СПОСОБ ВЫПАРИВАНИЯ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК B01D1/26 

Изобретение относится к области производства глинозема, конкретно к процессу выпаривания алюминатных растворов в противоточных установках.

Известен способ выпаривания алюминатных растворов в противоточных установках с использованием трубчатых выпарных аппаратов (патент Франции 2497681 от 09.01.81 г. "Многоступенчатый выпарной аппарат", опубликованный 06.07.81г.).

По этому способу раствор поступает в последний по ходу пара выпарной аппарат и затем последовательно противотоком нагревается и выпаривается в выпарных аппаратах и из выпарного аппарата, в который поступает пар от внешнего источника, раствор отводится и испаряется в последовательном ряде самоиспарителей. Такая последовательность операции обеспечивает наибольшую экономию пара за счет снижения концентрации раствора до 200 г/л Nа₂О_К в выпарных аппаратах и, соответственно, потерь полезной разности температур от температурной депрессии растворов благодаря максимальному испарению раствора в самоиспарителях с увеличением конденсации на 30-35 г/л Nа₂О_К по сравнению с выпариванием раствора в установках смешанного тока (в прямоточных установках отсутствуют самоиспарители).

Снижение потери полезной разности температур позволяет увеличить кратность использования пара в основном до пяти.

Способ предусматривает выпаривание раствора в две стадии: при пятикратном использовании пара без выделения твердой фазы и в отдельном выпарном аппарате с однократным использованием пара с кристаллизацией соды и органических соединений.

Недостатками этого способа и установки являются:
- необходимость снижения давления потребляемого пара от 0,6-0,5 до 0,3-0,25 МПа, со значительной потерей энергии пара (давление пара 0,6-0,5 МПа используется кратковременно во время чистки и ремонта аппаратов) из-за интенсивного зарастания алюмосиликатом первого корпуса при увеличении температуры раствора с концентрацией Nа₂О 190-200 г/л выше 120^oС;
- значительное увеличение потерь полезной разности температур от депрессии при упарке раствора в одну стадию с повышением концентрации раствора в первом корпусе, снижением расхода раствора или увеличением расхода пара на установку, так как при этом одновременно повышается концентрация раствора во всех выпарных аппаратах, что снижает производительность установки и кратность использования пара;
- высокий расход пара на второй однокорпусной стадии упарки раствора до концентрации 300 г/л Nа₂О_K с использованием выпарного аппарата с принудительной циркуляцией.

Техническая задача изобретения состоит в снижении удельного расхода пара, снижении зарастания алюмосиликатом первого корпуса, повышении концентрации щелочи в растворе только первого корпуса, при котором обеспечивается условие для использования более высокого давления греющего пара до 0,5-0,6 МПа и увеличение кратности использования пара на одну ступень до 6-7.

Решение технической задачи заключается в том, что при упаривании алюминатных растворов, включающем нагрев раствора, противоточное упаривание его в трубчатых выпарных аппаратах с последующим самоиспарением, часть раствора после последовательного упаривания подают из второго по ходу пара выпарного аппарата в первый с поддержанием в растворе концентрации Na₂O_кауст в пределах 250-290 г/л и оставшуюся часть раствора второго выпарного аппарата и раствора после первого выпарного аппарата выводят на самоиспарение.

Осуществление способа обеспечивается использованием противоточной выпарной установки, включающей выпарные аппараты, насосы, подогреватели и самоиспарители раствора, в которой второй выпарной аппарат соединен трубопроводами упаренного раствора с первым выпарным аппаратом и самоиспарителем, причем на трубопроводе, соединенном с первым выпарным аппаратом, установлен регулятор поддерживания концентрации раствора в первом выпарном аппарате, а на трубопроводе, соединенном с самоиспарителем, регулятор уровня во втором аппарате и первый выпарной аппарат соединен трубопроводом упаренного раствора с другим самоиспарителем, причем самоиспарители первого и второго корпусов соединены трубопроводами с различными потребителями растворов.

Способ может быть осуществлен в установке, отличающейся тем, что самоиспаритель первого выпарного аппарата соединен трубопроводом с трубопроводом упаренного раствора второго выпарного аппарата.

На фиг. 1 и 2 представлены установки для осуществления предлагаемого способа.

Установка (фиг.1) состоит из выпарных аппаратов 1, преимущественно работающих с падающей пленкой, циркуляционных и перекачивающих насосов 2, контактных подогревателей 3, трубопровода 4 с регулятором уровня раствора во втором корпусе 5, самоиспарителей 6, трубопровода 7 с регулятором концентрации раствора 8 в первом корпусе 9, трубопровода 10, соединяющего самоиспарители 11 и внешний источник пара 12.

По этому способу маточный раствор поступает в последний по ходу пара выпарной аппарат 1 и далее противотоком с паром по мере упарки перекачивается насосами 2 через контактные подогреватели 3 и выпарные аппараты во второй по ходу пара аппарат 1 и далее через трубопроводы с регулятором уровня 5 поддерживается режим низких давлений не выше 0,2 МПа, температур раствора не выше 120^oС и концентрации Nа₂О_К не выше 220 г/л, обеспечивающим минимальные потери полезной разности температур от депрессии, как в прототипе.

Часть раствора по трубопроводу 7 с регулятором концентрации раствора 8 поступает в первый корпус 9, в котором при более высокой температуре раствора (выше 120^oС) поддерживается регулятором 8 более высокая концентрация раствора щелочи 250-290 г/л Na₂OH, удерживающая в растворе алюмосиликаты от выпадения на поверхности нагрева, при этом повышается дегрессия только в одном аппарате 9, которая компенсируется повышением использования более высокого давления пара. Пульпа соды с органическими соединениями после самоиспарителей 11 направляется на отделение соды с органикой.

Для исключения снижения производительности из-за выпадения соды на трубках один раз в 1-3 суток увеличивается открытие регулятора 8 и, соответственно, автоматически, по уровню раствора в аппарате 1 прикрывается регулятор 5, при этом без изменения режима выпаривания снижается на 1-2 часа концентрация раствора в выпарном аппарате 9 и самоиспарителях 11 и выпавшая накипь соды с органикой на стенках - растворяется.

Пар от внешнего источника 12 поступает в межтрубное пространство аппарата 9 и вторичный пар в выпарной аппарат 1 и так далее до последнего, пар которого поступает на конденсацию под вакуумом.

На фиг.2 представлена упрощенная установка за счет исключения части самоиспарителей 11. Установка на фиг. 2 может быть использована в редких случаях при незначительном количестве соды и органики в растворах и необходимости их отделения.

В этой установке (фиг.2) маточный раствор подается так же как и в установке (фиг. 1) в выпарной аппарат 1 и далее последовательно противотоком с паром до второго по ходу пара выпарного аппарата 1 и из него часть раствора по трубопроводу 7 с регулятором 8 поступает в аппарат 9, а другая часть раствора по трубопроводу 4 с регулятором 5 к самоиспарителю 6.

Упаренный раствор после выпарного аппарата 9 направляется в самоиспаритель 11 и после него в трубопровод 4 упаренного раствора второго выпарного аппарата 1, где он смешивается и поступает в самоиспаритель 6
Так же как и в установках (на фиг.1 и 2), за счет повышения концентрации щелочи только в одном аппарате, имеется возможность увеличить кратность использования пара, по сравнению с прототипом, на одну ступень с увеличением давления пара в первом корпусе без зарастания трубок и без снижения производительности установки, при этом значительная экономия пара будет достигнута при минимальных затратах на установку аппаратов, не превышающих 15% от стоимости распространенных установок по прототипу.

Изобретение относится к области производства глинозема, конкретно к процессу выпаривания алюминатных растворов в противоточных установках. При упаривании алюминатных растворов, включающем нагрев раствора, последовательное упаривание и самоиспарение, часть раствора подают из второго по ходу пара выпарного аппарата в первый с поддержанием в растворе первого корпуса концентрации Na₂O_кауст в пределах 250-290 г/л и оставшуюся часть раствора второго корпуса и раствор первого корпуса выводят на самоиспарение. Способ обеспечивает использование противоточной выпарной установки с самоиспарителем первого корпуса, в которой второй корпус соединен трубопроводами упаренного раствора с регуляторами с первым корпусом и самоиспарителем раствора второго корпуса. В этой установке по сравнению с прототипом появляется возможность совмещения первой и второй стадий упарки в одной установке с использованием более дешевого и экономичного выпарного аппарата с естественной циркуляцией для кристаллизации более крупной соды без увеличения остановок установки на промывку и снижения производительности за счет промывок упаренным раствором без изменения режима упарки. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ упаривания алюминатных растворов, включающий нагрев раствора, противоточное упаривание его в трубчатых выпарных аппаратах с последующим самоиспарением, отличающийся тем, что часть раствора после последовательного упаривания подают из второго по ходу пара выпарного аппарата в первый с поддержанием в растворе концентрации Na₂O_КАУСТ в пределах 250-290 г/л и оставшуюся часть раствора второго выпарного аппарата и раствора после первого выпарного аппарата выводят на самоиспарение. 2. Установка для упаривания алюминатных растворов, включающая выпарные аппараты, насосы, подогреватели и самоиспарители раствора, отличающаяся тем, что второй выпарной аппарат соединен трубопроводами упаренного раствора с первым выпарным аппаратом и самоиспарителем, причем на трубопроводе, соединенном с первым выпарным аппаратом, установлен регулятор поддержания концентрации раствора в первом выпарном аппарате, а на трубопроводе, соединенном с самоиспарителем, регулятор уровня во втором выпарном аппарате и первый выпарной аппарат соединены трубопроводом упарного раствора с другим самоиспарителем, причем самоиспарители первого и второго корпусов соединены трубопроводами с различными потребителями растворов. 3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что самоиспаритель первого выпарного аппарата соединен трубопроводом с трубопроводом упаренного раствора второго выпарного аппарата.