侯氏制碱法如何干燥碳酸氢钠为什么不能直接生成碳酸钠?

1.本实用新型涉及纯碱生产技术领域,具体涉及一种纯碱生产系统。背景技术:2.现在国内的纯碱生产工艺主要有以下两种:3.1.氨碱法(又称索尔维法)4.该工艺是以原盐及石灰石为主要原料。精制后的饱和盐水在吸氨后制成氨盐水,与石灰石分解后产生的二氧化碳反应生成碳酸氢钠。碳酸氢钠在煅烧工序经煅烧生成碳酸钠即轻质碱和二氧化碳,轻质碱经水和后重新煅烧即为重质纯碱,二氧化碳经压缩后作为高浓度的二氧化碳气与氨盐水反应生成碳酸氢钠。碳化反应后的母液含有大量的氨,这些氨主要以氯化铵的形式存在。母液与石灰石煅烧后产生的氧化钙制成的氢氧化钙混合后,生成氢氧化氨和氯化钙。氢氧化氨经蒸馏后,氨循环使用,氯化钙随蒸氨废液排出。5.蒸氨废液的排出量在10t/t纯碱左右,其主要成分为氯化钙。目前国内处理这些废液的主要方法是堆积储存,也有少部分的废液用来制成氯化钙,但由于废液的量太大,用制成氯化钙来处理蒸氨废液可谓杯水车薪,而因为市场太小,氯化钙的生成向来不被业内专家看好。6.可以预见,随着国内愈来愈严的环保政策,氨碱法生成纯碱工艺将在不长的时间内被淘汰。7.2.联碱法(又称侯氏制碱法)8.该工艺是为了解决氨碱法产生的蒸氨废液问题而提出的。该工艺需要一套纯碱生成装置和与之配套的合成氨装置。9.精制后的饱和盐水在吸氨后制成氨盐水,与合成氨装置来的二氧化碳反应生成碳酸氢钠。碳酸氢钠经煅烧后生成碳酸钠即纯碱,碳化后的母液经蒸发、过滤后,其中的氯化铵自母液中结晶析出,作为产品出售。10.氯化铵是一种化肥,但因其有一个氯,在作为肥料的同时,也使土壤板结,同时,将使水果、烟草等大部分农作物质量下降,仅可在我国南方水田中使用,而因其肥效不如目前大部分其他肥料,氯化铵的市场也很有限。11.联碱法虽成功解决了氨碱法的蒸氨废液问题,但需要同时建设一套配套的合成氨装置,使同等规模的纯碱装置在投资、占地等方面都大大增加。技术实现要素:12.本实用新型要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种纯碱生产系统及其生产工艺,以解决上述问题。13.一方面,本实用新型提供了一种纯碱生产系统,包括中和塔,中和塔的烧碱入口与烧碱管线连接,中和塔的二氧化碳气体入口与二氧化碳气体管线连接;中和塔的出料口通过管路分别与若干个蒸发器的进料口连接,蒸发器的蒸发完成液出口通过管路与蒸发完成液槽连接;蒸发完成液槽与离心机连接;离心机的离心母液出口通过管路与蒸发器的离心母液回流入口连接,离心机的纯碱出口通过管路与纯碱物料输送装置的入口连接,纯碱物料输送装置的出口通过管路与干燥装置连接。14.优选地,所述中和塔与蒸发器之间还连接有中和塔缓冲罐,中和塔缓冲罐的物料回流出口通过管路分别与中和塔的烧碱入口和闪发罐的入口连接;闪发罐的冷凝液出口通过管路与中和塔的物料回流入口连接。15.优选地,所述烧碱管线上设置有管道混合器,中和塔缓冲罐的物料回流出口通过管路与管道混合器的入口连接。16.优选地,所述闪发罐的蒸汽出口通过管路与冷凝器的蒸汽入口连接;所述纯碱物料输送装置采用螺旋加料器;所述干燥装置采用干燥床。17.优选地,所述中和塔的烧碱入口位于中和塔的上部,二氧化碳气体入口位于中和塔的顶部。18.优选地,所述离心机与蒸发器之间还连接有离心母液槽。19.优选地,所述蒸发器采用强制循环蒸发器。20.另一方面,本实用新型还提供了利用上述生产系统生产纯碱的工艺,烧碱与二氧化碳气体于中和塔中反应,反应生成的产物泵送至若干个蒸发器中进行蒸发;蒸发出的蒸发完成液泵送至蒸发完成液槽中并进入离心机中离心;离心出的离心母液泵送回蒸发器中,离心出的纯碱则输送至干燥装置中进行干燥。21.优选地,中和塔中反应生成的部分产物泵送至管道混合器中与烧碱一起进入中和塔,还有部分产物进入闪发罐中闪蒸,闪蒸出的冷凝液则回流至中和塔中。22.优选地,所述烧碱浓度为10-50%。23.优选地,通过烧碱的进料量控制中和塔出料的ph值为11-14,从而能够减少副产物nahco3的生成。24.优选地,闪发罐闪蒸出中和塔产物中的水,通过水的汽化带走反应热,通过中和塔产物进闪发罐的循环量来控制中和塔内的反应温度为40-70℃,反应压力常压-50kpag。25.优选地,所述烧碱与二氧化碳气体并流进入中和塔,采用并流操作不会发生液泛,气液通量能够大幅提高,ph值更容易控制。26.本实用新型的生产原理是采用烧碱与二氧化碳气体反应:27.2naoh+co2=na2co3+h2o28.na2co3+co2+h2o=2nahco329.naoh+nahco3=na2co3+h2o30.2naoh+so2=na2so3+h2o31.二氧化碳过量,生成碳酸氢钠;氢氧化钠过量,生成碳酸钠。32.本实用新型与现有技术相比,具有以下有益效果:33.本实用新型提供了一种全新的纯碱生产系统,不存在氨碱法的蒸氨废液问题,也无需如联碱法配套建设一套合成氨装置,大大降低了投资、占地面积等。同时本实用新型的工艺还降低了碳减排量,能够有效推动经济社会绿色转型和系统性深刻变革。附图说明34.图1是本实用新型的结构示意图。35.图中,1-中和塔、2-蒸发器、201-蒸发室、202-加热室、3-蒸发完成液槽、4-离心机、5-螺旋加料器、6-干燥床、7-中和塔缓冲罐、8-闪发罐、9-管道混合器、10-冷凝器、11-离心母液槽、12-真空泵、13-鼓风机、14-空气过滤器、15-干燥鼓风机、16-空气加热器、17-水封槽。具体实施方式36.如图1所示,本实用新型的纯碱生产系统,包括中和塔1,中和塔1上部的烧碱入口与烧碱管线连接,烧碱管线上设置有管道混合器9;中和塔1顶部的二氧化碳气体入口与二氧化碳气体管线连接。中和塔1的出料口通过管路分别与若干个(图1所示为四个)蒸发器2的进料口连接,中和塔1与蒸发器2之间还连接有中和塔缓冲罐7,中和塔缓冲罐7的物料回流出口通过管路分别与管道混合器9的入口和闪发罐8的入口连接;闪发罐8的冷凝液出口通过管路与中和塔1的物料回流入口连接;中和塔缓冲罐7的物料回流出口通过管路与管道混合器9的入口连接。蒸发器2的蒸发完成液出口通过管路与蒸发完成液槽3连接;蒸发完成液槽3与离心机4连接;离心机4的离心母液出口通过管路与蒸发器2的离心母液回流入口连接。所述离心机4与蒸发器2之间还连接有离心母液槽11;离心机4的纯碱出口通过管路与纯碱物料输送装置的入口连接,纯碱物料输送装置的出口通过管路与干燥装置连接。其中所述纯碱物料输送装置可采用螺旋加料器5。所述干燥装置可采用干燥床6,通过空气过滤器14、干燥鼓风机15、空气加热器16向干燥床6内输送高温空气以对纯碱进行干燥。所述闪发罐8的蒸汽出口通过管路与冷凝器10的蒸汽入口连接,冷凝器10可采用多种形式,图1所示为采用真空泵12的真空冷凝方式。冷凝器10的冷凝液则通过水封槽17排出。37.其中,本发明所说的二氧化碳气体可以是包含有二氧化碳气体的锅炉、煤化工、石油化工等排放的废气或气体,且不限于此。38.工作原理:39.锅炉尾气经脱硫脱硝处理后的烟道气通过鼓风机13进入中和塔1顶部,来自烧碱装置的浓度为10-50%的烧碱泵送至中和塔1上部,通过管道混合器9进行混合,烟道气与烧碱在中和塔1内并流进行反应。40.中和塔1反应生成的碳中和反应液经中和塔缓冲槽7缓冲后一部分泵送至蒸发器2,一部分泵送至管道混合器9与烧碱原料一起进入中和塔1参与碳中和反应,还有一部分进入到闪发罐8中经闪蒸后,液料返回至中和塔1中,蒸汽则经冷凝器10冷凝处理后再排出。蒸发工艺可采用单效或多效蒸发,多效蒸发可采用二至六效;多效蒸发的形式可采用并联或串联等多种形式。本实用新型优选采用四效并联蒸发器,四效蒸发器采用平流加料蒸发流程,加热蒸汽流向由第一效蒸发器流至末效蒸发器,料液则每效单独进出。第四效蒸发器放出的蒸汽经过冷凝器10冷凝后再排出,冷凝方式可采用多种形式,图1所示为采用真空泵12的真空冷凝方式;冷凝器10的冷凝液则通过水封槽17排出。其中,第一效蒸发器的加热室温度为110-150℃,蒸汽压力为0.1-0.6mpag;第四效蒸发器的蒸发室温度为50-90℃,蒸汽压力为-0.05~-0.09mpag。烧碱吸收co2为放热反应,考虑纯碱易堵、易结垢问题,采用外置闪发罐8而不是换热器进行移热,解决了易堵、易结垢的问题。蒸发器2可采用强制循环或非强制循环,本实用新型优选强制循环蒸发器。41.含固量20-60%的蒸发完成液经蒸发完成液槽3缓冲后进离心机4离心,离心母液经离心母液槽11缓冲,一部分泵送至蒸发器2,一部分返回中和塔1;离心后含水量≤4%的纯碱经干燥、包装后得到合格产品。42.本实用新型通过烧碱的进料量控制中和塔1出料的ph值为11-14,以减少副产物nahco3的生成。通过产物进闪发罐8的循环量从而控制中和塔1内的反应温度为40-70℃。43.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述,但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。}

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