專利名稱：高氯酸鉀生產(chǎn)過程中熱能的綜合利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高氯酸鉀生產(chǎn)過程的綜合利用方法，屬于高氯酸鉀生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高氯酸鉀主要用于爆竹和煙花的生產(chǎn)。我國是傳統(tǒng)爆竹和煙花生產(chǎn)大國，因此高 氯酸鉀生產(chǎn)量較大。高氯酸鉀生產(chǎn)過程中的復(fù)分解工序需要提供熱源，運(yùn)行條件要求高并且屬于高 溫、高壓。傳統(tǒng)的鍋爐加熱雖能夠滿足生產(chǎn)需要，但能量利用效率低不易控制并易發(fā)生傷害 事故。比如張武松報(bào)道氯酸鹽工業(yè)文集2007年了一種高氯酸鉀排放生產(chǎn)工藝，其氯酸鉀 復(fù)分解制取高氯酸鉀工藝流程是將氯酸鉀溶解后與高氯酸鈉(即電解完成液)復(fù)分解反應(yīng) 冷卻后離心，制得高氯酸鉀粗料，復(fù)分解母液(主要為氯酸鈉)經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻、精致后送 電解(氯酸鈉電解后生成高氯酸鈉，達(dá)到了復(fù)分解母液循環(huán)使用的目的)循環(huán)使用，復(fù)分解 制得的高氯酸鉀粗料經(jīng)一次溶解(用二次精母液)，冷卻、結(jié)晶后離心，制得高氯酸鉀一次 精料、再經(jīng)二次溶解(用工藝白水)、冷卻、結(jié)晶后離心，制得高氯酸鉀二次精料，再經(jīng)干燥、 粉碎制得成品。陳大元氯酸鹽工業(yè)文集2006年提出了在高氯酸鉀生產(chǎn)的復(fù)分解工藝中 采用沸騰溫度。后來開發(fā)了制備高氯酸鉀的節(jié)能新工藝，提出復(fù)分解時(shí)加熱到80°C。但是， 上述工藝中復(fù)分解工序都是采用蒸汽加熱以保證反應(yīng)的完成和高氯酸鉀的質(zhì)量，能量利用 效率低、不易控制、并易發(fā)生傷害事故。因此，本領(lǐng)域急需要在提供熱源方面進(jìn)行突破，提高能量利用效率，解決鍋爐燃煤 產(chǎn)生的三廢對環(huán)境的壓力。目前，國內(nèi)未見高氯酸鉀生產(chǎn)過程中復(fù)分解工序采用高溫導(dǎo)熱 油進(jìn)行加熱的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為高氯酸鉀生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域提供一種全新的給熱方 法，提高能量利用效率，解決鍋爐燃煤產(chǎn)生的三廢對環(huán)境的壓力。本發(fā)明的技術(shù)方案采用高溫導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱。導(dǎo)熱油被加熱至130 160°C后經(jīng)膨脹裝置處理后輸送至待加熱的氯化鉀溶液或 待加熱的復(fù)分解物料，熱交換后回收，重新加熱至130 160°C后輸送至膨脹裝置處理，循 環(huán)使用；其中所述導(dǎo)熱油采用耐氯化物腐蝕的材料為管道進(jìn)行輸送。進(jìn)一步地，熱交換后回收的導(dǎo)熱油可用于加熱氯酸鈉溶液，為電解氯酸鈉提供能 量，然后再回到加熱裝置重新加熱。本發(fā)明所述導(dǎo)熱油要求可耐300°C以上溫度。 所述導(dǎo)熱油采用厚度6毫米的304不銹鋼材料的管道輸送，其中，管道接口的密封 經(jīng)4公斤耐壓和試漏試驗(yàn)不漏油。 雖然導(dǎo)熱油與傳統(tǒng)的鍋爐加熱相比較具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在使用過程中怎樣保證導(dǎo)熱油對物料的有效加熱并防止其與物料接觸是關(guān)鍵。因?yàn)楦呗人徕泴儆趶?qiáng)氧化劑，不能 與油類直接接觸。一旦在生產(chǎn)過程中混到一起，后果將不堪設(shè)想。另外，高氯酸鉀的生產(chǎn)中 涉及的很多物料都有較強(qiáng)的腐蝕，為保證導(dǎo)熱油系統(tǒng)在高氯酸鉀工藝中的安全，介質(zhì)輸送 材料上，要求選用耐氯化物腐蝕的材料，具體可采用厚度6毫米的304不銹鋼材料為導(dǎo)熱油 輸送材料。管道接口的密封要求經(jīng)4公斤耐壓和試漏試驗(yàn)，不漏油。這樣才能保證導(dǎo)熱油 系統(tǒng)在高氯酸鉀復(fù)分解過程中的安全性和使用效果。具體方案是導(dǎo)熱油從導(dǎo)熱油加熱裝置被加熱至130 160°C (通常150°C左 右)后輸送至膨脹裝置，膨脹裝置(膨脹裝置是為了防止管道受熱膨脹爆裂)處理后的導(dǎo) 熱油輸送至待加熱氯化鉀溶液或待加熱復(fù)分解物料(氯化鉀與高氯酸鈉的混合物料)，傳 遞熱量后的導(dǎo)熱油(溫度100°C左右)回收導(dǎo)熱油裝置進(jìn)行加熱，導(dǎo)熱油被加熱至130 160°C (通常150°C左右)后輸送至膨脹裝置，循環(huán)使用。其中，回收導(dǎo)熱油裝置的導(dǎo)熱油(溫度100°C左右)可用于加熱氯酸鈉溶液，熱交 換后送至導(dǎo)熱油加熱裝置進(jìn)行加熱循環(huán)使用。具體地，由氯酸鈉生產(chǎn)高氯酸鉀的工藝路線如圖2所示，包括以下步驟a、氯化鈉溶液電解得到氯酸鈉；
b、氯酸鈉結(jié)晶除雜后溶解，經(jīng)電解得到高氯酸鈉；C、高氯酸鈉與氯化鉀進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，得到高氯酸鉀晶體和母液；d、母液回收處理后可用于電解制備氯酸鈉。其中需要加熱的單元有氯酸鈉固體溶解得到氯酸鈉溶液的溶解槽，待復(fù)分解反 應(yīng)的氯化鉀溶液的備料槽；高氯酸鈉與氯化鉀進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)的反應(yīng)槽，需要將導(dǎo)熱油熱 源進(jìn)行有效的綜合利用。上述給熱系統(tǒng)可以采用智能控制，將上述各受熱物料通過信號輸出線連接控制芯 片。受熱物料的溫度信號傳到控制芯片后，控制芯片處理后發(fā)出信息傳遞給控制機(jī)構(gòu)，控制 加熱裝置對導(dǎo)熱油的加熱，實(shí)現(xiàn)智能控制。具體地，導(dǎo)熱油被加熱至130 160°C后經(jīng)膨脹裝置處理，然后輸送至待加熱的氯 化鉀溶液或待加熱的復(fù)分解物料，待加熱的氯化鉀溶液或待加熱的復(fù)分解物料的溫度信號 傳到控制芯片后，控制芯片處理后發(fā)出信息，控制加熱裝置對導(dǎo)熱油的加熱；熱交換后的導(dǎo) 熱油用于加熱氯酸鈉溶液，回收后輸送至加熱裝置重新進(jìn)行加熱，導(dǎo)熱油被加熱至130 160°C后輸送至膨脹裝置處理，循環(huán)使用；其中所述導(dǎo)熱油采用耐氯化物腐蝕的材料為管道 進(jìn)行輸送。導(dǎo)熱油適用于工業(yè)加熱過程中要求傳熱介質(zhì)操作溫度-80°C 400°C的溫度情 況，作為傳熱介質(zhì)最大的優(yōu)勢是在較低的操作壓力下可獲得較高的操作溫度，且具有以下 特點(diǎn)1)熱穩(wěn)定好，長期使用不變質(zhì)，好的導(dǎo)熱油在合適的溫度和操作條件下使用壽命 可達(dá)10年以上，一般應(yīng)在6年以上。2)凝點(diǎn)低，一般在-10度以下，而且低溫導(dǎo)熱油的凝點(diǎn)要求更低，目前已出現(xiàn)了凝 點(diǎn)達(dá)-70度的導(dǎo)熱油。3)粘度低，除容易輸送和循環(huán)外，粘度高的導(dǎo)熱油在管路和容器表面形成較厚的 油膜，影響傳熱并容易結(jié)焦(垢)。
4)蒸汽壓低，便于高溫操作和輸送，不易形成蒸汽包，阻礙導(dǎo)熱油的正常循環(huán)，而 且蒸汽壓低的導(dǎo)熱油比較安全。5)對金屬和密封用非金屬腐蝕性小，否則容易泄漏。6)對操作人員毒性和腐蝕性小，在使用時(shí)不需特殊防護(hù)，對人體具有安全性，而且 氣味小，具有良好的操作環(huán)境。7)吸水性低，與水不反應(yīng)。8)原料易得，制造工藝簡單，價(jià)格便宜。正式基于導(dǎo)熱油的這些優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的發(fā)明人大膽嘗試在高氯酸鉀生產(chǎn)工藝中引 進(jìn)導(dǎo)熱油，在高氯酸鉀行業(yè)中開拓出了一個(gè)新的領(lǐng)域。本發(fā)明的有益效果
茂縣鑫鹽化工有限公司的高氯酸鉀項(xiàng)目的建設(shè)地在土地資源比較貧乏的地方，且 當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\(yùn)輸很不方便，采用傳統(tǒng)工藝中的蒸汽加熱，需要配置鍋爐。鍋爐占地面積大，運(yùn) 行過程中需要的燃煤數(shù)量大，對環(huán)境的污染也較大，考慮到當(dāng)?shù)仉娏Y源較為豐富且電價(jià) 便宜，所以在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中考慮到了導(dǎo)熱油加熱。但在高氯酸鉀的生產(chǎn)工藝中引進(jìn)導(dǎo)熱油在同行業(yè)中尚屬首例，雖然導(dǎo)熱油與傳統(tǒng) 的鍋爐加熱相比較具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在使用過程中怎樣保證導(dǎo)熱油對物料的有效加熱并 防止其與物料接觸是關(guān)鍵，因?yàn)楦呗人徕泴儆趶?qiáng)氧化劑，不能與油類直接接觸，一旦在生產(chǎn) 過程中混到一起，后果將不堪設(shè)想。并且在高氯酸鉀復(fù)分解過程中，需要加熱的單元不止一 個(gè)，怎樣才能夠有效的將導(dǎo)熱油熱源進(jìn)行綜合的充分的利用也是研究的重點(diǎn)。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量創(chuàng)造性勞動，建立了新的給熱系統(tǒng)，設(shè)計(jì)布局合理高效， 提高了能量利用效率，減輕了鍋爐燃煤產(chǎn)生的三廢對環(huán)境的壓力。另外，本發(fā)明提高了連續(xù) 生產(chǎn)能力，適合大規(guī)?；a(chǎn)要求。打破了長期以來高氯酸復(fù)分解過程的加熱只能用蒸汽 加熱的傳統(tǒng)；符合清潔生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)政策，在導(dǎo)熱油管線需每年定期檢驗(yàn)，確保生產(chǎn)安全。


圖1為本發(fā)明熱能傳遞路線圖，其中實(shí)線為管道中導(dǎo)熱油流動方向，虛線為待加 熱物料溫度信號收集和控制信號輸出線。圖2為高氯酸鉀生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例的方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳述，但不應(yīng)理解為是對本發(fā)明的 限制。實(shí)施例1采用本發(fā)明給熱方法生產(chǎn)高氯酸鉀導(dǎo)熱油介質(zhì)輸送材料選用厚度6毫米的304不銹鋼材料為導(dǎo)熱油輸送材料。高氯酸鉀生產(chǎn)工藝路線圖如圖2所示。導(dǎo)熱油流動流程圖見圖1。導(dǎo)熱油從導(dǎo)熱油加熱裝置被加熱至150°C后輸送至膨脹裝置，膨脹裝置熱交換 后的導(dǎo)熱油輸送至待加熱氯化鉀溶液或待加熱復(fù)分解物料(氯化鉀與高氯酸鈉的混合物 料)，傳遞熱量后的導(dǎo)熱油回到回收導(dǎo)熱油裝置(溫度100°c左右)，送至導(dǎo)熱油加熱裝置進(jìn) 行加熱，導(dǎo)熱油被加熱至150°c后輸送至膨脹裝置，循環(huán)使用。
其中，回到回收導(dǎo)熱油裝置的導(dǎo)熱油(溫度100°C左右)可用于加熱氯酸鈉溶液， 熱交換后送至導(dǎo)熱油加熱裝置進(jìn)行加熱循環(huán)使用。其中，各待熱物料通過信號輸出線連接控制芯片。受熱物料的溫度信號傳到控制 芯片，控制芯片處理后發(fā)出信息傳遞給控制機(jī)構(gòu)，控制加熱裝置對導(dǎo)熱油的加熱，實(shí)現(xiàn)智能 控制。與傳統(tǒng)蒸汽加熱方法相比，采用本發(fā)明方法可以在較低溫度下生產(chǎn)，且高氯酸鉀 性通過150um試驗(yàn)篩彡99. 8%。
—技術(shù)性能指標(biāo)傳統(tǒng)蒸汽加熱系統(tǒng)高溫導(dǎo)熱油系統(tǒng)
^^復(fù)分解控制溫度_ 95-100°C — 90-95 V
氯化鉀溶解控制溫度— 90-100°C85-90 °C
氯酸鈉溶解控制溫度80-10(TC45-60 °C _
能耗(/噸高氯酸鉀)30萬大卡28萬大卡
高氯酸
鉀性能 粒度(通過150um試驗(yàn)篩) 彡99. 5% 彡99. 8% 指標(biāo)___注1大卡等于1000卡，1大卡等于4200焦耳。本發(fā)明充分利用導(dǎo)熱油的能量，提交了熱量使用效率，且采用導(dǎo)熱油占地面積小， 很大程度上解決了當(dāng)?shù)赝恋刭Y源貧乏的問題；另外，由于導(dǎo)熱油溫度可精確控制，大大節(jié)約 了能源的利用。而且，導(dǎo)熱油的使用年限為6-10年，因此導(dǎo)熱油的成功引進(jìn)降低了高氯酸 鉀的生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品競爭力。最后，導(dǎo)熱油在運(yùn)行過程中對操作人員毒性和腐蝕性 小，在使用時(shí)不需特殊防護(hù)，對人體具有安全性，而且氣味小，具有良好的操作環(huán)境，杜絕了 鍋爐燃煤產(chǎn)生的三廢對環(huán)境的污染，符合節(jié)能減排，提倡使用清潔能源，清潔生產(chǎn)的政策。
權(quán)利要求
高氯酸鉀生產(chǎn)過程中熱能的綜合利用方法，其特征在于導(dǎo)熱油被加熱至130～160℃后經(jīng)膨脹裝置處理后輸送至待加熱的氯化鉀溶液或待加熱的復(fù)分解物料，熱交換后回收，重新加熱至130～160℃后輸送至膨脹裝置處理，循環(huán)使用；其中所述導(dǎo)熱油采用耐氯化物腐蝕的材料為管道進(jìn)行輸送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高氯酸鉀生產(chǎn)過程中熱能的綜合利用方法，其特征在于熱 交換后回收的導(dǎo)熱油用于加熱氯酸鈉溶液，為電解氯酸鈉提供能量，然后再回到加熱裝置 重新加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高氯酸鉀生產(chǎn)過程中熱能的綜合利用方法，其特征在于 所述導(dǎo)熱油耐300°C以上溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高氯酸鉀生產(chǎn)過程中熱能的綜合利用方法，其特征在于 所述導(dǎo)熱油采用厚度6毫米的304不銹鋼材料的管道輸送，其中，管道接口的密封經(jīng)4公斤 耐壓和試漏試驗(yàn)不漏油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的高氯酸鉀生產(chǎn)過程中熱能的綜合利用方法，其特征 在于高氯酸鉀生產(chǎn)過程包括以下步驟a、氯化鈉溶液電解得到氯酸鈉；b、氯酸鈉結(jié)晶除雜后溶解，經(jīng)電解得到高氯酸鈉；c、高氯酸鈉溶液與氯化鉀溶液進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，得到高氯酸鉀晶體和母液；d、母液回收處理后回到步驟a，用于電解制備氯酸鈉；其中，需要加熱的單元為氯酸鈉溶液、氯化鉀溶液、復(fù)分解物料；加熱采用智能控制 給熱系統(tǒng)；導(dǎo)熱油被加熱至130 160°C后經(jīng)膨脹裝置處理，然后輸送至待加熱的氯化鉀溶 液或待加熱的復(fù)分解物料，待加熱的氯化鉀溶液或待加熱的復(fù)分解物料的溫度信號傳到控 制芯片后，控制芯片處理后發(fā)出信息，控制加熱裝置對導(dǎo)熱油的加熱；熱交換后的導(dǎo)熱油用 于加熱氯酸鈉溶液，回收后輸送至加熱裝置重新進(jìn)行加熱，導(dǎo)熱油被加熱至130 160°C后 輸送至膨脹裝置處理……，循環(huán)使用；其中所述導(dǎo)熱油采用耐氯化物腐蝕的材料為管道進(jìn) 行輸送。
全文摘要
本發(fā)明涉及高氯酸鉀生產(chǎn)過程的綜合利用方法，屬于高氯酸鉀生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為高氯酸鉀生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域提供一種全新的給熱方法，提高能量利用效率，解決鍋爐燃煤產(chǎn)生的三廢對環(huán)境的壓力。本發(fā)明的技術(shù)方案采用高溫導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱。具體地，是利用導(dǎo)熱油受熱后，將熱量傳遞給需加熱物料，導(dǎo)熱油溫度變低，又回復(fù)加熱的傳導(dǎo)過程。該方法提高了能量利用效率，減輕了鍋爐燃煤產(chǎn)生的三廢對環(huán)境的壓力。另外，該方法提高了連續(xù)生產(chǎn)能力，適合大規(guī)?；a(chǎn)要求。打破了長期以來高氯酸復(fù)分解過程的加熱只能用蒸汽加熱的傳統(tǒng)。
文檔編號C25B1/26GK101962174SQ20101051781
公開日2011年2月2日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者劉小章, 楊帆, 王世華 申請人:茂縣鑫鹽化工有限公司