一种用于离子膜烧碱浓缩生产的固碱装置的制作方法

1.本实用新型涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种用于离子膜烧碱浓缩生产的固碱装置。


背景技术：

2.目前国内烧碱生产装置越来越多，产量也越来越大，局部产能过剩，而离子膜法生产的低浓度烧碱经常受到销售半径的影响，并且运输成本也越来越高，所以浓度低的液体碱在运输、生产、储存上时常影响到生产的正常运行，另外高额的运输费用限制了产品出口，因此固碱(片、粒碱)的大规模生产显得越来越重要，同时现有的装置一般产品的浓度为98.5％，本实用新型产品浓度可以达到99％以上。
3.国内目前由浓度为48％以上的烧碱浓缩到98.5％的固碱(片、粒碱)装置，主要有三种：一是引进国外设备和技术生产固碱，二种是大锅熬制固碱技术，三种是国内仿制的设备。但存在着一些缺点：1、引进国外设备，价格昂贵，建设成本高，从90年代初我国有不少企业就引进了固碱装置，但是都开得不尽人意，装置出现过试车不顺利、产品不达标、设备损坏等各种情况。2、引进国外设备，建设周期长。国外设备的供货周期一般在12
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18个月之间。3、引进的设备维修难度大，备件供应慢。4、大锅制碱技术尽管工艺简单，生产技术成熟，但是规模小，已不适应装置规模化及连续性生产的需要。5、大锅制碱技术安全性差，自动化水平低，能耗高，已与国家大力提倡节能环保、绿色经济不相适应。6、大锅制碱技术中，固(片)碱产品质量差，一般含有fe离子等杂质。7.国内仿制的装置产品浓度达不到99％以上，蒸汽消耗高。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是要提供一种用于离子膜烧碱浓缩生产的固碱装置。能长周期连续稳定的运行，优化装置换热流程，降低装置的能源消耗，生产的固碱浓度可以达到99％以上。
5.为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：
6.本实用新型包括预浓缩器、最终浓缩器、闪蒸罐、熔融碱罐、熔盐炉、熔盐罐、余热交换器、一级预热器、第一表面冷凝器、预浓缩泵、熔盐泵、助燃风机、真空泵、片碱机、造粒塔、旋转离心机、燃烧器、糖罐、第二表面冷凝器和二级预热器，所述预浓缩器的上端入料口接入48％的碱液，所述预浓缩泵的进料口同时与所述预浓缩器的下端出料口和所述糖泵的出料口连接，所述预浓缩泵的出料口与所述最终浓缩器的上端入料口连接，所述糖泵的入料口与所述糖罐的出料口连接，所述最终浓缩器的上端出料口与所述熔盐罐的入料口连接，所述熔盐罐的出料口熔盐泵与所述熔盐炉的下端入料口连接，所述熔盐炉的下端出料口通过所述余热交换器与所述二级预热器的入料口连接，所述二级预热器的出料口与所述一级预热器的入料口连接，所述一级预热器的进气端连接所述助燃风机，所述一级预热器的排气端与所述二级预热器的进气端连接，所述二级预热器的排气端与所述燃烧器的进气
端连接，所述燃烧器与所述熔盐炉连接，所述熔盐炉的上端排气口与所述最终浓缩器的下端进气口连接，所述最终浓缩器的下端出料口与所述闪蒸罐的入料口连接，所述最终浓缩器的出气口与所述预浓缩器的中段入口连接，所述闪蒸罐的上端出口与所述第二表面冷凝器的入口连接，所述第二表面冷凝器的出口同时与真空泵的入口和第一表面冷凝器的出口连接，所述第一表面冷凝器的入口与所述预浓缩器的下段侧边出口连接，所述闪蒸罐的下端出口分别与熔融碱罐的进料口和所述片碱机的进料口连接，所述熔融碱罐的出口与所述造粒塔的进料口连接，所述造粒塔的上端进料口设置所述旋转离心机。
7.优选的，所述闪蒸罐的出口与所述熔融碱罐和所述片碱机之间通过第一分配器连接。
8.进一步，所述片碱机的出料口连接有片碱包装机，所述片碱包装机的出料口连接有片碱包装封口机。
9.作为改进，所述预浓缩器的下段排气口连接有气液分离器，所述气液分离器的出口排出冷凝液。
10.作为改进，所述造粒塔的出料口与冷却器入料口连接，所述冷却器的出料口连接传送器，所述传送器的出料口通过提升机与筛分机的入料口连接，所述筛分机的出料口与第二分配器的入料口连接，所述第二分配器的出料口与料仓连接。
11.作为改进，所述料仓的出料口与粒碱包装机连接，所述粒碱包装机的出料口与缝纫机连接。
12.作为改进，所述造粒塔的排气口通过换热器与洗涤塔的进气口连接，所述洗涤塔的下端排液口通过洗涤泵循环至洗涤塔的上端进液喷淋口，所述洗涤塔的上端排气口通过风机排气。
13.作为改进，所述糖罐内设置有搅拌器。
14.作为改进，所述熔融碱罐的出料口与所述造粒塔的进料口之间通过熔融碱泵连接。
15.熔盐炉的负荷与整个装置的负荷成比例调节，自动化控制，燃烧器点火自动控制，炉子温度控制精度高，熔盐炉的热利用率高，整个操作程序全部在plc 上绑定，操作简便。
16.利用烟气余热产生副产物：利用余热交换器与高温烟气进行换热产生副产物供其他装置使用。
17.提高烟气利用效率：通过增加一级预热器，提高烟气余热的利用效率，降低整个装置的能源消耗。
18.造粒塔塔底伴热采取特殊设计的蒸汽盘管伴热。
19.有专门用于最终浓缩器所使用的浓缩管测试平台，测试成膜效果及流量等问题。
20.预浓缩器冷凝液排出，安装有独特的气液分离装置，保证冷凝液及时排出，杜绝跑气、漏气现象的发生，充分利用了加热蒸汽。
21.闪蒸罐后连接至表面冷凝器，表面冷凝器连接至真空泵，将闪蒸罐由常压操作改为负压操作，提高了熔融碱的浓度，可以产生浓度99％的固碱。
22.真空泵的工作水采取闭路循环式，撬块式安装，既不影响设备工作能力又可以节约水源，降低能耗。
23.旋转离心机是造粒的核心装备，耐腐蚀，能长期生产出优等粒碱。
24.粒碱冷却器能够不间断的将粒碱从造粒塔底部运输出来，又能将粒碱的温度冷却至室温，方便包装。
25.熔融碱泵为稳流式泵，保证进旋转离心机熔融碱的流量均匀、稳定。
26.优化粒碱输送系统的输送和筛分系统，实现降低设备投资，减少输送管线结碱的现象，保证装置连续稳定运行。
27.本实用新型的有益效果是：
28.本实用新型是一种用于离子膜烧碱浓缩生产的固碱装置，与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：
29.1、将产品浓度由98.5％提高至99％以上。
30.2、可连续稳定地生产固碱(片、粒碱)，应用dcs系统进行自动化控制和操作；
31.3、整个装置设计有完整的工艺数据包，热力管线数据计算、熔盐管线及熔融碱管线限流孔板的计算有一套特殊的程序，并已经过了生产实践的考验；
32.4、燃烧器点火实现全自动控制，熔盐温度控制精度上下波动不大于2℃；可使用多种燃料，各种燃料可以自由切换，在切换过程中，不需停炉，不需降低装置生产负荷，装置仍可正常稳定的生产；
33.5、装置的核心设备有独特的检查和安装方式，保证装置能够长周期、稳定运行；
34.6、生产设备全部国产化，制造成本低，维修方便，且装置建设周期短，投资回收快；
35.7、装置中所有接触过碱的设备和管材采用耐腐蚀的金属，生产的固碱(片、粒碱)质量高，色透亮；
36.8、片碱装置和粒碱装置可用同一套浓缩装置，结片系统和造粒系统可根据需求进行自由切换，不但丰富了销售市场，还可以减少浓缩系统停车，减少重复开停车对设备造成的损伤，提高了设备使用寿命；
37.9、生产装置更加经济、更加合理的利用各种能源(水、电、蒸气)，并将装置中产生的余热进一步进行回收利用，不仅达到节能降耗，而且还有利于环保。
附图说明
38.图1是本实用新型的结构原理示意图。
39.图中：1—预浓缩器，2—最终浓缩器，3—闪蒸罐，4—第一分配器，5—熔融碱罐，6—粒碱包装机，7—缝纫机，8—熔盐炉，9—熔盐罐，10—余热交换器，11—一级预热器，12—第一表面冷凝器，13—预浓缩泵，14—熔盐泵，15 —助燃风机，16－真空泵，17－片碱机，18－片碱包装机，19－片碱包装封口机，20－气液分离器，21—造粒塔，22—冷却器，23—传送器，24—提升机， 25—筛分机，26—第二分配器，27—料仓，28—换热器，29—洗涤塔，30—熔融碱泵，31—风机，32—洗涤泵，33—旋转离心机，34—燃烧器，35—糖泵， 36—糖罐，37—搅拌器，38—第二表面冷凝器，39—二级预热器。
具体实施方式
40.下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
41.如图1所示：本实用新型包括预浓缩器1、最终浓缩器2、闪蒸罐3、熔融碱罐5、熔盐
炉8、熔盐罐9、余热交换器10、一级预热器11、第一表面冷凝器 12、预浓缩泵13、熔盐泵14、助燃风机15、真空泵16、片碱机17、造粒塔21、旋转离心机33、燃烧器34、糖罐36、第二表面冷凝器38和二级预热器39，所述预浓缩器1的上端入料口接入48％的碱液，所述预浓缩泵13的进料口同时与所述预浓缩器1的下端出料口和所述糖泵35的出料口连接，所述预浓缩泵13 的出料口与所述最终浓缩器2的上端入料口连接，所述糖泵35的入料口与所述糖罐36的出料口连接，所述最终浓缩器2的上端出料口与所述熔盐罐9的入料口连接，所述熔盐罐9的出料口熔盐泵14与所述熔盐炉8的下端入料口连接，所述熔盐炉8的下端出料口通过所述余热交换器10与所述二级预热器39的入料口连接，所述二级预热器39的出料口与所述一级预热器11的入料口连接，所述一级预热器11的进气端连接所述助燃风机15，所述一级预热器11的排气端与所述二级预热器39的进气端连接，所述二级预热器39的排气端与所述燃烧器34的进气端连接，所述燃烧器34与所述熔盐炉8连接，所述熔盐炉8的上端排气口与所述最终浓缩器2的下端进气口连接，所述最终浓缩器2的下端出料口与所述闪蒸罐3的入料口连接，所述最终浓缩器2的回料端与所述预浓缩器1的中段入口连接，所述闪蒸罐3的上端出口与所述第二表面冷凝器38的入口连接，所述第二表面冷凝器38的出口同时与真空泵16的入口和第一表面冷凝器12的出口连接，所述第一表面冷凝器12的入口与所述预浓缩器1的下段侧边出口连接，所述闪蒸罐3的下端出口分别与熔融碱罐5的进料口和所述片碱机17的进料口连接，所述熔融碱罐5的出口与所述造粒塔21的进料口连接，所述造粒塔21的上端进料口设置所述旋转离心机33。
42.优选的，所述闪蒸罐3的出口与所述熔融碱罐5和所述片碱机17之间通过第一分配器4连接。
43.进一步，所述片碱机17的出料口连接有片碱包装机18，所述片碱包装机 18的出料口连接有片碱包装封口机19。
44.作为改进，所述预浓缩器1的下段排气口连接有气液分离器20，所述气液分离器20的出口排出冷凝液。
45.作为改进，所述造粒塔21的出料口与冷却器22入料口连接，所述冷却器 22的出料口连接传送器23，所述传送器23的出料口通过提升机24与筛分机25 的入料口连接，所述筛分机25的出料口与第二分配器26的入料口连接，所述第二分配器26的出料口与料仓27连接。
46.作为改进，所述料仓27的出料口与粒碱包装机6连接，所述粒碱包装机6 的出料口与缝纫机7连接。
47.作为改进，所述造粒塔21的排气口通过换热器28与洗涤塔29的进气口连接，所述洗涤塔29的下端排液口通过洗涤泵32循环至洗涤塔29的上端进液喷淋口，所述洗涤塔29的上端排气口通过风机31排气。
48.作为改进，所述糖罐36内设置有搅拌器37。
49.作为改进，所述熔融碱罐5的出料口与所述造粒塔21的进料口之间通过熔融碱泵30连接。
50.熔盐炉的负荷与整个装置的负荷成比例调节，自动化控制，燃烧器点火成自动控制，温度控制精度高，熔盐炉的热利用率高，整个操作程序全部在plc 上绑定，操作简便。熔盐炉经过几个阶段才能达到正常生产的温度，保证了熔盐能均匀受热，又能提高设备的使
用寿命。燃烧器可使用多种燃料，在燃料切换过程中不需要停炉，不需要降量，自由进行切换，保证装置的稳定性。
51.余热交换器10、换热器28，能够充分利用气体余热产生副产物，提高了热量的利用率，又能防止设备露点腐蚀。利用余热交换器与高温烟气体进行换热产生大量蒸汽，利用换热器与高温废气进行换热产生大量高温水，都可供其他工序使用，降低了能源消耗量。
52.造粒塔21塔底伴热采取特殊设计的蒸汽盘管伴热，不仅能达到电伴热的效果而且比电伴热具有无法比拟的优点：1、价格降低很多，2、便于拆卸维修，3、稳定性好，4、节约大量的电能。
53.最终浓缩器2有专门用于最终浓缩器所使用的浓缩管测试平台，测试浓缩管在不同流量下的成膜情况，分配器的分配情况等问题。
54.气液分离器20，预浓缩器冷凝液排出，安装独特的气液分离装置，该气液分离装置为液位自控式，它的侧面有远传及现场液位计，底端有液位自控阀，比现有的疏水阀，不仅能起到堵气疏水的作用，还能更充分的利用冷凝液闪蒸产生的热量，提高了蒸汽利用率。
55.真空泵16工作水采取闭路循环式，工作水通过具有冷却效果的气液分离装置，与机泵进行循环使用。它的侧面有远传及现场液位计，顶端有液位开关阀。这样不降低设备工作能力又可以节约水源，降低能耗。
56.旋转离心机33是造粒的核心装备，该设备的进碱口采用喇嘛口的形式，内部及顶端采用惰性气体进行保护，内部采用风冷，底部采用保护隔板，双螺帽。达到抗腐蚀，安全生产目的。
57.粒碱冷却器22内部采用导片形式，内壁上布满大量的水管，正反转采用变频式，能够不间断的将粒碱从造粒塔底部运输出来，又能将粒碱的温度冷却至室温，方便包装。
58.熔融碱泵30为稳流式泵，保证进旋转离心机熔融碱的流量均匀、稳定。
59.一级预热器11和二级预热器39内助燃空气和烟气进行充分换热，在保证设备不被腐蚀的情况下降低排放烟气的温度，回收更多的热量，降低了装置的能源消耗。
60.闪蒸罐3上部连接表面冷凝器38，表面冷凝器38连接真空泵16，将闪蒸罐有正压操作改为负压操作，提高了熔融碱的浓度，可以产生浓度99％的固碱。
61.本实用新型的工作原理是：1、来自界区外48％碱液进入预浓缩器，与来自最终浓缩器产生的蒸汽进行换热，初步提高了碱液的浓度，然后经碱泵送往最终浓缩器，换热后的蒸汽冷凝水及部分蒸汽进入气液分离器中；2、预浓缩器产生的蒸汽经表面冷凝器冷凝，经真空泵排向大气；3、到达最终浓缩器的碱液经特殊结构的分配器后，成膜状在管中由上自下流动，与由下到上流动的高温熔盐进行换热后，碱液到达底部变成熔融态，碱液的浓度已有了大幅度的提升，所产生的蒸汽送往预浓缩器；4、高温熔融碱经负压闪蒸罐后，浓度又有了小范围的提升，经分配器后，进入片碱机进行冷却，冷却后的片碱经片碱包装机包装成袋，经缝纫机打包后销售；5、高温熔融碱经分配器后进入熔融碱罐，用泵打入造粒塔，经旋转离心机后，在离心力的作用下，向四周喷洒，与塔内冷空气进行换热降温，但如果周围温度太低，粒碱容易潮解，所以需要保持一定温度，最后带有一定温度的粒碱到达冷却器冷却到某一温度后，经传送器、提升机后，进入筛分机，将不合格的粒碱分出，合格的粒碱进入分配器分配后，进入料仓进行储存，最后进入粒碱包装机包装成袋，经缝纫机打包后销售；6、熔盐经熔盐泵送往炉子进行加热，加热后的熔盐被送往最终浓缩器，与碱液进行逆流换热；
炉子的能量来源于燃料，燃料进入燃烧器后燃烧产生热量，所产生的高温烟气与余热换热器换热，然后烟气与经风机输送来的空气在二级预热器和一级预热器中换热，最后烟气高空排放。
62.本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。