一種天然堿鹵濃縮和堿鹵中碳酸氫鈉濕分解的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然堿鹵濃縮和堿鹵中碳酸氫鈉(NaHCO3)濕分解的方法和裝置，屬于化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]天然堿加工制備純堿的工藝基本分為兩種:蒸發(fā)法和碳酸化法。蒸發(fā)法又分為倍半堿工藝和一水堿工藝。以晶堿石(Na2CO3.NaHCO3.2H20)為主的天然堿可采用倍半堿工藝生產(chǎn)純堿。在蒸發(fā)前如果使NaHC03分解，如干法煅燒、濕分解、或者溶采時被NaOH中和，則蒸發(fā)時析出Na2CO3 -H2O,可采用一水堿工藝生產(chǎn)重質(zhì)純堿，或者采用邊蒸發(fā)邊濕分解的一步法一水堿流程生產(chǎn)重質(zhì)純堿。對于部分鹽、堿、硝共生的堿礦，則可以采用碳酸化法。
[0003]目前通用的濕分解塔流程是:鹵水經(jīng)預(yù)熱后進入濕分解塔頂，生蒸汽直接進入濕分解塔底，NaHCO3在從上到下經(jīng)過濕分解塔內(nèi)裝填的填料或塔盤后分解成Na2CO3XO2和水，分解生成的CO2隨蒸汽從塔頂排出，分解生成的Na20)3和水隨分解后的鹵水從塔底排出。因為采用直接蒸汽汽提，濕分解塔只起到濕分解的作用，不能達到濃縮鹵水的目的。鹵水經(jīng)過濕分解塔將其中所含NaHCO3大部分分解為Na 2C03，分解后的齒水再去蒸發(fā)結(jié)晶器蒸發(fā)掉水分析出一水堿(NaCO3.H2O)晶體。這種類型的濕分解塔類似于精餾中的水蒸氣汽提塔，塔底不設(shè)再沸器，水蒸氣和水蒸氣所攜帶的熱量直接進入塔內(nèi)。
[0004]目前工業(yè)應(yīng)用比較先進的濕分解工藝是將濕分解和降膜蒸發(fā)兩個過程相結(jié)合，濕分解塔加壓操作，降膜蒸發(fā)器常壓操作。具體流程是:齒水經(jīng)預(yù)熱后進入濕分解塔頂，塔頂采出含有部分0)2的水蒸汽進入降膜蒸發(fā)器殼程，濕分解塔底分解后的鹵水進入降膜蒸發(fā)器管程，降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮提壓后直接進入濕分解塔底，降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮后的鹵水進入下一道工序。該工藝的特點是利用濕分解塔頂蒸汽作為降膜蒸發(fā)的熱源，然后將降膜蒸發(fā)產(chǎn)生的二次氣壓縮后返回濕分解塔作為汽提蒸汽。該工藝降低了能耗，但由于濕分解塔采用加壓操作，而壓力增大導(dǎo)致CO2溶解度升高，使得NaHCO 3的分解率降低，僅為70%左右。如此一來，該工藝不能直接為生產(chǎn)一水堿提供鹵水，還需要用燒堿中和濃縮堿鹵，然后才能送往蒸發(fā)結(jié)晶器用一水堿工藝制備重質(zhì)純堿。另外，該工藝中，為了制備燒堿，產(chǎn)生大量苛化泥不易處理，工藝不夠環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種濕分解生產(chǎn)重質(zhì)純堿的系統(tǒng)和方法。
[0006]本發(fā)明的天然堿鹵濃縮和堿鹵中NaHCO3濕分解的裝置，包括如下裝置:濕分解塔，蒸汽壓縮機，再沸器，兩臺預(yù)熱器。所述濕分解塔頂氣相出口與壓縮機入口連接，壓縮機出口連接到再沸器殼程入口，再沸器殼程出口與原料預(yù)熱器殼程入口連接，原料預(yù)熱器殼程出口分別連接到CO2回收管線和蒸汽凝水回收管線。再沸器管程入口與濕分解塔底液相出口連接，管程中液相受熱汽化，管程汽液混合物出口連接到濕分解塔底氣相返塔口。原料管線與原料預(yù)熱器管程入口連接，管程出口則連接到蒸汽預(yù)熱器的管程入口，蒸汽預(yù)熱器的管程出口與塔頂液相進口連接。蒸汽預(yù)熱器的殼程入口接低壓水蒸汽，殼程出口接蒸汽凝水回收管線。
[0007]本發(fā)明的天然堿鹵濃縮和堿鹵中NaHO^S分解的方法，包括以下步驟:
[0008]⑴富含NaHCO3的堿鹵經(jīng)原料預(yù)熱器、蒸汽預(yù)熱器共兩級預(yù)熱器預(yù)熱到泡點后進入常壓濕分解塔頂，在塔中分解為Na2C03、CO2和水，NaHCO 3的一級濕分解率可達到90%。
[0009]⑵將塔頂含一定濃度CO2的水蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮，提高溫位后與補充的新鮮蒸汽混合，作為熱源進入再沸器殼程。在再沸器中，絕大部分水蒸汽冷凝為水，小部分水蒸汽和0)2作為不凝氣采出，去原料預(yù)熱器預(yù)熱原料。經(jīng)過原料預(yù)熱器之后，水蒸汽絕大部分已經(jīng)冷凝成水，CO2作為不凝氣采出。
[0010]因原料預(yù)熱器預(yù)熱后的原料尚不能達到泡點，如果直接進塔，則影響濕分解率，故在原料預(yù)熱器之后設(shè)置一個蒸汽預(yù)熱器，將原料預(yù)熱到泡點。
[0011]濕分解塔底再沸器為濕分解塔提供熱量，但是采用間壁式換熱器，不再向堿鹵中注入水分，不但可以達到濃縮堿鹵的目的，而且又通過濃縮堿鹵提高了 NaHCO3的濕分解率。
[0012]濕分解塔底采出液可直接送去一水堿工藝的蒸發(fā)結(jié)晶工序。
[0013]步驟⑴所述的精制天然堿鹵經(jīng)兩級預(yù)熱到104°C，送入濕分解塔上部，濕分解塔采用常壓操作，塔頂溫度約1rc (含有部分CO2)。
[0014]步驟⑵所述蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮后壓力約為0.07MPa (G)。
[0015]步驟⑵所述的壓縮后的不凝氣(高濃度CO2)從原料預(yù)熱器采出后可用于碳酸化法生產(chǎn)小蘇打工藝中。
[0016]本發(fā)明具有的優(yōu)勢是:濕分解塔常壓操作，避免了加壓操作時0)2溶解度增大導(dǎo)致的分解率降低；塔底采用間壁式換熱器(再沸器)，不通入直接蒸汽，不向體系中加入水分，在濕分解的同時可起到濃縮堿鹵的作用，并且通過濃縮堿鹵，可以進一步提高濕分解率，總分解率可達到90%以上。采用壓氣蒸餾技術(shù)，大幅降低總能耗。濕分解后含高濃度0)2的二次蒸汽經(jīng)壓縮后，作為塔底再沸器的熱源，換熱后的不凝氣(CO2)預(yù)熱鹵水后去碳化塔生產(chǎn)小蘇打，濃縮堿鹵可以不加燒堿直接去蒸發(fā)結(jié)晶器，采用一水堿工藝得到重質(zhì)純堿。
[0017]本發(fā)明開發(fā)的濕分解工藝流程，工藝簡單，NaHCO3*解率高，對環(huán)境友好，縮短了天然堿制純堿的工藝流程，降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0018]圖1:本發(fā)明裝置示意圖；
[0019]其中:C1-濕分解塔；P1_蒸汽壓縮機；E1-再沸器；E2-原料預(yù)熱器；E3_蒸汽預(yù)熱器。
[0020]物流說明:1_精制堿鹵；2_不凝氣；3_蒸汽凝水；4_濃縮堿鹵；5_補充生蒸汽；6-低壓水蒸汽；7_蒸汽凝水。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明:
[0022]如圖1所示:本發(fā)明的天然堿鹵濃縮和堿鹵中NaHCO3濕分解的裝置，包括如下裝置:濕分解塔Cl，蒸汽壓縮機Pl，再沸器El，原料預(yù)熱器E2和蒸汽預(yù)熱器E3。所述濕分解塔頂氣相出口與壓縮機入口連接，壓縮機出口連接到再沸器殼程入口，再沸器殼程出口與原料預(yù)熱器殼程入口連接，原料預(yù)熱器殼程出口分別連接到CO2回收管線和蒸汽凝水回收管線。再沸器管程入口與濕分解塔底液相出口連接，管程出口連接到濕分解塔底氣相返塔口。原料管線與原料預(yù)熱器管程入口連接，管程出口則連接到蒸汽預(yù)熱器的管程入口，蒸汽預(yù)熱器的管程出口與塔頂液相進口連接。蒸汽預(yù)熱器的殼程入口接低壓水蒸汽，殼程出口接蒸汽凝水回收管線。
[0023]實施例1:溫度 25°C，流量 520丨/11，他20)3含量 74.62g/l，NaHCO 3含量 121.13g/l，NaCl含量6.75g/l的精制堿鹵(物料I)經(jīng)栗輸送，先經(jīng)原料預(yù)熱器E2預(yù)熱到57°C，又經(jīng)蒸汽預(yù)熱器E3預(yù)熱到104°C，進入濕分解塔Cl頂部。濕分解塔Cl常壓操作，塔底物料一部分進入再沸器El管程，經(jīng)加熱后部分氣化，返回濕分解塔Cl塔底，一部分采出作為濃縮堿鹵(物流4)去蒸發(fā)結(jié)晶工序。得到的濃縮堿鹵中水分由424.8t/h減少到317.6t/h，水分蒸發(fā)量為107.2t/h ;堿鹵中的NaHCO3含量由56.4t/h降低到3.93t/h，堿鹵中NaHCO 3分解率為93.03 %。塔頂蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮至0.07MPa (G)，與補充生蒸汽(物流5) —起送入再沸器El殼程上部作為熱源，不凝氣(物流2，主要是CO2，帶有部分水蒸汽)自再沸器El殼程上部采出，蒸汽凝水(物流3)自再沸器El殼程下部采出，然后去原料預(yù)熱器E2作為熱源將精制堿鹵由25°C加熱到57°C。
[0024]本發(fā)明公開和提出的天然堿鹵濕分解生產(chǎn)重質(zhì)純堿的裝置和生產(chǎn)方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當改變原料和工藝路線等環(huán)節(jié)實現(xiàn)，盡管本發(fā)明的方法和制備技術(shù)已通過較佳實施例子進行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本
【發(fā)明內(nèi)容】
、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和技術(shù)路線進行改動或重新組合，來實現(xiàn)最終的制備技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
【主權(quán)項】
1.一種天然堿鹵濃縮和堿鹵中NaHCO3濕分解裝置；包括濕分解塔，蒸汽壓縮機，再沸器和預(yù)熱器；其特征是濕分解塔頂氣相出口與壓縮機入口連接，壓縮機出口連接到再沸器殼程入口，再沸器殼程出口與原料預(yù)熱器殼程入口連接，原料預(yù)熱器殼程出口分別連接到0)2回收管線和蒸汽凝水回收管線；再沸器管程入口與濕分解塔底液相出口連接，管程中液相受熱汽化，管程汽液混合物出口連接到濕分解塔底氣相返塔口 ；原料管線與原料預(yù)熱器管程入口連接，管程出口則連接到蒸汽預(yù)熱器的管程入口，蒸汽預(yù)熱器的管程出口與塔頂液相進口連接；蒸汽預(yù)熱器的殼程入口接低壓水蒸汽，殼程出口接蒸汽凝水回收管線。2.一種天然堿鹵濕分解生產(chǎn)重質(zhì)純堿的方法，其特征是步驟如下: ⑴富含NaHCO3的堿鹵經(jīng)原料預(yù)熱器、蒸汽預(yù)熱器共兩級預(yù)熱器預(yù)熱到泡點后進入常壓濕分解塔頂，在塔中分解為Na2CO3、CO2和水； ⑵將塔頂含0)2的水蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮，熱源進入再沸器殼程；在再沸器中，部分水蒸汽冷凝為水，部分水蒸汽和0)2作為不凝氣采出，去原料預(yù)熱器預(yù)熱原料；經(jīng)過原料預(yù)熱器之后，水蒸汽絕大部分已經(jīng)冷凝成水，CO2作為不凝氣采出。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是步驟⑴所述的精制天然堿鹵經(jīng)兩級預(yù)熱到104°C，送入濕分解塔上部，濕分解塔采用常壓操作，塔頂溫度約101°C。4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述步驟⑵蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮后壓力為0.07MPao5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述步驟⑵的壓縮后的不凝氣從原料預(yù)熱器采出后用于碳酸化法生產(chǎn)小蘇打。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天然堿鹵濃縮和堿鹵中NaHCO3濕分解裝置；包括濕分解塔，蒸汽壓縮機，再沸器和預(yù)熱器；濕分解塔頂氣相出口與壓縮機入口連接，壓縮機出口連接到再沸器殼程入口，再沸器殼程出口與原料預(yù)熱器殼程入口連接，原料預(yù)熱器殼程出口分別連接到CO2回收管線和蒸汽凝水回收管線；再沸器管程入口與濕分解塔底液相出口連接，管程中液相受熱汽化，管程汽液混合物出口連接到濕分解塔底氣相返塔口；原料管線與原料預(yù)熱器管程入口連接，管程出口則連接到蒸汽預(yù)熱器的管程入口，蒸汽預(yù)熱器的管程出口與塔頂液相進口連接；蒸汽預(yù)熱器的殼程入口接低壓水蒸汽，殼程出口接蒸汽凝水回收管線。該裝置降低蒸氣消耗與設(shè)備投資，能耗低。
【IPC分類】C01D7/12
【公開號】CN105110354
【申請?zhí)枴緾N201510495709
【發(fā)明人】李憑力, 王旭, 李英棟, 祝秋月, 趙雅靜, 鄭偉, 常賀英, 梁志云
【申請人】天津大學(xué), 中天堿業(yè)有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月12日