時的速率和約362 T的溫度流經(jīng)冷凝物管線ClB的來自第一效加熱元件500B的冷凝蒸汽。該冷凝蒸汽流經(jīng)第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560B，被冷卻，并通過與第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540B相連的冷凝物管線 C2B離開。管線L28B與第一產(chǎn)物預(yù)熱器570B相連。流經(jīng)管線L28B的苛性鈉水溶液進(jìn)入第一產(chǎn)物預(yù)熱器570B并通過管線L8B以約121，300磅/小時的流速離開。苛性鈉水溶液隨著流經(jīng)第一產(chǎn)物預(yù)熱器570B而從約226 °F被加熱至約298 T。第一產(chǎn)物預(yù)熱器570B的熱源是來自第一效加熱元件500B和第一效蒸氣體505B 的最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液通過管線L9B以約186，700磅/小時的流速、約320 T的溫度和約50%苛性鈉的濃度進(jìn)入第一產(chǎn)物預(yù)熱器570B并通過管線LlOB 以約260 T的溫度離開。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液隨著流經(jīng)第一產(chǎn)物預(yù)熱器570B而被冷卻。管線L7B和管線L8B匯合形成管線L29B。管線L29B中的苛性鈉水溶液的溫度約為297 °F，流速約為211，300磅/小時。管線L29B與管線L15B匯合形成管線L16B。管線 L15B中流動的苛性鈉水溶液的濃度約為50%苛性鈉，溫度約為320 °F，流速約為131，100 磅/小時，因此，當(dāng)與管線L29B中的苛性鈉水溶液匯合時，管線L16B中的所得苛性鈉水溶液的溫度約為306 °F，流速約為342，400磅/小時，濃度約為46. 4%苛性鈉。管線L16B與第一效加熱元件500B相連。流經(jīng)管線L16B的苛性鈉水溶液流進(jìn)第一效加熱元件500B中并被加熱以釋放水蒸氣而進(jìn)一步濃縮苛性鈉水溶液。第一效加熱元件500B的熱源為通過蒸汽管線SlB以約380下的溫度、約 194. 7psia的壓力和約36，500磅/小時的流速進(jìn)入第一效加熱元件的蒸汽。所述蒸汽在隨著其行進(jìn)通過第一效加熱元件500B而冷凝后將通過冷凝物管線ClB離開。如前面所討論的，來自第一效加熱元件500B的冷凝蒸汽隨著其流經(jīng)第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器570B和第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540B而進(jìn)一步冷卻，然后流回鍋爐以制備另外的蒸汽。第一效加熱元件500B與第一效蒸氣體505B相連，且正是從第一效蒸氣體505B 釋放蒸氣。蒸氣通過蒸氣管線VlB以約24，700磅/小時的速率、約24. Ipsia的壓力和約 320下的溫度離開第一效蒸氣體505B。該蒸氣為第二效加熱元件490B的熱源。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液通過管線L14B離開第一效加熱元件500B和第一效蒸氣體 505B。管線L14B中的最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液的濃度約為50%苛性鈉，流速約為317，800磅 /小時，溫度約為320 °F。管線L14B分成管線L15B和L9B。管線L15B與管線L29B相連。L15B用來使部分最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液循環(huán)回第一效加熱元件500B。流經(jīng)管線L15B的最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液通過泵80B泵送。最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液由泵50B泵送通過管線L9B進(jìn)入第一產(chǎn)物預(yù)熱器570B，通過管線LlOB進(jìn)入第二產(chǎn)物預(yù)熱器550并通過管線Ll 1B。通過第一產(chǎn)物預(yù)熱器570B和第二產(chǎn)物預(yù)熱器550B，最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液被冷卻。管線LllB與產(chǎn)物冷卻器100B相連。最終產(chǎn)物苛性鈉隨著其流經(jīng)產(chǎn)物冷卻器100B
26而從約158 卻至約120 0F。其通過管線L12B離開產(chǎn)物冷卻器100B。管線L12B帶走最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液以貯存、出售或用在另一過程中。產(chǎn)物冷卻器100B的冷卻源為通過冷卻水管線CW5B流進(jìn)并通過冷卻水管線CW6B 流出的冷卻水。冷卻水以約1，000加侖/分鐘的流速流經(jīng)產(chǎn)物冷卻器100B并從約85 °卩被加熱至約96 0F。冷卻水用來冷凝來自閃蒸室520B和來自第三效蒸氣體485B的蒸氣。冷卻水管線 CW2B與冷凝自閃蒸室520B釋放的蒸氣的第二表面冷凝器相連。冷卻水以約8，000加侖/ 分鐘的流速流經(jīng)第二表面冷凝器315B并通過冷卻水管線CW3B以約96 °F的溫度離開。冷凝蒸氣自第二表面冷凝器315B流經(jīng)冷凝物管線C9B。冷凝物管線C9B與過程冷凝物接收器90B相連，冷凝物蒸氣以約105 °F的溫度和約40，000磅/小時的流速流進(jìn)過程冷凝物接收器90B中。冷卻水管線CWlB與表面冷凝器305B相連以使冷卻水可進(jìn)入表面冷凝器305B而冷卻自第三效蒸氣體485B釋放的蒸氣。冷凝蒸氣通過也與過程冷凝物接收器90B相連的冷凝物管線C7B以約105 0F的溫度和約18，400磅/小時的流速離開表面冷凝器305B。冷卻水以約8，000加侖/分鐘的速率流經(jīng)表面冷凝器305B并從約85 °F被加熱至約90 0F。冷卻水通過冷卻水管線CW4B離開表面冷凝器305B。冷卻水管線CW3B、CW4B和CW6B帶回冷卻水以冷卻以便其可通過冷卻水管線CW1B、 CW2B和CW5B或在設(shè)施的其他部分中再次使用。過程冷凝物接收器90B接收通過冷凝物管線C6B來自第三效加熱元件480B、通過冷凝物管線C7B來自表面冷凝器305、通過冷凝物管線C9B來自第二表面冷凝器315B和通過冷凝物管線C5B來自第二效冷凝物預(yù)熱器530B的冷凝物。過程冷凝物接收器90B中釋放的蒸氣，如果有的話，通過蒸氣管線V5B除去，蒸氣管線V5B與蒸氣管線V2B匯合作為第三效加熱元件480B的熱源。液體冷凝物或水以約131 0F的溫度和約105，000磅/小時的流速由泵30B自過程冷凝物接收器90B泵送通過冷凝物管線C8B。該水可在所述工廠內(nèi)使用或用作電解槽的水源。第一效加熱元件500B、第一效蒸氣體505B、第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560B、第一產(chǎn)物預(yù)熱器570B、第二效加熱元件490B、第二效蒸氣體495B、第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540B、第二產(chǎn)物預(yù)熱器550B和第二效冷凝物預(yù)熱器530B的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)為耐苛性鈉的腐蝕的材料， 例如鎳。第三效加熱元件480B和第三效蒸氣體485B的結(jié)構(gòu)材料可以是高級不銹鋼。閃蒸室520A和520B可為閃蒸室或?yàn)檎舭l(fā)器蒸氣體，二者均是本領(lǐng)域熟知的。產(chǎn)物冷卻器100A和100B、第二效冷凝物預(yù)熱器530A和530B、第二產(chǎn)物預(yù)熱器 550A和550B、第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540A和540B、第一產(chǎn)物預(yù)熱器570A和570B、第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560A和560B及陰極電解液換熱器510A和510B為本領(lǐng)域熟知的換熱器， 用于實(shí)現(xiàn)兩種液體或蒸氣和液體之間的傳熱，具體取決于流經(jīng)換熱器的物質(zhì)的組成。表面冷凝器305A和305B及第二表面冷凝器315A和315B為本領(lǐng)域熟知的冷凝器，用于通過使用冷卻水將蒸氣冷凝為液體。過程冷凝物接收器90A和90B為本領(lǐng)域熟知的罐或室，用于收集來自若干位置的冷凝物并放出因多個冷凝物管線的合并而釋放進(jìn)接收器中的任何蒸氣。第一效加熱元件500A和500B、第一效蒸氣體505A和505B、第二效加熱元件490A和490B、第二效蒸氣體495B和495A、第三效加熱元件480A和480B及第三效蒸氣體485A 和485B是本領(lǐng)域熟知的蒸發(fā)系統(tǒng)。上面的實(shí)例給出了試圖優(yōu)化來自不同熱源的熱的使用和回收作為苛性鈉水溶液的濃縮過程的一部分的實(shí)施方案。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識，本發(fā)明的實(shí)施可不使用第二效冷凝物預(yù)熱器530B、第二蒸汽冷凝物預(yù)熱器540B、第二產(chǎn)物預(yù)熱器550B、第一蒸汽冷凝物預(yù)熱器560B、第一產(chǎn)物預(yù)熱器570B和產(chǎn)物冷卻器100B，或可引入這些設(shè)備中的一個或多個。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識，陰極電解液換熱器510B可由兩個或更多個串聯(lián)或并聯(lián)布置的換熱器組成，閃蒸室520B可由兩個或更多個與兩個或更多個串聯(lián)或并聯(lián)布置的蒸氣體相連的閃蒸室組成。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識，流經(jīng)該一個實(shí)施方案的苛性鈉的濃度在實(shí)際中可變化。例如，流經(jīng)管線LlB的苛性鈉水溶液的濃度可在約31. 0%到約33. 0%苛性鈉范圍內(nèi)。來自閃蒸室520B并流經(jīng)管線L13B的苛性鈉水溶液的濃度可在約36. 0%到約38. 2% 苛性鈉范圍內(nèi)。來自第三效加熱元件480B和第三效蒸氣體485B并流經(jīng)管線L2B的苛性鈉水溶液的濃度可在約38. 8%到約41. 2%苛性鈉范圍內(nèi)。來自第二效加熱元件490B和第二效蒸氣體495B并流經(jīng)管線L6B的苛性鈉水溶液的濃度可在約42. 9%到約45. 5%苛性鈉范圍內(nèi)。來自第一效加熱元件500B和第一效蒸氣體505B并流經(jīng)管線L9B的最終產(chǎn)物苛性鈉水溶液的濃度可在約48. 5%到約51. 5%苛性鈉范圍內(nèi)。雖然苛性鈉最常以50%濃度的產(chǎn)品出售，但可采用本發(fā)明的任一實(shí)施方案作為獲得高于50%、包括70%和100%工業(yè)級苛性鈉的苛性鈉濃度的初始步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識，可對上面描述的實(shí)施方案加以改變而不偏離其廣義發(fā)明概念。因此，應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所披露的特定實(shí)施方案，而是涵蓋如附隨的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的變型。
權(quán)利要求
1.一種濃縮堿水溶液的方法，所述方法包括 提供具有陽離子膜的電解槽；提供來自電解槽的陰極電解液；提供蒸發(fā)系統(tǒng)；提供陰極電解液熱回收系統(tǒng)；通過使陰極電解液循環(huán)通過陰極電解液熱回收系統(tǒng)而自陰極電解液回收熱；和自堿水溶液蒸發(fā)水。
2.權(quán)利要求1的濃縮堿水溶液的方法，所述方法還包括提供三效蒸發(fā)器作為蒸發(fā)系統(tǒng)，其中所述三效蒸發(fā)器具有第一效、第二效和第三效；和在自陰極電解液回收熱之前在第三效中濃縮堿水溶液。
3.權(quán)利要求1的濃縮堿水溶液的方法，所述方法還包括提供三效蒸發(fā)器作為蒸發(fā)系統(tǒng)，其中所述三效蒸發(fā)器具有第一效、第二效和第三效； 在在第三效中濃縮堿水溶液之前自陰極電解液回收熱；和在第三效中濃縮堿水溶液。
4.權(quán)利要求1的濃縮堿水溶液的方法，所述方法還包括提供雙效蒸發(fā)器作為蒸發(fā)系統(tǒng)，其中所述雙效蒸發(fā)器具有第一效和第二效；和在自陰極電解液回收熱之前在第二效中濃縮堿水溶液。
5.權(quán)利要求1的濃縮堿水溶液的方法，所述方法還包括提供雙效蒸發(fā)器作為蒸發(fā)系統(tǒng)，其中所述雙效蒸發(fā)器具有第一效和第二效； 在在第二效中濃縮堿水溶液之前自陰極電解液回收熱；和在第二效中濃縮堿水溶液。
6.權(quán)利要求1的濃縮堿水溶液的方法，所述方法還包括 提供單效蒸發(fā)器作為蒸發(fā)系統(tǒng)；在在單效蒸發(fā)器中濃縮堿水溶液之前自陰極電解液回收熱；和在單效蒸發(fā)器中濃縮堿水溶液。
7.權(quán)利要求1的濃縮堿水溶液的方法，其中所述堿水溶液具有最終濃度且其中陰極電解液具有初始濃度，方法還包括調(diào)節(jié)最終濃度和初始濃度至最終濃度高于初始濃度。
8.權(quán)利要求1的濃縮堿水溶液的方法，所述方法還包括在陰極電解液熱回收系統(tǒng)中提供一個或多個換熱器、一個或多個閃蒸室及一個或多個蒸發(fā)器體。
9.權(quán)利要求1的濃縮堿水溶液的方法，其中所述堿水溶液為苛性鈉和苛性鉀中的一種。
10.權(quán)利要求1的濃縮堿水溶液的方法，所述方法還包括 濃縮堿水溶液至約70%到100%堿之間。
11.一種濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法包括提供具有槽膜、陰極和陽極的電解槽，其中所述槽膜位于陰極和陽極之間并創(chuàng)建陰極室和陽極室；向電解槽中引入進(jìn)料和水；使陰極和陽極通電； 自陰極室除去陰極電解液流；將陰極電解液流分成第一流和第二流，其中所述第二流具有苛性堿水溶液第一濃度； 使第一流流經(jīng)第一換熱器； 使第一流返回到陰極室；使第二流流進(jìn)第一效蒸發(fā)器中，其中第一效蒸發(fā)器的第一熱源為來自第二效蒸發(fā)器的第一蒸氣流；從第一效蒸發(fā)器流出第三流，其中所述第三流具有苛性堿水溶液第二濃度，且籍此苛性堿水溶液第二濃度高于苛性堿水溶液第一濃度； 使第三流流進(jìn)第一蒸發(fā)室中； 從第一蒸發(fā)室流出第四流；將第四流分成第五流和第六流，其中所述第六流具有苛性堿水溶液第三濃度，且籍此苛性堿水溶液第三濃度高于苛性堿水溶液第二濃度； 使第五流流經(jīng)第一換熱器； 使第五流流進(jìn)第一蒸發(fā)室中；使第六流流進(jìn)第二效蒸發(fā)器中，其中第二效蒸發(fā)器的第二熱源為來自第三效蒸發(fā)器的第二蒸氣流；從第二效蒸發(fā)器流出第七流，其中所述第七流具有苛性堿水溶液第四濃度，且籍此苛性堿水溶液第四濃度高于苛性堿水溶液第三濃度； 從第二效蒸發(fā)器流出第一蒸氣流； 使第一蒸氣流流經(jīng)第一效蒸發(fā)器；使第七流流進(jìn)第三效蒸發(fā)器中，其中第三效蒸發(fā)器的第三熱源為蒸汽流； 使蒸汽流流經(jīng)第三效蒸發(fā)器； 從第三效蒸發(fā)器流出第二蒸氣流； 使第二蒸氣流流經(jīng)第二效蒸發(fā)器；和從第三效蒸發(fā)器流出第八流，其中所述第八流具有苛性堿水溶液最終濃度，且籍此苛性堿水溶液最終濃度高于苛性堿水溶液第四濃度。
12.權(quán)利要求11的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第六流分成第九流和第十流；使第九流流經(jīng)第二換熱器；在流經(jīng)第二效蒸發(fā)器后使第二蒸氣流流經(jīng)第二換熱器；和使第九流和第十流匯合在一起。
13.權(quán)利要求11的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第六流分成第九流和第十流；使第九流流經(jīng)第二換熱器；在流經(jīng)第三效蒸發(fā)器后使蒸汽流流經(jīng)第二換熱器；和使第九流和第十流匯合在一起。
14.權(quán)利要求11的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第六流分成第九流和第十流；使第十流流經(jīng)第二換熱器； 使第八流流經(jīng)第二換熱器；和使第九流和第十流匯合在一起。
15.權(quán)利要求11的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第七流分成第九流和第十流；使第九流流經(jīng)第二換熱器； 使第八流流經(jīng)第二換熱器；和使第九流和第十流匯合在一起。
16.權(quán)利要求11的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第七流分成第九流和第十流；使第十流流經(jīng)第二換熱器；在流經(jīng)第三效蒸發(fā)器后使蒸汽流流經(jīng)第二換熱器；和使第九和第十流匯合在一起。
17.權(quán)利要求11的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 使第八流流經(jīng)第二換熱器；和使冷卻水流流經(jīng)第二換熱器。
18.權(quán)利要求11的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第六流分成第九流和第十流；使第九流流經(jīng)第二換熱器；使第九流流經(jīng)第三換熱器；使第十流流經(jīng)第四換熱器；使第九流和第十流匯合在一起；在流經(jīng)第二效蒸發(fā)器后使第二蒸氣流流經(jīng)第二換熱器；將第七流分成第十一流和第十二流；使第十一流流經(jīng)第五換熱器；使第十二流流經(jīng)第六換熱器；使第十一流和第十二流匯合在一起；在流經(jīng)第三效蒸發(fā)器后使蒸汽流流經(jīng)第五換熱器；在流經(jīng)第五換熱器后使蒸汽流流經(jīng)第三換熱器；使第八流流經(jīng)第六換熱器；使第八流流經(jīng)第四換熱器；使第八流流經(jīng)第七換熱器；和使冷卻水流流經(jīng)第七換熱器。
19.權(quán)利要求11的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 提供的苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；提供的苛性堿水溶液第一濃度為約32%苛性鈉； 提供的苛性堿水溶液第二濃度為約35. 7%苛性鈉； 提供的苛性堿水溶液第三濃度為約40. 6%苛性鈉； 提供的苛性堿水溶液第四濃度為約44. 9%苛性鈉；和提供的苛性堿水溶液最終濃度為約50%苛性鈉。
20.權(quán)利要求11的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 提供的苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；提供的苛性堿水溶液第一濃度介于約31. 0%到約33%苛性鈉之間； 提供的苛性堿水溶液第二濃度介于約34. 6%到約36. 8%苛性鈉之間； 提供的苛性堿水溶液第三濃度介于約39. 4%到約41. 8%苛性鈉之間； 提供的苛性堿水溶液第四濃度介于約43. 5%到約46. 3%苛性鈉之間；和提供的苛性堿水溶液最終濃度介于約48. 5%到約51. 5%苛性鈉之間。
21.權(quán)利要求11的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 提供的苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；提供的苛性堿水溶液第一濃度介于約31. 0%到約33%苛性鈉之間；和提供的苛性堿水溶液最終濃度介于約48. 5%到約51. 5%苛性鈉之間。
22.權(quán)利要求11的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括在第一流中提供第一流速并在第二流中提供第二流速，籍此第一流速小于第二流速的八倍。
23.一種濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法包括提供具有槽膜、陰極和陽極的電解槽，其中所述槽膜位于陰極和陽極之間，從而創(chuàng)建陰極室和陽極室；向電解槽中引入進(jìn)料和水； 使陰極和陽極通電； 自陰極室除去陰極電解液流；將陰極電解液流分成第一流和第二流，其中所述第二流具有苛性堿水溶液第一濃度； 使第一流流經(jīng)第一換熱器； 使第一流返回到陰極室； 使第二流流進(jìn)第一蒸發(fā)室中； 從第一蒸發(fā)室流出第三流；將第三流分成第四流和第五流，其中所述第五流具有苛性堿水溶液第二濃度，且籍此苛性堿水溶液第二濃度高于苛性堿水溶液第一濃度； 使第四流流經(jīng)第一換熱器； 使第四流流進(jìn)第一蒸發(fā)室中；使第五流流進(jìn)第一效蒸發(fā)器中，其中第一效蒸發(fā)器的第一熱源為來自第二效蒸發(fā)器的第一蒸氣流；從第一效蒸發(fā)器流出第六流，其中所述第六流具有苛性堿水溶液第三濃度，且籍此苛性堿水溶液第三濃度高于苛性堿水溶液第二濃度；使第六流流進(jìn)第二效蒸發(fā)器中，其中第二效蒸發(fā)器的第二熱源為來自第三效蒸發(fā)器的第二蒸氣流；從第二效蒸發(fā)器流出第七流，其中所述第七流具有苛性堿水溶液第四濃度，且籍此苛性堿水溶液第四濃度高于苛性堿水溶液第三濃度； 從第二效蒸發(fā)器流出第一蒸氣流；使第一蒸氣流流經(jīng)第一效蒸發(fā)器；使第七流流進(jìn)第三效蒸發(fā)器中，其中第三效蒸發(fā)器的第三熱源為蒸汽流； 從第三效蒸發(fā)器流出第二蒸氣流； 使第二蒸氣流流經(jīng)第二效蒸發(fā)器； 使蒸汽流流經(jīng)第三效蒸發(fā)器；和從第三效蒸發(fā)器流出第八流，其中所述第八流具有苛性堿水溶液最終濃度，且籍此苛性堿水溶液最終濃度高于苛性堿水溶液第四濃度。
24.權(quán)利要求23的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第六流分成第九流和第十流；使第九流流經(jīng)第二換熱器；在流經(jīng)第二效蒸發(fā)器后使第二蒸氣流流經(jīng)第二換熱器；和使第九流和第十流匯合在一起。
25.權(quán)利要求23的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第六流分成第九流和第十流；使第九流流經(jīng)第二換熱器；在流經(jīng)第三效蒸發(fā)器后使蒸汽流流經(jīng)第二換熱器；和使第九流和第十流匯合在一起。
26.權(quán)利要求23的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第六流分成第九流和第十流；使第十流流經(jīng)第二換熱器； 使第八流流經(jīng)第二換熱器；和使第九流和第十流匯合在一起。
27.權(quán)利要求23的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第七流分成第九流和第十流；使第十流流經(jīng)第二換熱器； 使第八流流經(jīng)第二換熱器；和使第九流和第十流匯合在一起。
28.權(quán)利要求23的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第七流分成第九流和第十流；使第九流流經(jīng)第二換熱器；在流經(jīng)第三效蒸發(fā)器后使蒸汽流流經(jīng)第二換熱器；和使第九流和第十流匯合在一起。
29.權(quán)利要求23的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 使第八流流經(jīng)第二換熱器；和使冷卻水流流經(jīng)第二換熱器。
30.權(quán)利要求23的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 將第六流分成第九流和第十流；使第九流流經(jīng)第二換熱器； 使第九流流經(jīng)第三換熱器；使第十流流經(jīng)第四換熱器；使第九流和第十流匯合在一起；在流經(jīng)第二效蒸發(fā)器后使第二蒸氣流流經(jīng)第二換熱器；將第七流分成第十一流和第十二流；使第十一流流經(jīng)第五換熱器；使第十二流流經(jīng)第六換熱器；使第十一流和第十二流匯合在一起；在流經(jīng)第三效蒸發(fā)器后使蒸氣流流經(jīng)第五換熱器；在流經(jīng)第五換熱器后使蒸汽流流經(jīng)第三換熱器；使第八流流經(jīng)第六換熱器；使第八流流經(jīng)第四換熱器；使第八流流經(jīng)第七換熱器；和使冷卻水流流經(jīng)第七換熱器。
31.權(quán)利要求23的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 提供的苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；提供的苛性堿水溶液第一濃度為約32%苛性鈉； 提供的苛性堿水溶液第二濃度為約37. 苛性鈉； 提供的苛性堿水溶液第三濃度為約40. 0%苛性鈉； 提供的苛性堿水溶液第四濃度為約44. 2%苛性鈉；和提供的苛性堿水溶液最終濃度為約50%苛性鈉。
32.權(quán)利要求23的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 提供的苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；提供的苛性堿水溶液第一濃度介于約31. 0%到約33. 0%苛性鈉之間； 提供的苛性堿水溶液第二濃度介于約36. 0%到約38. 2%苛性鈉之間； 提供的苛性堿水溶液第三濃度介于約38. 8%到約41. 2%苛性鈉之間； 提供的苛性堿水溶液第四濃度介于約42. 9%到約45. 5%苛性鈉之間；和提供的苛性堿水溶液最終濃度介于約48. 5%到約51. 5%苛性鈉之間。
33.權(quán)利要求23的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括 提供的苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；提供的苛性堿水溶液第一濃度介于約31. 0%到約33. 0%苛性鈉之間；和提供的苛性堿水溶液最終濃度介于約48. 5%到約51. 5%苛性鈉之間。
34.權(quán)利要求23的濃縮苛性堿水溶液的方法，所述方法還包括在第一流中提供第一流速并在第二流中提供第二流速，籍此第一流速小于第二流速的八倍。
35.一種制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置包含 具有槽膜、陰極和陽極的電解槽；槽膜位于陰極和陽極之間；電解槽與用于傳送具有第一濃度的苛性堿水溶液的第一管道設(shè)施相連；第一管道設(shè)施分支成用于傳送具有第一濃度的苛性堿水溶液的第二管道設(shè)施和用于傳送具有第一濃度的苛性堿水溶液的第三管道設(shè)施； 第二管道設(shè)施與第一換熱器相連；第一換熱器與用于傳送具有第一濃度的苛性堿水溶液的第四管道設(shè)施相連； 第四管道設(shè)施與電解槽相連； 第三管道設(shè)施與第一效蒸發(fā)器相連；第一效蒸發(fā)器與用于傳送具有第二濃度的苛性堿水溶液的第五管道設(shè)施相連，籍此第二濃度高于第一濃度；第五管道設(shè)施與蒸發(fā)室相連；蒸發(fā)室與用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第六管道設(shè)施相連，籍此第三濃度高于第二濃度；第六管道設(shè)施分支成用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第七管道設(shè)施和用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第八管道設(shè)施； 第七管道設(shè)施與第一換熱器相連；第一換熱器與用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第九管道設(shè)施相連； 第九管道設(shè)施與蒸發(fā)室相連； 第八管道設(shè)施與第二效蒸發(fā)器相連；第二效蒸發(fā)器與用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十管道設(shè)施相連，籍此第四濃度高于第三濃度；第十管道設(shè)施與第三效蒸發(fā)器相連；第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有第一溫度的蒸汽的第十一管道設(shè)施相連； 第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有第二溫度的水蒸氣的第十二管道設(shè)施相連； 第十二管道設(shè)施與第二效蒸發(fā)器相連；第二效蒸發(fā)器與用于傳送具有第三溫度的水蒸氣的第十三管道設(shè)施相連； 第十三管道設(shè)施與第一效蒸發(fā)器相連；和第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有最終濃度和第四溫度的苛性堿水溶液的第十四管道設(shè)施相連，由此最終濃度高于第四濃度。
36.權(quán)利要求35的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第八管道設(shè)施具有用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、第二換熱器和用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施； 第十五管道設(shè)施與第二換熱器相連； 第十七管道設(shè)施與第二換熱器相連；第二效蒸發(fā)器與用于傳送具有第五溫度的經(jīng)冷卻的水蒸氣的第十八管道設(shè)施相連，籍此第二溫度高于第五溫度；和第十八管道設(shè)施與第二換熱器相連。
37.權(quán)利要求35的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第八管道設(shè)施具有用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、第二換熱器和用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施；第十五管道設(shè)施與第二換熱器相連； 第十七管道設(shè)施與第二換熱器相連；第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有第五溫度的經(jīng)冷卻的蒸汽的第十八管道設(shè)施相連，籍此第一溫度高于第五溫度；和第十八管道設(shè)施與第二換熱器相連。
38.權(quán)利要求35的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第八管道設(shè)施具有用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、第二換熱器和用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施； 第十六管道設(shè)施與第二換熱器相連； 第十七管道設(shè)施與第二換熱器相連；和第十四管道設(shè)施與第二換熱器相連。
39.權(quán)利要求35的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第十管道設(shè)施具有用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、第二換熱器和用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施； 第十五管道設(shè)施與第二換熱器相連； 第十七管道設(shè)施與第二換熱器相連；第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有第五溫度的經(jīng)冷卻的蒸汽的第十八管道設(shè)施相連，籍此第一溫度高于第五溫度；和第十八管道設(shè)施與第二換熱器相連。
40.權(quán)利要求35的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第十管道設(shè)施具有用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、第二換熱器和用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施； 第十六管道設(shè)施與第二換熱器相連； 第十七管道設(shè)施與第二換熱器相連；和第十四管道設(shè)施與第二換熱器相連。
41.權(quán)利要求35的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第八管道設(shè)施具有用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十八管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十九管道設(shè)施、第二換熱器、第三換熱器和第四換熱器；第十五管道設(shè)施與第二換熱器相連； 第二換熱器與第十七管道設(shè)施相連； 第十七管道設(shè)施與第三換熱器相連； 第三換熱器與第十八管道設(shè)施相連； 第十六管道設(shè)施與第四換熱器相連；第四換熱器與第十九管道設(shè)施相連；第十管道設(shè)施具有用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第二十管道設(shè)施、用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第二十一管道設(shè)施、用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第二十二管道設(shè)施、用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第二十三管道設(shè)施、 第五換熱器和第六換熱器；第二十管道設(shè)施與第五換熱器相連； 第五換熱器與第二十二管道設(shè)施相連； 第二十一管道設(shè)施與第六換熱器相連； 第六換熱器與第二十三管道設(shè)施相連； 第十四管道設(shè)施與第六換熱器相連；第六換熱器與用于傳送具有最終濃度和第五溫度的苛性堿水溶液的第二十四管道設(shè)施相連，籍此第四溫度高于第五溫度；第二十四管道設(shè)施與第四換熱器相連；第四換熱器與用于傳送具有最終濃度和第六溫度的苛性堿水溶液的第二十五管道設(shè)施相連，籍此第五溫度高于第六溫度；第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有第七溫度的經(jīng)冷卻的蒸汽的第二十六管道設(shè)施相連，籍此第一溫度高于第七溫度；第二十六管道設(shè)施與第五換熱器相連；第五換熱器與用于傳送具有第八溫度的經(jīng)冷卻的蒸汽的第二十七管道設(shè)施相連，籍此第七溫度高于第八溫度；第二十七管道設(shè)施與第二換熱器相連；第二效蒸發(fā)器與用于傳送具有第九溫度的經(jīng)冷卻的水蒸氣的第二十八管道設(shè)施相連， 籍此第二溫度高于第八溫度；和第二十八管道設(shè)施與第三換熱器相連。
42.權(quán)利要求35的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含 其中所述苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；其中第一濃度為約32. 0%苛性鈉； 其中第二濃度為約35. 7%苛性鈉； 其中第三濃度為約40. 6%苛性鈉； 其中第四濃度為約44. 9%苛性鈉；和其中最終濃度為約50%苛性鈉。
43.權(quán)利要求35的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含 其中所述苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；其中第一濃度介于約31. 0%到約33. 0%苛性鈉之間； 其中第二濃度介于約34. 6%到約36. 8%苛性鈉之間； 其中第三濃度介于約39. 4%到約41. 8%苛性鈉之間； 其中第四濃度介于約43. 5%到約46. 3%苛性鈉之間；和其中最終濃度介于約48. 5%到約51. 5%苛性鈉之間。
44.權(quán)利要求35的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含其中所述苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；其中第一濃度介于約31. 0%到約33. 0%苛性鈉之間；和其中最終濃度介于約48. 5%到約51. 5%苛性鈉之間。
45.一種制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，裝置包含 具有槽膜、陰極和陽極的電解槽；槽膜位于陰極和陽極之間；電解槽與用于傳送具有第一濃度的苛性堿水溶液的第一管道設(shè)施相連； 第一管道設(shè)施分支成用于傳送具有第一濃度的苛性堿水溶液的第二管道設(shè)施和用于傳送具有第一濃度的苛性堿水溶液的第三管道設(shè)施； 第二管道設(shè)施與第一換熱器相連；第一換熱器與用于傳送具有第一濃度的苛性堿水溶液的第四管道設(shè)施相連； 第四管道設(shè)施與電解槽相連； 第三管道設(shè)施與蒸發(fā)室相連；蒸發(fā)室與用于傳送具有第二濃度的苛性堿水溶液的第五管道設(shè)施相連，籍此第二濃度高于第一濃度；第五管道設(shè)施分支成用于傳送具有第二濃度的苛性堿水溶液的第六管道設(shè)施和用于傳送具有第二濃度的苛性堿水溶液的第七管道設(shè)施； 第六管道設(shè)施與第一換熱器相連；第一換熱器與用于傳送具有第二濃度的苛性堿水溶液的第八管道設(shè)施相連； 第八管道設(shè)施與蒸發(fā)室相連； 第七管道設(shè)施與第一效蒸發(fā)器相連；第一效蒸發(fā)器與用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第九管道設(shè)施相連，籍此第三濃度高于第二濃度；第九管道設(shè)施與第二效蒸發(fā)器相連；第二效蒸發(fā)器與用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十管道設(shè)施相連，籍此第四濃度高于第三濃度；第十管道設(shè)施與第三效蒸發(fā)器相連；第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有第一溫度的蒸汽的第十一管道設(shè)施相連； 第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有第二溫度的水蒸氣的第十二管道設(shè)施相連； 第十二管道設(shè)施與第二效蒸發(fā)器相連；第二效蒸發(fā)器與用于傳送具有第三溫度的水蒸氣的第十三管道設(shè)施相連； 第十三管道設(shè)施與第一效蒸發(fā)器相連；和第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有最終濃度和第四溫度的苛性堿水溶液的第十四管道設(shè)施相連，由此最終濃度高于第四濃度。
46.權(quán)利要求45的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第九管道設(shè)施具有用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、第二換熱器和用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施； 第十五管道設(shè)施與第二換熱器相連；第二換熱器與第十七管道設(shè)施相連；第二效蒸發(fā)器與用于傳送具有第五溫度的經(jīng)冷卻的水蒸氣的第十八管道設(shè)施相連，籍此第二溫度高于第五溫度；和第十八管道設(shè)施與第二換熱器相連。
47.權(quán)利要求45的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第九管道設(shè)施具有用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、第二換熱器和用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施； 第十五管道設(shè)施與第二換熱器相連； 第二換熱器與第十七管道設(shè)施相連；第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有第五溫度的經(jīng)冷卻的蒸汽的第十八管道設(shè)施相連，籍此第一溫度高于第五溫度；和第十八管道設(shè)施與第二換熱器相連。
48.權(quán)利要求45的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第九管道設(shè)施具有用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、第二換熱器和用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施； 第十六管道設(shè)施與第二換熱器相連； 第二換熱器與第十七管道設(shè)施相連； 第十四管道設(shè)施與第二換熱器相連。
49.權(quán)利要求45的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第十管道設(shè)施具有用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、第二換熱器和用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施； 第十五管道設(shè)施與第二換熱器相連； 第二換熱器與第十七管道設(shè)施相連；第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有第五溫度的經(jīng)冷卻的蒸汽的第十八管道設(shè)施相連，籍此第一溫度高于第五溫度；和第十八管道設(shè)施與第二換熱器相連。
50.權(quán)利要求45的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第十管道設(shè)施具有用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、第二換熱器和用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施； 第十六管道設(shè)施與第二換熱器相連； 第二換熱器與第十七管道設(shè)施相連； 第十四管道設(shè)施與第二換熱器相連。
51.權(quán)利要求45的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含第九管道設(shè)施具有用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十五管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十六管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十七管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十八管道設(shè)施、用于傳送具有第三濃度的苛性堿水溶液的第十九管道設(shè)施、第二換熱器、第三換熱器和第四換熱器；第十五管道設(shè)施與第二換熱器相連； 第二換熱器與第十七管道設(shè)施相連； 第十七管道設(shè)施與第三換熱器相連； 第三換熱器與第十八管道設(shè)施相連； 第十六管道設(shè)施與第四換熱器相連； 第四換熱器與第十九管道設(shè)施相連；第十管道設(shè)施具有用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第二十管道設(shè)施、用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第二十一管道設(shè)施、用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第二十二管道設(shè)施、用于傳送具有第四濃度的苛性堿水溶液的第二十三管道設(shè)施、 第五換熱器和第六換熱器；第二十管道設(shè)施與第五換熱器相連； 第五換熱器與第二十二管道設(shè)施相連； 第二十一管道設(shè)施與第六換熱器相連； 第六換熱器與第二十三管道設(shè)施相連； 第十四管道設(shè)施與第六換熱器相連；第六換熱器與用于傳送具有最終濃度和第五溫度的苛性堿水溶液的第二十四管道設(shè)施相連，籍此第四溫度高于第五溫度；第二十四管道設(shè)施與第四換熱器相連；第四換熱器與用于傳送具有最終濃度和第六溫度的苛性堿水溶液的第二十五管道設(shè)施相連，籍此第五溫度高于第六溫度；第三效蒸發(fā)器與用于傳送具有第七溫度的經(jīng)冷卻的蒸汽的第二十六管道設(shè)施相連，籍此第一溫度高于第七溫度；第二十六管道設(shè)施與第五換熱器相連；第五換熱器與用于傳送具有第八溫度的經(jīng)冷卻的蒸汽的第二十七管道設(shè)施相連，籍此第七溫度高于第八溫度；第二十七管道設(shè)施與第二換熱器相連；第二效蒸發(fā)器與用于傳送具有第九溫度的經(jīng)冷卻的水蒸氣的第二十八管道設(shè)施相連， 籍此第二溫度高于第九溫度；和第二十八管道設(shè)施與第三換熱器相連。
52.權(quán)利要求45的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含其中所述苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；其中第一濃度為約32. 0%苛性鈉；其中第二濃度為約37. 苛性鈉；其中第三濃度為約40. 0%苛性鈉；其中第四濃度為約44. 2%苛性鈉；和其中最終濃度為約50%苛性鈉。
53.權(quán)利要求45的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含 其中所述苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；其中第一濃度介于約31. 0%到約33. 0%苛性鈉之間； 其中第二濃度介于約36. 0%到約38. 2%苛性鈉之間； 其中第三濃度介于約38. 8%到約41. 2%苛性鈉之間； 其中第四濃度介于約42. 9%到約45. 5%苛性鈉之間；和其中最終濃度介于約48. 5%到約51. 5%苛性鈉之間。
54.權(quán)利要求45的制備和濃縮苛性堿水溶液的裝置，所述裝置還包含 其中所述苛性堿水溶液為苛性鈉水溶液；其中第一濃度介于約31. 0%到約33. 0%苛性鈉之間；和其中最終濃度介于約48. 5%到約51. 5%苛性鈉之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種濃縮由膜槽過程產(chǎn)生的苛性堿水溶液的方法，所述方法使用單效或多效蒸發(fā)器系統(tǒng)，其中蒸氣以與苛性堿水溶液流相反的方向流動且自陰極電解液循環(huán)管線回收的熱被用作濃縮過程的一部分。在一個實(shí)施方案中，陰極電解液熱回收換熱器和蒸發(fā)室位于多效蒸發(fā)器系統(tǒng)的最后一效之后。在另一實(shí)施方案中，陰極電解液熱回收換熱器和蒸發(fā)室位于所述單效或多效蒸發(fā)器系統(tǒng)之前。在又一實(shí)施方案中，陰極電解液熱回收過程與其他換熱器過程結(jié)合使用以根據(jù)需要進(jìn)一步濃縮最終產(chǎn)物。
文檔編號C01D1/00GK102171148SQ200980140334
公開日2011年8月31日 申請日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者A·B·戴維斯, R·F·鄧恩, T·H·約埃 申請人:西湖乙烯公司