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濃縮干燥一體機(jī)在氧化鎂生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

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張國(guó)提升輸送設(shè)備臣
(焦作市霧神化工設(shè)備有限公司 454191)煤破碎機(jī)

　　摘要管狀輸送機(jī):干顎式破碎機(jī)設(shè)計(jì)燥濃縮一體機(jī)是將化工工藝過(guò)程中的濃縮、結(jié)晶、分離、干燥、煅燒與除塵集為一體的集約裝置。文中列舉了其在無(wú)水氯化鈣生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例，并與常規(guī)工藝進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明這一裝置高效、可行。
　　關(guān)錘式破碎機(jī)鍵詞：干燥濃縮一體機(jī)、濃縮、結(jié)晶、分離、干燥、煅燒、除喂料機(jī)塵
鏈條輸送一、概論
　　化工工藝過(guò)程從大的方面可分為三個(gè)單元，即：合成、分離和干燥。同時(shí)還包含濃縮、結(jié)晶、分離、干燥、煅燒、除塵等工藝細(xì)節(jié)。干燥濃縮一體機(jī)包含濃縮、結(jié)晶、分離、干燥、煅燒、除塵YK型圓形振動(dòng)篩等工藝，也就是說(shuō)合成后的物料直接進(jìn)入“干燥濃縮一體機(jī)”即可完成工藝的全部過(guò)程。
　　即：可將化工工藝三個(gè)單元中的后兩個(gè)單元合并到一起，將常規(guī)工藝的三個(gè)單元減少到兩個(gè)單元。干燥濃縮一體機(jī)可極大地縮短常規(guī)化工工藝的流程、提高了產(chǎn)品質(zhì)量、減少占地面積、提高設(shè)備利用率、改善工人勞動(dòng)條件和操作環(huán)境、解決多種常規(guī)工藝的污染問(wèn)題與設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕問(wèn)題，是一套以濃縮、干燥為主體功能兼顧多項(xiàng)其它功能的、多功能集約化設(shè)備。該裝置用于純堿廢水生產(chǎn)無(wú)水氯化鈣生產(chǎn)工藝時(shí)，可一步完成無(wú)水氯化鈣的生產(chǎn)工藝過(guò)程。與常規(guī)工藝相比：生產(chǎn)噸旋流篩產(chǎn)品無(wú)水氯化鈣可降低成本600元左右，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了純堿廢水制無(wú)水氯化鈣的工藝自動(dòng)化。
二、濃縮干燥一體機(jī)的基本原四齒輥破碎機(jī)理
　　干燥濃縮一體機(jī)是高效濃縮、噴霧干燥、懸浮煅燒和流體力學(xué)原理的最新科學(xué)應(yīng)用成果，可將多種化工工藝中的濃縮與干燥等集于一體，極大地縮短工藝流程、提高了產(chǎn)品質(zhì)量、減少占地面積、提高設(shè)備利用率、改善工人勞動(dòng)條件和操作環(huán)境、解決多種常電磁震動(dòng)給料機(jī)規(guī)工藝的污染問(wèn)題，是高效節(jié)能的化工模塊集成設(shè)備。
　　在化工工藝過(guò)程中濃縮、干燥是兩個(gè)重要的環(huán)節(jié)。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的濃縮裝置根據(jù)被冷卻介質(zhì)的種類不鐵礦石破碎機(jī)石料破碎機(jī)同，可分為兩大類蒸發(fā)器：
　　(沖擊式制砂機(jī)1)列管式蒸發(fā)器:可分為單效、雙效、多效等，該裝置是液體順管道壁以以膜的形式下流，管道外壁是高溫?zé)嵩?，通過(guò)冷熱交換使液體中的水以蒸氣形式脫除。
　　(2) 真空減壓濃縮器:在負(fù)壓條件下采用抽濾反擊式破碎機(jī)器的方式將液體中的水以蒸氣形式去除。
上述兩種蒸發(fā)形式都是被蒸發(fā)介質(zhì)與容器直接接觸進(jìn)行熱能交換，在物料蒸發(fā)的過(guò)程中由于液體升溫，粒子運(yùn)動(dòng)加速，因離子具有極性首先會(huì)被吸附于容器器壁表面，不同的物料會(huì)形成不同的結(jié)垢現(xiàn)象，必然會(huì)影響傳熱效率，這種現(xiàn)象是目前蒸發(fā)裝置不可克服的難題。
　　干燥方法目前有多種形式：如噴霧干燥、硫化床干燥、回轉(zhuǎn)爐、箱式干燥器等。根據(jù)不同的物料采取不同的干燥方式。
　　多種化工產(chǎn)品在合成時(shí)常會(huì)有幾種物料并存，根據(jù)各種物料溶解度的不同進(jìn)行物料分離和提純，最后得到可溶性物料的濃度都非常低，如：在氧化鎂生產(chǎn)過(guò)程中有Mg（HCO）2、CaCO3、MgCO.3H2O、MgCO.Mg(OH）2四種物料共存，白云石碳化時(shí)要根據(jù)碳酸氫鎂溶解度是碳酸鈣的10萬(wàn)倍，是三水碳酸鎂的790倍，是堿式碳酸鎂的5400倍，根據(jù)不同的溶解度分別將其分離，由于Mg（HCO）2在293K時(shí)其溶解度為120g/(100gH2O) ，所以溶液的最高濃度為54.5% .由于極低的濃度造成干燥工藝采用多臺(tái)濃縮蒸發(fā)裝置串聯(lián)使用，使設(shè)備占地面積大、工藝流程冗長(zhǎng)、設(shè)備動(dòng)力配置大、熱能消耗高、容易造成設(shè)備跑冒滴漏、污染環(huán)境、工人操作環(huán)境差等問(wèn)題。
　　為此焦作市絡(luò)德化工機(jī)械有限公司研制了集濃縮干燥等功能為一體的集約化裝備“干燥濃縮一體機(jī)”。
　　下面，以氯化鈣原料為例簡(jiǎn)述“干燥濃縮一體機(jī)”的工作原理：
　　科學(xué)運(yùn)用現(xiàn)有干燥技術(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)原理與產(chǎn)品特點(diǎn)的有機(jī)結(jié)合，是擺在化工干燥行業(yè)面前的一項(xiàng)重要課題。經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)驗(yàn)和中試，我們?cè)诼然}領(lǐng)域基本實(shí)現(xiàn)預(yù)期科研目標(biāo)，具備了規(guī)?；a(chǎn)的能力和條件。
　　其原理是：該裝置主要采用液體霧化濃縮與霧化干燥，體積為1㎝3的溶液，若將其分散成直徑為10μm的球形液滴，分散后相比，表面積增大1290倍，從而大大增大了蒸發(fā)表面，縮短了濃縮與干燥時(shí)間。氣液兩項(xiàng)間傳熱介質(zhì)的表面積大，液體顆粒在氣流中高速分散呈懸浮狀態(tài)，這樣使氣液兩項(xiàng)間的傳熱傳質(zhì)表面積大大增加。由于采用較高氣流速度，使得氣液兩項(xiàng)間的相對(duì)速度也較高，不僅使氣液兩項(xiàng)間具有較大的傳熱面積而且體積傳熱系數(shù)也較高，本煅燒系統(tǒng)的體積系數(shù)為2300~7000W/（m3.k），是回轉(zhuǎn)爐干燥器的20～30倍。
　　①濃縮過(guò)程：它改變了以往傳統(tǒng)的各種蒸發(fā)器、濃縮器被濃縮物料與換熱器器壁直接接觸容易結(jié)垢換熱效果差、維修頻繁、堵塞管道等不良現(xiàn)象，利用高溫氣流與霧化后的被濃縮物料直接接觸，使每個(gè)顆粒在相同截面具有完全相同的氣氛條件下瞬間完成物料的濃縮過(guò)程，該裝置可根據(jù)不同物料設(shè)定不同進(jìn)氣溫度，使被濃縮物料達(dá)到工藝指標(biāo)要求。
　　②干燥與煅燒：改變了以往傳統(tǒng)的可溶性物料多效濃縮器加噴霧干燥的干燥方式。
　?、蹪饪s、干燥集成：將濃縮干燥集于一體，可將濃縮后的的液體熱量集中利用，流程短、利用率高、能耗低、成本低。由于采用高溫進(jìn)氣（可自由控制），既可干燥物料，又可煅燒物料，尾氣溫度重新利用，最大限度地提高了煅燒產(chǎn)品的能耗利用率，該裝置尾氣排放溫度在60～100℃（根據(jù)產(chǎn)品需要控制）。
三、濃縮干燥一體機(jī)的特點(diǎn)
　　“干燥濃縮一體機(jī)”是集濃縮、結(jié)晶、分離、干燥、煅燒、除塵為一體的高效集約化設(shè)備。
　?、庞捎诓捎昧藝婌F濃縮可極大地提高設(shè)備產(chǎn)量、提高設(shè)備熱利用率、降低生產(chǎn)成本、提高熱能利用率。在無(wú)水氯化鈣生產(chǎn)中節(jié)能達(dá)到57.6%。
　?、铺岣吡水a(chǎn)品質(zhì)量：用于無(wú)水氯化鈣生產(chǎn)時(shí)，可使無(wú)水氯化鈣的白度達(dá)到92以上，純度達(dá)到99.1%。
　?、墙档土松a(chǎn)成本。如純堿廢液濃度很低，大約在10-12%，加工成無(wú)水氯化鈣產(chǎn)品需要蒸發(fā)88-90%的水分，，每噸消耗41441.4兆焦耳能量，消耗標(biāo)準(zhǔn)煤1.414噸，折合干燥成本達(dá)到1100元左右，設(shè)備可將純堿行業(yè)大量排放的污水直接轉(zhuǎn)變成高品質(zhì)的無(wú)水氯化鈣，同時(shí)將生產(chǎn)能耗降低57.6%，使處理廢水的成本大大降低，與傳統(tǒng)工藝相比，生產(chǎn)無(wú)水氯化鈣產(chǎn)品的成本降低到二水氯化鈣同等的水平上，僅為約600公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，折合能量17581.2兆焦耳，干燥成本不足500元，噸產(chǎn)品利潤(rùn)新增610元。
　?、仍O(shè)備易損件少，生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中維修率低，費(fèi)用少。
　?、勺詣?dòng)化程度顯著提高，易于流水作業(yè)，實(shí)行規(guī)模化生產(chǎn)。
四、工藝流程
　　該工藝流程圖如下(虛線為干燥氣體走向，實(shí)線為液體走向）
　　1、堿液廢水工藝圖

分離后儲(chǔ)存罐
絡(luò)德法分離器
水蒸汽排空
高壓引風(fēng)機(jī)
成品工業(yè)鹽
高壓泵
絡(luò)德濃縮裝置
成品無(wú)水氯化鈣
高效旋風(fēng)分離
高壓泵
堿液廢水暫存罐
煤氣發(fā)生爐
絡(luò)德法煅燒塔

　　其工藝流程簡(jiǎn)述如下：
　　將堿廠流出的氨堿廢液存于儲(chǔ)存罐中，在高壓水泵的作用下，連續(xù)不斷將氨堿廢液打入“逆流式閃速氣流噴霧塔”，在“逆流閃速式噴霧塔”中迅速將氯化鈣與氯化鈉的混合水溶液濃度提高到45%左右，落入濃縮塔底部集液槽中（由于氯化鈣溶解比氯化鈉的溶解度大100倍左右，此時(shí)氯化鈉幾乎全部析出。），然后由水泵將濃縮后的混合溶液送入絡(luò)德法組合式旋液分離器中，經(jīng)旋液分離后的逆流為純凈的氯化鈣溶液，進(jìn)入氯化鈣溶液暫存罐，底流為氯化鈉固體，進(jìn)入氯化鈉食鹽儲(chǔ)罐，經(jīng)包裝得到工業(yè)級(jí)食鹽，返回堿廠作為堿廠原料使用 (生產(chǎn)每噸無(wú)水氯化鈣可得到工業(yè)食鹽500㎏)。
　　由高壓泵將氯化鈣溶液暫存罐中的45%濃度的氯化鈣溶液連續(xù)打入 “順流閃速式噴霧塔”中，在“順流閃速式噴霧塔”中，迅速將高純氯化鈣水溶液濃縮蒸發(fā)并脫去結(jié)構(gòu)水，隨著來(lái)自高溫?zé)嵩吹臒釟饬鬟M(jìn)入高效收粉器，經(jīng)高效收粉器收集、經(jīng)連續(xù)閉風(fēng)器、經(jīng)包裝，既得高純無(wú)水氯化鈣產(chǎn)品。經(jīng)高效收粉器后的高溫尾氣在高負(fù)壓風(fēng)機(jī)的作用下，進(jìn)入“逆流閃速式噴霧塔”中，濃縮氯化鈣原溶液，濃縮后的氣體經(jīng)高壓引風(fēng)機(jī)后排入大氣，完成全部工藝過(guò)程。
五、濃縮干燥一體機(jī)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益
　　該設(shè)備可將純堿行業(yè)大量排放的污水直接轉(zhuǎn)變成高品質(zhì)的無(wú)水氯化鈣，同時(shí)將生產(chǎn)能耗降低57.6%，使處理廢水的成本大大降低，與傳統(tǒng)工藝相比，生產(chǎn)無(wú)水氯化鈣產(chǎn)品的成本降低到二水氯化鈣同等的水平上，僅為約600公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，折合能量17581.2兆焦耳，干燥成本不足500元，噸產(chǎn)品利潤(rùn)新增610元，新增價(jià)值甚至超過(guò)純堿行業(yè)本身的利潤(rùn)，使大規(guī)模利用純堿廢水生產(chǎn)無(wú)水氯化鈣成為可能，也從根本上消除了氯堿行業(yè)健康發(fā)展的環(huán)境制約因素。根據(jù)測(cè)算，該技術(shù)設(shè)備在純堿廠全部推廣后，每年可使氯化鈣行業(yè)降低能耗100多億元，減少用煤1500萬(wàn)噸，并可每年減少純堿污水排放1.2億立方米。
以青海堿業(yè)有限公司為例，該公司達(dá)產(chǎn)后,年生產(chǎn)純堿180萬(wàn)噸,排放污水1440萬(wàn)方,如果采用本裝置將廢水全部生產(chǎn)成無(wú)水氯化鈣,不僅可大量減少污水排放,而且每年增加空氣中的水分含量1267萬(wàn)方,每月106萬(wàn)方,每天增加3.5萬(wàn)方,極大地增加空氣濕度,改變小氣候,為青海氣候環(huán)境改善做貢獻(xiàn)。
六、結(jié)束語(yǔ)
　　濃縮干燥一體機(jī)的誕生，其直接意義是顯著降低了無(wú)水氯化鈣的生產(chǎn)成本，使純堿行業(yè)副產(chǎn)的氯化鈣水溶液得以大量有效利用，使大規(guī)模利用純堿廢水生產(chǎn)無(wú)水氯化鈣成為可能，也從“經(jīng)濟(jì)效益”這個(gè)“根本”上消除了氯堿行業(yè)健康發(fā)展的環(huán)境制約因素。如果把它放到一個(gè)更大的環(huán)境背景下論述，在當(dāng)前能源緊張的特定環(huán)境下，則具有了更大更深遠(yuǎn)的意義。那就是如果把這套設(shè)備的應(yīng)用研究堅(jiān)持不懈地做下去，可能對(duì)氯化鎂、燒堿等許多成品母液濃度較低的基礎(chǔ)工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)產(chǎn)生較大的影響，使我國(guó)乃至世界的化工原料生產(chǎn)成本普遍降低，從而對(duì)我們每一個(gè)人的生活都產(chǎn)生一定的積極意義。

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