用于浓缩拜耳工艺液体的方法.pdf

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1、10申请公布号CN102015048A43申请公布日20110413CN102015048ACN102015048A21申请号200980116766322申请日20090319200890131920080318AUB01D1/00200601C01F7/0420060171申请人美铝澳大利亚有限公司地址澳大利亚西澳大利亚州72发明人迪安伊利耶夫斯基彼得斯图尔特哈伊74专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人程金山54发明名称用于浓缩拜耳工艺液体的方法57摘要一种用于浓缩废拜耳工艺液体的方法，所述方法包括以下步骤使煅烧炉烟道气的至少一部分通过分离器以提供脱水的气流和富含水蒸气。

2、的流；使所述废拜耳工艺液体与所述富含水蒸气的流接触；和从所述废拜耳工艺液体中蒸发水，从而浓缩所述废拜耳工艺液体。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010110986PCT申请的申请数据PCT/AU2009/0003282009031987PCT申请的公布数据WO2009/114910EN2009092451INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书10页附图3页CN102015057A1/2页21一种用于浓缩废拜耳工艺液体的方法，所述方法包括以下步骤使煅烧炉烟道气的至少一部分通过分离器，以提供脱水的气流和富含水蒸气的流；使所述废拜耳工艺液体与所述富。

3、含水蒸气的流接触；和从所述废拜耳工艺液体中蒸发水，从而浓缩所述废拜耳工艺液体。2权利要求1所述的方法，其中所述方法包括以下另外的步骤使用另外的热源加热所述废拜耳工艺液体。3权利要求2所述的方法，其中使用第二热源加热所述废拜耳工艺液体的步骤是在所述使废拜耳工艺液体与所述富含水蒸气的流接触的步骤之前、在所述使废拜耳工艺液体与所述富含水蒸气的流接触的步骤之后或在所述使所述废拜耳工艺液体与所述富含水蒸气的流接触的步骤过程中进行的。4权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述使煅烧炉烟道气的至少一部分通过分离器以提供脱水的气流和富含水蒸气的流的步骤包括以下步骤使所述煅烧炉烟道气的至少一部分通过膜以提供脱。

4、水的气流渗余物和富含水蒸气的渗透物。5权利要求4所述的方法，其中所述膜选自微孔性膜和无孔膜。6权利要求5所述的方法，其中所述膜是由选自以下各项的材料制成的无孔膜四氟乙烯、聚乙烯醇PVA、聚丙烯腈、乙酸纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、脂族聚酰胺、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、硅橡胶、聚二甲基硅氧烷、聚磺苯乙烯和离子交换聚合物。7权利要求6所述的方法，其中所述无孔膜是用聚乙烯醇制备的膜。8权利要求6所述的方法，其中所述无孔膜是由杜邦以NAFION名称比如NAFION112或NAFION117膜提供的膜。9权利要求5所述的方法，其中多孔性膜是选自分子筛和聚四氟乙烯多孔体形式的膜。10权利要求5所述的方法，其中多孔。

5、性膜是由以商品名获得的材料制成的膜。11权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述使废拜耳工艺液体与所述富含水蒸气的流接触的步骤包括以下步骤使所述废拜耳工艺液体与所述富含水蒸气的流间接地接触。12权利要求11所述的方法，其中所述使废拜耳工艺液体与所述富含水蒸气的流接触的步骤是使用选自以下各项中的设备实现的立管降膜；平管降膜；立式升膜；釜式锅炉；和强制循环设备。13权利要求12所述的方法，其中所述使废拜耳工艺液体与富含水蒸气的流间接接触的步骤使用具有壳程和管程的降膜蒸发器。14权利要求13所述的方法，所述方法包括以下步骤将所述富含水蒸气的流引入到所述降膜蒸发器的所述壳程内；和将所述废拜耳工艺液。

6、体引入到所述降膜蒸发器的所述管程内；从而将热量施加给所述废拜耳工艺液体，并且冷凝所述富含水蒸气的流中的水蒸气。15权利要求1至14中任一项所述的方法，所述方法包括压缩、加热、或压缩并加热权利要求书CN102015048ACN102015057A2/2页3来自所述分离器的所述富含水蒸气的流的步骤。16权利要求10至15中任一项所述的方法，其中利用多于1个的用于将热量施加给所述废拜耳工艺液体的设备，这些设备是串联或并联布置的。17权利要求16所述的方法，其中，当将所述用于将热量施加给所述废拜耳工艺液体的设备串联布置时，将来自每一个单元的所述富含水蒸气的流压缩以提高压力，或直接或间接加热以提高温度，。

7、或加热并压缩。18权利要求1至17中任一项所述的方法，所述方法在所述使煅烧炉烟道气的至少一部分通过分离器以提供脱水的气流和富含水蒸气的流的步骤之前包括以下另外的步骤使所述煅烧炉烟道气通过气体清洁装置。19权利要求18所述的方法，其中所述气体清洁装置包括使所述煅烧炉烟道气与水直接接触的两相接触器。20权利要求1至19中任一项所述的方法，所述方法在所述使煅烧炉烟道气的至少一部分通过分离器以提供脱水的气流和富含水蒸气的流的步骤之前包括以下另外的步骤提高所述煅烧炉烟道气的压力。21权利要求1至20中任一项所述的方法，其中重复所述方法的所述步骤以提供循环工艺。22权利要求1至20中任一项所述的方法，其中。

8、重复所述方法的所述步骤以提供连续工艺。23一种基本上如在本文中参考附图描述的用于浓缩废拜耳工艺液体的方法。24一种基本上如在本文中参考实施例描述的用于浓缩废拜耳工艺液体的方法。权利要求书CN102015048ACN102015057A1/10页4用于浓缩拜耳工艺液体的方法发明领域0001本发明涉及一种用于浓缩拜耳工艺液体的方法。更具体地，本发明涉及一种利用从废拜耳工艺气体回收的热量浓缩拜耳工艺液体的方法。背景技术0002拜耳工艺广泛地用于从含铝矿石比如铝土矿制备氧化铝。该方法包括在通常称为煮解的工序中，使含氧化铝的矿石与再循环的苛性铝酸盐溶液在高温接触。在一些情况下，巨大数量的有机材料伴随有铝。

9、土矿，其一部分是造成在所得溶液中存在一系列有机化合物的原因。0003在冷却溶液后，将氢氧化铝作为晶种加入以引起另外的氢氧化铝从中沉淀。将沉淀的氢氧化铝从苛性铝酸盐溶液中分离，其中将一部分氢氧化铝再循环以用作晶种，并且将其余以产物形式回收。将其余的苛性铝酸盐溶液再循环用于含氧化铝的矿石的进一步煮解。0004然后在称为煅烧的工序中将回收的氢氧化铝加热以制备氧化铝。当根据下列反应方程式，氢氧化铝制备氧化铝时，煅烧反应的副产物为水00052ALOH3A12O33H2O0006在商业上将不同类型的煅烧炉设计与不同的燃料类型例如油、气、煤和操作条件如过剩空气一起使用。因此，可能产生一系列的煅烧炉烟道气温度。

10、和组成COMPOSITION；并且据估计，离开煅烧的气体煅烧炉烟道气中约35质量至45质量为水，而其它组分包括二氧化碳和挥发性有机碳化合物。另外，煅烧炉烟道气可能含有夹带的粒状氧化铝。0007在拜耳工艺中，大量的热量通过煅烧炉烟道气的方式损失。据估计，可用热量中的大部分是在烟道气中的水蒸气冷凝时释放的低质量1OWGRADE的显热或潜热。但是，后者可以仅仅以在大气条件下和在露点低于100，典型地80至83C时以低质量的热量的形式回收。但是，尽管量是显著的，但是低质量的热量常规地被理解为在拜耳工艺中具有有限的利用。0008之前本发明的背景论述意图在于促进理解本发明。但是，应理解，该论述不是承认或认。

11、可所提及的任何材料均为在本申请的优先权日的澳大利亚的普通常识的一部分。发明内容0009概述0010在整个说明书中，除非上下文另外要求，措辞“包括COMPRISE”或其变体如“包含COMPRISES”或“含有COMPRISING”应被理解为意味着包括所述的整数或整数组，但是不包括任何其它整数或整数组。0011在本说明书的上下文中，术语除湿应当被理解为包括其中水蒸气的全部或一部说明书CN102015048ACN102015057A2/10页5分已经被除去的气流。0012在本文中使用的所选择的术语的其它定义可以在本发明的说明书中找到并且适用全文。除另外定义之外，在本文中使用的所有其它的科技术语具有与。

12、本发明所属领域技术人员通常理解的含义相同的含义。0013本领域技术人员应理解，在本文中所述的发明可以被改变和修改为与具体所述的那些不同。应理解，本发明包括所有这些变化和修改。本发明还包括在说明书中单独或共同提及或指出的全部步骤、特征、组合物和化合物，以及任何两个以上的步骤或特征的任意和全部组合。0014本发明的范围不受在本文中所述的具体实施方案的限制，其意图仅仅用于示例的目的。在功能上相同的产品、组合物和方法明显在所述的本发明的范围内。0015在本文中所述的本发明可以包括一个或多个值范围。值的范围应被理解为包括在该范围内的全部值，包括限定该范围的值，以及该范围附近的值，其导致与限定该范围的边界。

13、的值紧紧相邻的值相同或基本上相同的值。0016在本文中引用的全部出版物包括专利、专利申请、期刊文章、实验室手册、书籍或其它文献的全部内容通过引用结合在此。所述包括不构成承认任何参考文献构成现有技术或是在本发明相关领域的技术人员的普通常识的一部分。0017具体方案0018根据本发明的一个方面，提供一种用于浓缩废拜耳工艺液体的方法，所述方法包括以下步骤0019使煅烧炉烟道气的至少一部分通过分离器以提供脱水的气流和富含水蒸气的流；0020使所述废拜耳工艺液体与所述富含水蒸气的流接触；和0021将水从所述废拜耳工艺液体蒸发，从而浓缩所述废拜耳工艺液体。0022尽管大量热经由煅烧炉烟道气从拜耳工艺中损失。

14、，但是该热量仅仅可以低质量热量的形式回收，因此常规地认为其在拜耳工艺中具有有限的利用。但是，已经发现，这种热可用于促进水从拜耳工艺液体的蒸发。拜耳工艺需要对大量组分的浓度和比率进行仔细的控制，并且通常适宜的是，从工艺中除去水以浓缩液体。0023如本领域技术人员所理解的，废拜耳工艺液体是已经经过拜耳工艺的沉淀阶段而未再循环返回到煮解阶段的液体。废液还可以包括某些苛性废液。应理解，本发明还可以适用于其它拜耳液流，而不仅仅是废液。还应理解，本发明的方法可以在某些实施方案中不用于从液流中蒸发水，而仅仅根据需要或要求加热这些液流。0024优选地，所述富含水蒸气的流包含至少60水蒸气。更优选地，所述富含水。

15、蒸气的流包含至少80水蒸气。还更优选地，所述富含水蒸气的流包含至少90水蒸气。还更优选地，所述富含水蒸气的流包含至少95水蒸气。还更优选地，所述富含水蒸气的流包含至少99水蒸气。还更优选地，所述富含水蒸气的流包含100水蒸气。0025在本发明的一种形式中，所述方法包括以下另外的步骤0026使用另外的热源加热所述废拜耳工艺液体。0027应理解，使废拜耳工艺液体与富含水蒸气的流接触的步骤加热废拜耳工艺液体，而蒸发随后可以使用其它热源比如工厂水蒸气或其它外部热源实现。备选地，废拜说明书CN102015048ACN102015057A3/10页6耳工艺液体可以在与所述富含水蒸气的流接触之前与其它热源接。

16、触。又备选地，废拜耳工艺液体可以在与所述富含水蒸气的流接触的同时与其它热源接触。因此，在接触工艺液体与从中蒸发水之间的另外步骤可以包括使用加热装置加热所述富含水蒸气的流，以实现或帮助所述富含水蒸气的流蒸发。0028优选地，所述使煅烧炉烟道气的至少一部分通过分离器以提供脱水的气流和富含水蒸气的流的步骤可以包括以下步骤0029使所述煅烧炉烟道气的至少一部分通过膜以提供脱水的气流渗余物RETENTATE和富含水蒸气的渗透物。0030应理解，所述膜可以是相对于烟道气的其它组分对水蒸气有选择性的膜，所述其它组分为例如氮，氧，二氧化碳，一氧化碳，氧化氮NOX，氧化硫SOX和挥发性的有机化合物VOC。003。

17、1在给定煅烧炉烟道气流的大小的情况下，经济因素要求膜也可以对水蒸气渗透，从而允许高的水蒸气通量。0032另外，所述膜应当能够在加入烟道气的温度起作用。应理解，尽管可能在不同的拜耳线路中遭遇不同的温度，但是煅烧炉烟道气通常在120至195的范围内。此外，应理解，可以压缩煅烧炉烟道气以提高压力或加热以升高温度。0033影响膜的选择的其它因素包括机械尺寸和化学稳定性，耐污和耐中毒的性质和膜寿命。应理解，膜应当在苛性材料的存在下基本上是化学和物理稳定的。0034应理解，水蒸气在渗透物和渗余物之间分配的程度取决于许多因素，包括膜的类型，膜器件尺寸、进料的组成、温度和压力。0035技术人员应理解，可以将许。

18、多膜用于本发明。这些包括微孔性膜，其中气体组分的分离基于气体组分分子的物理尺寸，或它们的平均自由行程；和无孔膜，其中进行分离的原因在于分子与膜表面的亲和势差和通过膜的扩散速率。0036在本发明的一种具体形式中，亲水性无孔膜用于从煅烧炉烟道气分离水蒸气。0037无孔膜的非限制性实例是由DUPONT以NAFION名称提供的那些。这类离聚物材料包括惰性和强的四氟乙烯聚合物的骨架，从而提供良好的耐机械和化学品性，与具有亲水、极性和离子性的属性的磺酸基链相互分散。0038NAFION膜对于水蒸气的高选择性和渗透性归因于在膜表面的磺酸基结合水之后将其经由膜转移到相邻磺酸基的效率。没有物理孔并且分离是通过吸。

19、附扩散蒸发机理进行，而非通过由于其分子尺寸将化合物而分离进行的。只有与磺酸基强烈缔合的化合物容易透过膜。因此，煅烧炉烟道气的其它主要组分，即，氮，氧，二氧化碳，一氧化碳，氧化氮，氧化硫不渗透。0039有利地，NAFION膜在高温高达190稳定，并且初始的水吸收速率随着温度的升高而升高。0040在本发明的非常具体的形式中，膜是NAFION112或NAFION117膜0041聚乙烯醇PVA膜表示另一类无孔膜的非限制性实例，其表现出疏水性，对水良好选择性和良好的化学稳定性。PVA膜的性能可以由交联、共混、添加剂添加和其它处理例如热处理的控制。这样的处理可以包括二醛比如戊二醛或其它交联剂。0042亲水。

20、性膜材料的其它非限制性实例包括聚丙烯腈、乙酸纤维素和聚乙烯基吡咯说明书CN102015048ACN102015057A4/10页7烷酮。0043脂族聚酰胺、芳族聚酰胺和聚酰亚胺膜也在本发明中找到了用途。可使用的膜类型的其它实例包括硅橡胶，例如聚二甲基硅氧烷和离子交换聚合物，例如聚磺苯乙烯。0044在本发明的一种备选形式中，所述使煅烧炉烟道气的至少一部分通过分离器以提供脱水的气流和富含水蒸气的流的步骤包括以下步骤0045使煅烧炉烟道气的至少一部分通过多孔性膜以提供脱水的气流渗余物和富含水蒸气的渗透物。0046这样的材料以与无孔膜不同的分离原理工作，并且实例包括分子筛和聚四氟乙烯多孔体形式例如00。

21、47使用膜将气态进料流的具体组分分离为渗余物流和渗透物流的设备对于本领域技术人员是已知的，并且包括螺旋式卷绕组件，板框式组件，中空纤维组件和管状膜组件。应理解，可以将膜组件以不同的组合布置，并且具有不同的流动模式，例如，逆流和交叉流。0048优选地，所述使废拜耳工艺液体与所述富含水蒸气的流接触的步骤包括以下步骤0049使废拜耳工艺液体与所述富含水蒸气的流间接地接触。0050允许废拜耳工艺液体通过间接接触所述富含水蒸气的流的设备对于本领域技术人员是已知的，并且包括立管降膜VERTICALTUBEFALLINGFILM、平管降膜HORIZONTALTUBEFALLINGFILM、立式升膜VERTI。

22、CALRISINGFILM、釜式锅炉和强制循环设备。0051在本发明的一种形式中，所述使废拜耳工艺液体与富含水蒸气的流间接地接触的步骤利用具有壳程SHELLSIDE和管程TUBESIDE的降膜蒸发器，并且所述方法包括以下步骤0052将所述富含水蒸气的流引入到降膜蒸发器的壳程内；0053将所述废拜耳工艺液体引入到降膜蒸发器的管程内；0054从而将热量施加给废拜耳工艺液体，并且冷凝所述富含水蒸气的流中的水蒸气。0055适宜的是，在可能最高的温度和压力下释放所述富含水蒸气的流。在本发明的一种形式中，将来自分离器的所述富含水蒸气的流在引入到蒸发器中之前压缩。压缩可以通过机械压缩或热压缩例如水蒸气喷射器。

23、进行。在本发明的另一种形式中，将来自分离器的所述富含水蒸气的流直接或间接地加热。在本发明的另外的形式中，将来自分离器的所述富含水蒸气的流加热并且压缩。0056所述富含水蒸气的流可以通过利用在拜耳线路内可得到的热源或可从例如发电站或其它工业设施获得的外部源来加热。应理解，可以将热直接或间接加入到所述富含水蒸气的流中。本领域技术人员应理解的是，可以使用在拜耳线路中的各种热源。在本发明的一种形式中，热量可以源自拜耳煅烧线路中的氧化铝冷却器。在本发明的一种备选的形式中，热量可以源自低压工厂蒸汽。0057工厂蒸汽可以与所述富含水蒸气的流直接合并。在压缩所述富含水蒸气的流以升高压力之前或之后或在加热以升高。

24、水蒸气温度之后，工厂蒸汽可以与所述富含水蒸气说明书CN102015048ACN102015057A5/10页8的流合并。0058在本发明的一种形式中，可以将来自工厂或发电厂中的其它源的水蒸气直接与富含水蒸气的流合并。水蒸气可以得自诸如煮解、放空罐和闪蒸罐的来源。可以在压缩所述富含水蒸气的流以提高压力之前或之后、或在加热以升高蒸汽温度之前或之后加入来自其它来源的水蒸气。0059应理解，可以安置多于1个的用于对废拜耳工艺液体施加热量的装置。在安置多于1个的用于对废拜耳工艺液体施加热量的装置的情况下，可以将这些装置串联或并联布置。应理解，在串联布置用于对废拜耳工艺液体施加热量的情况下，来自每一个装置。

25、的富含水蒸气的流可以进行压缩以升高压力，或直接或间接加热以升高温度，或加热并且压缩。0060在本发明的一种形式中，该方法在所述使煅烧炉烟道气的至少一部分通过分离器以提供脱水的气流和富含水蒸气的流的步骤之前，包括以下另外的步骤0061使所述煅烧炉烟道气通过气体清洁装置。0062所述气体清洁装置可以包括除尘装置。0063煅烧炉烟道气可以含有被夹带的粒状氧化铝，并且应理解，可以有利的是，在煅烧炉烟道气通过分离器之前，从煅烧炉烟道气中除去所述夹带的粒状氧化铝，因为夹带的粒状氧化铝可以不利地影响分离过程。0064煅烧炉烟道气还可以含有挥发性有机碳化合物，其被释放到大气中对环境是非常不适宜的。应理解，可以。

26、有利的是，在煅烧炉烟道气通过分离器之前，从煅烧炉烟道气除去所述挥发性有机碳化合物。0065在本发明的另一个实施方案中，气体清洁装置为两相接触塔，或任何其它的两相接触装置，其中煅烧炉烟道气直接被水接触。这具有以下另外的优点增加到膜单元的进料的水蒸气含量，从而增加用于分离的驱动力。另外的优点在于，实现了在压缩机之前的煅烧炉烟道气的冷却，这降低了压缩机功率需求和消耗。0066应理解，取决于分离器的性质，一些化合物比如挥发性有机碳化合物可以通向所述富含水蒸气的流。例如，可以通过NAFION膜将在酸催化之后的氢氧化铵和一些醛和酮转移给醇。0067根据本发明的煅烧炉烟道气的显著除湿作用提供又一个优点。水显。

27、著地促成煅烧炉烟道气烟流的可见性。从环境考虑，可见的烟流是不宜的。通过本发明的方法将烟道气进行除湿意味着，在任何给定的温度，降低或消除了烟道气烟流的可见组分。0068此外，本发明的方法允许回收水，否则，水将损失到大气中。0069有利地，脱水的气流应当具有足够的压力和温度，以将其输送至没有风扇的烟囱，并且在无需进一步加热的情况下有效地散布。0070有利地，为了通过本领域中已知的涡轮机比如涡轮或其它装置回收能量，将脱水的气流充分地加压，并且因此可以将流输送至烟囱，而无需另外的增压装置或涡轮。这允许将流在无需进一步的加热的情况下有效地散布。0071在本发明的一种形式中，所述方法在所述使煅烧炉烟道气的。

28、至少一部分通过分离器以提供脱水的气流和富含水蒸气的流的步骤之前，包括以下另外的步骤0072提高煅烧炉烟道气的压力。说明书CN102015048ACN102015057A6/10页90073提高煅烧炉烟道气的压力可以通过本领域中已知的包括涡轮机在内的任何装置实现。0074在本发明的一种形式中，所述方法包括以下另外的步骤0075在使所得的渗透物产物通过第二膜分离装置以进行进一步分离的步骤之前，使在压缩步骤之前的煅烧炉烟道气的仅仅一部分通过膜组件的渗透物侧。0076在一个优选的实施方案中，重复所述方法的步骤以提供循环和/或连续的工艺。0077附图简述0078现在将参考其实施方案和附图描述本发明，在附。

29、图中0079图1是显示根据本发明的第一实施方案的方法的示意性流程图；0080图2是显示根据本发明的第二实施方案的方法的示意性流程图；0081图3是显示根据本发明的第三实施方案的方法的示意性流程图；0082图4是显示根据本发明的第四实施方案的方法的示意性流程图；和0083图5是显示根据本发明的第五实施方案的方法的示意性流程图；0084实施本发明的最佳方式0085本领域技术人员应理解，在此所述的本发明可以被改变和修改为与具体所述的那些不同。应理解，本发明包括所有这些变化和修改。本发明还包括在说明书中单独或共同提及或指出的全部步骤、特征、组合物和化合物，以及任何两个以上的步骤或特征的任何和全部组合。。

30、0086在图1中，提供一般的流程图，其显示了在一个实施方案中，根据本发明的方法是如何通过以下步骤使用的0087使煅烧炉烟道气的至少一部分通过分离器以提供脱水的气流和富含水蒸气的流；0088使废拜耳工艺液体与所述富含水蒸气的流接触；和0089将水从所述废拜耳工艺液体中蒸发，从而浓缩所述废拜耳工艺液体。0090在接触工艺液体与从中蒸发水之间的另外步骤包括加热所述富含水蒸气的流以增加蒸发。根据本发明，使来自煅烧炉36的经除湿的煅烧炉烟道气12通过气体清洁器13和膜部分14，以提供脱水的气流16和富含水蒸气的流18。膜部分14包括各个串联或并联的膜组件的布置，其中后面的膜组件连接至前面的膜组件的渗透物。

31、流、渗余物流或进料流。通过本领域中已知的装置将连接至各个膜组件的流加热、冷却或压缩。各个膜组件提供适当的流动形式比如本领域中已知的那些，例如逆流。脱水的气流16进入烟囱38。在一个优选形式中，从脱水的气流16回收能量。0091富含水蒸气的流18离开膜14并且通过蒸发系统24。在某些实施方案中，蒸发系统24为单一蒸发器、或蒸发器单元的任何组合。在本发明的优选形式中，蒸发器24为降膜蒸发器的多效布置。此外，在某些实施方案中有利的是，在将富含水蒸气的流18引入到蒸发系统24中之前，压缩富含水蒸气的流18。另外，可以有利的是，在将富含水蒸气的流18引入到蒸发系统24中之前，直接或间接地对富含水蒸气的流。

32、18增加热量。富含水蒸气的流18的直接热量增加可以为工厂蒸汽的形式，并且可以以水蒸气流18的热压缩的一部分的形式增加。包括蒸发系统24的各个蒸发器的加热部分由壳部未显示和说明书CN102015048ACN102015057A7/10页10管部未显示构成。进入降膜蒸发器24的壳部的水蒸气18被用作热源以间接施加热量，从而从经由管部进入作为液膜的拜耳废液28中蒸发水，并且从而浓缩拜耳废液28。浓缩的拜耳废液30离开降膜蒸发器24。浓缩的富含水蒸气的流33，在离开降膜蒸发器24后，可以被再循环作为冷却水再循环流。从废液43蒸发的水蒸气可以被冷凝并且可以被再循环，或者它可以被引导在拜耳工艺内提供其它加。

33、热负荷。0092据认为，被要求建造工厂以进行本发明的各个装置的安装可以由技术人员实现，除了向必需的供应商提供各种参数如流量、流体类型和温度以外，几乎不要任何技能INPUT。为了构造进行本发明所需的部件，适合的设备制造商需要某些工艺数据。0093传热设备降膜蒸发器和蒸气冷凝器可以由本领域技术人员通过使用任何标准热交换器设计文本，或来自技术文献的参考文献进行设计，或由蒸发设备的供应商GEAKESTNER，法国，BERTRAMSSALTPLANTS，WINTERTHUR，瑞士设计。0094气体膜组件对于本领域技术人员是已知的，并且可以从以下膜设备供应商获得例如，瑞士的SULZERCHEMTECH；德。

34、国的BORSIG，美国的PALLCORPORATION；美国的KOCHMEMBRANESYSTEMS；美国的MEMBRANETECHNOLOGYRESEARCH。膜组件可以是螺旋式卷绕型、板框型、中空纤维或管式膜组件，这取决于其应用。膜是商业化生产的例如由DUPONT杜邦，DOWCHEMICALS陶氏化学，UBE和GE生产。0095在图2中，显示了根据本发明第二实施方案的废拜耳工艺液体浓缩方法。图1和2的方法基本上是类似，并且相同的标记表示相同的步骤和特征。在该实施方案中，提供多个串联运行的蒸发器24、40和42。将来自一个蒸发器43的蒸气流输送至热交换器的壳程，在所谓的多效蒸发布置中所述热交。

35、换器包括下一个蒸发器40、42，以节省蒸发能量的用量。流形式可以是后向进料、前向进料、混合进料、平行进料中的任何任何一种或任何其它形式。此外，到每一个蒸发器的蒸气流，作为来自前面的蒸发器的蒸气流43，或作为来自膜分离器的富含蒸气的流18，可以被压缩以升高压力或加热以升高温度。蒸气流18和43的加热可以是直接或间接的。对蒸气流43的直接热添加可以为来自工厂或发电厂内的其它来源的工厂蒸汽或水蒸气的形式。水蒸气可以来自诸如煮解、放空罐和闪蒸罐的来源。所述布置中的一些蒸发器可以仅由工厂蒸汽加热。可以在添加到蒸发器中之前加热或冷却废拜耳工艺液体流28和45。0096下面的实施例用来更充分地说明使用上述本。

36、发明的方式。应理解，这些实施例绝不是用来限制本发明的真实范围，而是为了示例性目的而提供的。0097本发明的各个实施方案的下述实施例使用室内模型和流程模型的组合制订、评价和改进的，所述室内模型是基于化学工程第一原理建立的，并且根据现有的拜耳单元操作、拜耳性质和热力学数据的大型数据库、拜耳操作经验进行了调整，而所述流程模型是在ASPENPLUSTM，ASPENTECHNOLOGYINC软件工艺模拟软件中利用现有的物理性质数据包建立的，所述数据包包括增加的拜耳工艺性质和室内建立的单元操作。定量的膜性能参数主要取自ALCOAOFAUSTRALIA资助和CSIRO执行的实验测试程序的结果，其中商业化的气。

37、体渗透膜和CSIRO开发的膜例如SR10120是使用人工烟道气在不同的温度和压力测量的，该人工烟道气的组成与典型的ALCOA煅烧炉烟道气相匹配。应理解，在下面提供的与流量和温度相关的数值是所使用的模型和实施方案所特有的，并且受到输入模型中的参数的影响。例如，烟道气组成和温度将影响下游流的温度和流量。应理解，要说明书CN102015048ACN102015057A8/10页11使用本发明的方法的场所的位置，特别是，到适合的散热器的通道ACCESS，比如提供用于工艺冷却的水，可能影响在方法中的步骤的数量。0098实施例1单个膜部分和废液的三效蒸发0099第二实施方案的实例显示在图2中，包括单膜阶段。

38、和三效蒸发。在该实施例中，使来自煅烧炉36的煅烧炉烟道气12165，41W/W水蒸气，202T/HR在255巴的进料压力下通过膜，并且分离为脱水的气流161715T/HR和富含水蒸气的流18305T/HR。脱水的流16进入CONTAINSGOESTO膨胀机或涡轮未显示以回收一些能量，然后通过烟囱38；其露点为78。将305T/HR富含水蒸气的流18由各个可用的废热源未显示过热至150的温度，并且输送至串联的3个降膜蒸发器24、40、42中第一个降膜蒸发器的热交换器部的壳程。将蒸发的水蒸气流43在输送至蒸发器40、42的热交换器部之前压缩，这需要16MW。所实现的总的蒸发量为115T/HR。废液。

39、进料28在61以2303T/HR的速率进入第一蒸发器24。浓缩的拜耳废液30以2188T/HR离开。总碱度TA和总苛性碱TC浓度分别从进料28中按NA2CO3计的238G/L和按NA2CO3计的1952G/L增加至浓缩的废液蒸汽30中的2542G/L和2085G/L。0100如果膜进料压力增加至35巴，则总蒸发量提高至180T/H。在浓缩的废液蒸汽30中的TA和TC浓度分别增加至按NA2CO3计的2644G/L和按NA2CO3计的2168G/L。用于这种额外的蒸发的成本为附加的压缩功率。0101实施例2单个膜部分，采用煅烧炉烟道气的湿法洗涤，和废液的三效蒸发0102第二实施方案的另一个实施例示。

40、出在图3中。它与在实施例1中所述的情况基本上类似，差别在于，在压缩系统50之前通过使用水10的湿法洗涤13清洁煅烧炉烟道气12165，41W/W水蒸气，202T/HR，所述压缩系统50连接至膨胀机52用于回收能量。湿法洗涤实现了大量的优点，包括除尘、进一步将膜进料增湿以及冷却直至压缩机组的进料。离开湿法洗涤器13的流15具有85的温度和438WT的湿含量。使用压缩机或增压器50将该流压缩至255巴。在将膜进料流17加入到膜单元14中之前，膜进料流17的温度通过与包括富含水蒸气的流18在内的其它流交换热量而降低，从而将其温度升高至160。0103膜部分14将403T/H的水蒸气分别引导至包括蒸发。

41、器24、40和42的三效蒸发布置中。蒸发148T/H的总蒸发量是从废液进料28得到的，所述废液进料28在61和以2303T/HR的速率进入第一蒸发器24。浓缩的拜耳废液30在59离开。总碱度TA和总苛性碱TC浓度分别从进料28中按NA2CO3计的238G/L和按NA2CO3计的1952G/L增加至在浓缩废液水蒸气30中的2593G/L和2127G/L。脱水的流16通过膨胀机52用于能量回收目的，然后通过烟囱38；其露点为78。0104如果膜进料压力增加至35巴，则总蒸发量升高至219T/H。在浓缩的废液蒸汽30中TA和TC浓度分别增加至按NA2CO3计的2711G/L和按NA2CO3计的222。

42、2G/L。0105图4显示了根据本发明的第三实施方案的废拜耳工艺液体浓缩方法。图1至3的方法是基本上类似的，并且相同的标记表示相同的步骤和特征。根据本发明，来自煅烧炉36的除湿的煅烧炉烟道气12通过湿法洗涤器13和压缩机或增压器50，之后通过第一膜部分14。在加入到膜单元14中之前，膜进料流17的温度降低。在本发明的一种具体形式中，这是通过与富含水蒸气的流18交换热量以升高其温度或与来自第二膜单元的说明书CN102015048ACN102015057A9/10页12脱水的气流32交换热量以升高其温度而进行的。0106使来自第一膜部分的脱水的气流21通过第二湿法洗涤器56和第二压缩机54。膜进料。

43、流58的温度降低至第二膜部分34。在本发明的具体形式中，这是通过与富含水蒸气的流19交换热量以升高其温度而进行的。来自第二膜单元34的脱水的气流32通过膨胀机52用于回收能量，然后通过烟囱38。将2种富含水蒸气的蒸汽18和19合并20，并且输送至如上面已经描述的蒸发部。在一个实施方案中，将流18、19和20直接或间接压缩并且加热。0107实施例3两个膜部分，采用湿法洗涤和三效蒸发0108在图4所示的实施方案的实例中，煅烧炉烟道气12165，41W/W水蒸气，202T/HR通过使用水10的湿法洗涤13清洁，并且通过压缩机或增压器50压缩至255巴。在将膜进料流17加入到膜单元14中之前，通过与富。

44、含水蒸气的流18交换热量以将其温度升高至161，从而将膜进料流17的温度降低至180。膜进料流17的流量为2117T/H。0109来自第一膜部分14的富含水蒸气的流18将403T/H的蒸汽VAPOURSTEAM输送至集流管布置HEADERARRANGEMENT未显示中，所述集流管布置还接收388T/H的来自第二膜部分34的富含水蒸气的流19中的蒸汽。0110使1714T/H来自第一膜部分的脱水的流21通过水骤冷55，这导致在1037的温度增加至1787T/H的流量，其进入压力升高至5巴的压缩机54。然后使其通过第二膜部分。使1399T/H来自第二膜部分的脱水的流32通过膨胀机52以回收一些能量。

45、，然后通过烟囱38；其露点为625。0111合并的富含水蒸气的流20在132具有791T/H的蒸汽流量，进入运行的三效蒸发布置，该布置分别包括蒸发器24、40和42。蒸发263T/H的总蒸发量是从废液进料28得到的，该废液进料28在61并且以2303T/HR的速率进入第一蒸发器24。约2039T/H的浓缩拜耳废液30在596离开。废液的总碱度TA和总苛性碱TC浓度分别从进料28中按NA2CO3计的238G/L和按NA2CO3计的1952G/L增加至浓缩的废液蒸汽30中的279G/L和229G/L。0112图5显示了根据本发明的第四实施方案的废拜耳工艺液体浓缩方法。0113根据本发明的第四实施方。

46、案，使来自煅烧炉36的经除湿的煅烧炉烟道气12通过湿法洗涤器13。增湿的气流12被旁通部15分开，并且输送至第一膜部分14的渗透物侧以用作吹扫气SWEEPGAS，而其余部分被输送或转移到压缩机或增压器50。然后将压缩气体17输送至第一膜部分14的进料侧。将膜进料流17的温度在其加入到第一膜单元14中之前降低。在本发明的一个具体实施方案中，这是通过与来自第二膜部分34的旁通流15或富含水蒸气的流19交换热量或与脱水的气流16交换热量而实现的。将来自第一膜部分的脱水的气流21输送至烟囱38。在本发明的一种形式中，将脱水的气流21经由膨胀机52输送至烟囱，以回收一些能量。0114将富含水蒸气的流18。

47、经由压缩机或增压器54输送至第二膜部分34。将来自第二膜34的渗透物侧的富含水蒸气的流19输送至如上所述的蒸发部。在某些实施方案中，将富含水蒸气的流19直接或间接地压缩并且加热。将脱水的气流32输送至烟囱38；在本发明的一种形式中，将经由膨胀机输送以回收一些能量。说明书CN102015048ACN102015057A10/10页130115实施例4两个膜部分，一个采用吹扫气体，湿法洗涤和三效蒸发0116在图5所示的实施方案的实例中，煅烧炉烟道气12165，41W/W水蒸气，202T/HR通过使用水10的湿法洗涤13清洁。将经清洁和增湿的气体分开，其中其约80使用增压器50压缩至255巴，并且输。

48、送至第一膜部分14的进料侧。将其余20直接输送至第一膜部分的渗透物侧，在此将其用作吹扫气体。约847T/H的富含水蒸气的流18离开第一膜部分，其中水蒸气含量为809VOL。将其压缩54至262KPA的压力，并且将压缩气体58通过与离开第二膜部分34的富含水蒸气的流19热交换未显示而冷却。将冷却的压缩气体58输送至第二膜部分34。将流量为506T/H和在149的富含水蒸气的流19输送至如上所述的三效蒸发部。0117从废液进料28实现蒸发1795T/H的总蒸发量。0118实施例5一个膜部分，在渗透物侧的亚大气压操作，湿法洗涤和三效蒸发0119在基于图2所示的系统的另一个实施方案中，通过湿法洗涤未显。

49、示清洁煅烧炉烟道气12165，41W/W水蒸气，202T/HR，从而将其流量提高至2117T/H，并且将水蒸气含量提高至438WT，随后将其输送至膜部分14。在渗透物侧，将593T/H的富含水蒸气的流18通过压缩机未显示在03巴抽吸并且升高至1巴；然后，将其输送至如上所述的三效蒸发系统。从废液进料28获得蒸发207T/H的总蒸发量，该废液进料28在61并且以2303T/HR的速率进入第一蒸发器24。废液的总碱度TA和总苛性碱TC浓度分别从进料28中按NA2CO3计的238G/L和按NA2CO3计的1952G/L增加至浓缩的废液蒸汽30中的269G/L和2206G/L。说明书CN102015048ACN102015057A1/3页14图1图2说明书附图CN102015048ACN102015057A2/3页15图3图4说明书附图CN102015048ACN102015057A3/3页16图5说明书附图CN102015048A。