一种分离重碱晶浆的生产工艺及设备 【技术领域】
本发明属于重碱晶浆分离工艺及设备。
技术背景
纯碱生产的滤碱工序各国普遍采用真空过滤机过滤重碱晶浆，生产连续，能力大，适应大规模生产。其缺点是：过滤推动力小，重碱水分一般为18~20％；生产流程长，设备多，动力消耗大；滤碱损失多；洗水消耗量大，母液稀释严重。为了克服以上缺点，各纯碱企业都着力于开发离心机分离重碱技术。
80年代苏尔寿艾雪维斯公司(Sulzer Escher Wyss)开发了离心机分离重碱晶浆技术。碱液先进入特殊结构的增稠器，在300-500kPa压缩空气作用下，将碱液固液比从16.8提高到50-55％，再经缓冲槽进入离心机分离。所得重碱含水＜13％，NaC≤10.15％。离开增稠器的母液含重碱结晶＜0.2％。该技术已应用于波兰360kt/a的纯碱厂[1]。但至今未见该技术在其他纯碱厂使用。
日本北九州工厂于80年代在500t/d的新旭法装置中用4台筛篮直径Φ1000的p-型离心机分离外冷碳化塔的重碱晶浆。先经Φ6000稠厚器增稠后进行离心分离，重碱水分10-12％，离心机单台能力200-250t/d。该装置与500t/d氨碱法装置相并联；并配有4台18.7m2的真空过滤机，单开真空过滤机已足可处理完两套装置的全部重碱。可见离心机并未完全过关，须用真空过滤机保驾[2-4]U。
印度瓦拉纳斯的哈里化肥公司120t/d纯碱的联合制碱装置，晶浆经稠厚器增稠后用P-500/2离心机分离，重碱水分12％，单机能力3-4t/h(纯碱)[5]。
其他各纯碱厂仍普遍采用真空过滤机分离重碱，可见离心机分离重碱晶浆技术尚未成熟。
有的厂在真空过滤后用推料式离心机进行二次分离，如我国的潍坊碱厂和欧洲、日本的一些碱厂。这种方法虽可降低重碱水分，节省煅烧能耗，但生产流程更长，用电更多，操作更复杂。
【发明内容】
本发明目的是在纯碱生产中应用多级推料式离心机分离碳化过程地重碱晶浆，简化滤碱工序的工艺过程，节省动力消耗；使离心分离后的重碱水分降到10％左右，节省煅烧能耗，提高煅烧能力；回收利用碳化取出液减压时所解析的C02；减少滤碱时滤饼的洗水用量，减轻对母液的稀释。
本发明的分离重碱晶浆的生产工艺，其特征是重碱晶浆经碳化取出，经C02解析罐1解析CO2，经解析C02后的晶浆自流入稠厚器2，晶浆在增稠区中增稠后自流入多级推料式离心机3，在多级推料式离心机3中滤饼由喷淋装置洗涤后送入煅烧工段。
本发明的稠厚器，稠厚器器体8为带锥底的圆柱体，有中心桶10，锥底有框式搅拌器11，其特征是在稠厚器直桶段设有蜂窝填料段9，蜂窝填料段9由紧密排列的蜂窝管组成；蜂窝管管径40mm～60mm，蜂窝管水平倾角50°-70°，蜂窝填料垂直高度0.3～0.8m，蜂窝填料整齐置于篦子板上，上面用篦子或网子压紧，蜂窝管的倾斜方向保持一致。
多级推料式离心机3为多级转鼓推料式离心机，各级转鼓长度不同，一级转鼓长度200mm-300mm，末级转鼓长度180mm-240mm。
多级推料式离心机的喷淋装置由3根半环形喷洒管组成，在喷洒管上分别开有6-30个横向缝隙，等距离分布，开口方向顺转鼓旋转方向成20°-50°角。
以下是本发明的详细描述：
1、工艺：见附图1。碳化取出液(晶浆)经减压后进入CO2解析罐1，在此析出过量的溶解CO2从罐顶排出。此气体可送往煅烧炉气洗涤塔，经洗氨压缩后供碳化使用。同时由于碳化取液(晶浆)经入CO2解析罐1后，所含过量的CO2解析完全，对下面的工艺操作有利。经解析CO2后的晶浆自流入稠厚器2，带有细晶的母液在稠厚器中上升经过蜂窝填料使大部分细晶沉降落入晶浆增稠区。澄清后的清液去母液桶。晶浆在增稠区中增稠后自流入离心机3进行离心分离。滤液自流入滤液桶6，再用泵7送至母液桶。滤液桶底部所沉积的晶浆间断用泵7送回稠厚器2。
2.主要设备
(1)CO2解析罐：罐体为带锥底的圆柱形密封罐，内有气液分离及洗水喷淋装置。晶浆从罐体侧面进入，锥底排出，气体经气液分离后从顶部排出。当使用一段时间后器壁会有结疤，可用喷淋装置喷入洗水进行清洗。
(2)稠厚器：为常用的重力沉降式稠厚器(见附图2)。器体8为带锥底的圆柱体，有中心桶10，锥底有框式搅拌器11。本专利特点是在直桶段的适当位置设有蜂窝填料段9，蜂窝管管径40mm～60mmm，蜂窝管水平倾角50°-70°，蜂窝填料垂直高度0.3m～0.8m，蜂窝填料整齐置于篦子板上，上面用一定数量的篦子或网子压紧。安装时斜管的倾斜方向应保持一致，尽量减少盲管的数量。
在大型的稠厚器中蜂窝填料段的桶体及中心桶也可以做成倒截锥体，其倾角与蜂窝填料的倾角相一致。放置蜂窝填料时，使蜂窝管的倾斜方向与此段桶体倾斜方向相一致，形成幅射形排列，这样可以增大澄清区面积，而整体容积及重量增加不多(见图3)。
由于增设了蜂窝填料，在正常情况下，溢流液带细晶量为0.1％左右(体积％)。滤网的缝隙宽度等于或略大于结晶平均粒径。
锥底下部设有排料区12，保证底部出料畅通。当出料固液比过高，出料管不通畅时，可从底部的母液进口管能入少量母液，使排料区保持通畅。
(3)离心机：采用多级转鼓推料式离心机。特点是各级转鼓长度可以不同，一级转鼓长度200mm-300mm，末级转鼓长度180mm-240mm，有利于提高生产能力和降低滤饼湿含量。
在离心机的每一段设有洗水喷洒装置，其结构见附图4：用3根半环形喷洒管，分别开6-30个横向缝隙，等距离分布，开口方向顺转鼓旋转方向成20°-50°角，以减轻洗水在滤饼上四散喷溅。根据生产负荷的变化，可以使用不同数量的洗水管，调整洗水量，因此可以获得良好的洗涤效果，减少洗水用量。
(4)洗涤装置：分离重碱时，滤饼的洗水量大，一般离心机的洗水喷洒装置不能满足要求，因此本专利的另一特点是洗水喷洒装置由3根半环形喷洒管组成。在喷洒管上分别开有6-30个的横向缝隙，等距离分布，开口方向顺转鼓旋转方向成20°-50°角度，以减轻洗水在滤饼上四散喷溅。根据生产负荷的变化，可以使用不同数量的洗水管，调整洗水量，因此可以获得良好的洗涤效果，减少洗水用量。
分离母液后的滤饼用来自洗水桶4的洗水洗涤，使滤饼所含的NaCl达到要求。滤饼经离心机末级转鼓脱水后水分达到10％左右，由刮刀卸料，经皮带运输机5送煅烧工序。
本专利适用于分离平均粒径大于100μm的重碱晶浆，具有以下特点：
I)设有解析罐回收CO2的离心机分离重碱晶浆工艺过程。
II)有蜂窝填料澄清区及锥底排料区的稠厚器结构。
III)离心机洗水喷洒装置。
IV)离心机的转鼓长度可以逐级递减，以提高生产能力，降低湿含量。
本发明的效果：
以60kt/a规模纯碱厂为例，与传统的真空过滤比较如下：
1.设备费：本装置的设备费约为98.6万元，比真空过滤增加约10.8万元。
2.节约电：由于本技术用电设备少，本工序平均每吨纯碱用电10.6度，真空过滤用电约18.1度，可节约电7.5度/吨纯碱。
3.节省蒸汽：由于重碱水分降低，可节省煅烧用中压汽380kg/t纯碱，节省淡液蒸馏用汽35kg/t纯碱。
4.节省软水，每吨纯碱可省软水0.5m3。
以2、3、4项总计可降低成本30.2元/吨纯碱，年收益181.2万元，离心机分离重碱装置的投资当年即可收回。
此外由于重碱水分降低，煅烧用返碱量大为减少，运碱负荷大大减少；煅烧炉能力可提高15-30％；炉气冷凝塔负荷大幅度降低，冷却水用量减少。对煅烧工序带来的效益也是显著的。
【附图说明】
附图1重碱晶浆分离工艺流程图
附图2、附图3重力沉降式稠厚器
附图4离心机转鼓及洗水管示意图
【具体实施方式】
实施例1 60kt/a规模的纯碱厂生产工艺
生产工艺：碳化取出液(晶浆)经减压后进入CO2解析罐1，在此析出过量的溶解CO2从罐顶排出。此气体可送往煅烧炉气洗涤塔，经洗氨压缩后供碳化使用。经解析CO2后的晶浆自流入稠厚器2，带有细晶的母液在稠厚器中上升经过蜂窝填料使大部分细晶沉降落入晶浆增稠区。澄清后的清液去母液桶。晶浆在增稠区中增稠后自流入离心机3进行离心分离。滤液自流入滤液桶6，再用泵7送至母液桶。滤液桶底部所沉积的晶浆间断用泵7送回稠厚器2。
稠厚器：器体8为带锥底的圆柱体，有中心桶10，锥底有框式搅拌器11，在稠厚器直桶段设有蜂窝填料段9，蜂窝填料段9由紧密排列的蜂窝管组成；蜂窝管管径50mm，蜂窝管水平倾角60°，蜂窝填料垂直高度0.4m，蜂窝填料整齐置于篦子板上，上面用篦子或网子压紧，蜂窝管的倾斜方向保持一致。
多级推料式离心机3为双级活塞推料式离心机，一级转鼓长度210mm，二级转鼓长度180mm。
喷淋装置由3根半环形喷洒管组成，在喷洒管上分别开有6、10、15个横向缝隙，等距离分布，开口方向顺转鼓旋转方向成45°角。
所需设备如下：
表1设备名称规格 数量 开用 备用双级活塞推料式离心机稠厚器 CO2解析罐滤液桶滤液泵HR500-N转鼓长度：一级210mm，二级180mmΦ2000mm×4600mm框式搅拌蜂窝填料高度400mm倾角60°直桶段Φ1600mm×2000mm，锥底倾角45°Φ3000mm×3500mm框式搅拌 2 2 2 1 1 1 1
实施例2 180kt/a规模的纯碱厂生产工艺
所需设备如下：设备名称规格 数量 开用 备用三级活塞推料式离心机 稠厚器 CO2解析罐 滤液桶滤液泵Φ-100/3转鼓长度：一级280mm，二级240mm三级200mm清液区Φ5300mm，蜂窝填料以下Φ4600mm，总高7000mm，框式搅拌，蜂窝填料高度700mm，倾角60°直桶段Φ2800mm×3500mm带45°锥底Φ3000mm×4000mm，框式搅拌 2 2 2 2 1 1 1
生产工艺：同实施例1
稠厚器：器体8为带锥底的圆柱体，有中心桶10，锥底有框式搅拌器11，在稠厚器直桶段设有蜂窝填料段9，蜂窝填料段9由紧密排列的蜂窝管组成；蜂窝管管径50mm，蜂窝管水平倾角60°，蜂窝填料垂直高度0.7m，蜂窝填料整齐置于篦子板上，上面用篦子或网子压紧，蜂窝管的倾斜方向保持一致。
多级推料式离心机3为三级活塞推料式离心机，一级转鼓长度280mm，三级转鼓长度200mm。
喷淋装置由3根半环形喷洒管组成，在喷洒管上分别开有10、20、30个横向缝隙，等距离分布，开口方向顺转鼓旋转方向成45°角。