烧碱溶液的蒸发和固碱的生产

在烧碱溶液的蒸发和固碱的生产，如何选用浓碱液下泵和熔盐液下泵，直接影响降膜法制固碱流程热利用。

隔膜法电解液含NaOH约10~20%,含NaCl16~18%,需要经过浓缩,并分离氯化钠,

使碱浓度提高到30%或42%才成为商品烧碱水银法和离子交换膜法获得的烧碱溶液纯度都较高,氯化钠含量低。水银法电解液中含NaOH已达50%左右,所以不必进行浓缩;从离子交换膜电解槽内流出的阴极液,含NaOH20~40%,可直接作为高纯烧碱使用,也可根据需要进行蒸发浓缩

隔膜法电解液的蒸发常在多效蒸发器中进行,采用多效蒸发器的目的,是为了减少加热蒸汽的耗量,目前国内大多采用双效顺流和三效顺流流程,图4-24为三效四体两段顺流蒸发流程。两段蒸发是指电解液经过两次蒸浓,第一次从含NaOH约10%浓缩至25~30%,第二次进一步浓缩至42%,顺流是指碱液与蒸汽的走向相同。三效是指第一次蒸发是由1、2、3三级蒸发串联的;四体是指三级蒸发串联由四个蒸发器组成,其中一效为两个蒸发器井联电解工序来的电解碱液用泵送往预热器预热后进入一效蒸发器。碱液从一效蒸发器出来后依次进入二效、三效燕发器,进入三效蒸发器时,碱液浓度已达23~25%并析出大部分食盐,出三效蒸发器的碱液用泵输送至倾析器,使氯化钠沉降溢流的澄清碱液送至中间碱液贮槽,以备进一步浓缩,倾析器中增稠的晶浆送往离心机分离,分离出母液也送往中间碱液贮槽分出的氯化钠用水化成盐水,送往盐水精制工序澄清的中间碱液连续送入浓效蒸发器,进一步浓缩,使NaOH浓度达到42%,浓碱液送入贮槽沉降出氯化钠后即可作为液碱产品。

送往一效蒸发器的加热蒸汽约为0.5MPa,一效蒸发器产生的二次燕汽,分别送至二效蒸发器与浓效蒸发器的加热室。二效的二次蒸汽送至三效蒸发器的加热室。三效和浓效的二次蒸汽进入捕沫器分出夹带的碱液,再进入大气冷凝器,通常三效和浓效蒸发器在0.0866~0.0907MPa真空度下操作国内采用三效顺流流程,将10~12%的隔膜法电解液浓缩至40%约需耗汽3.5t•t-1(碱),而国外采用三效或四效逆流强制循环工艺,用以生产50%液碱汽耗仅为2.8~30或2.0t•t-l(碱)。汽耗是蒸发工序的主要技术经济指标因此降低蒸汽消耗十分重要将液碱浓缩成固体烧碱必须在高温下进行,而高温浓缩对材质的腐蚀严重,目前工业上采用直接火加热和降膜法制固碱直接火加热制固碱的方法是在很厚的铸铁锅中熬浓碱液,将水份全部驱出而得到固碱,这种生产方法工艺落后、生产能力低、劳动条件差、热利用率低,但设备简单、操作容易,所以我国目前还有一些工厂采用。

降膜法制固碱是利用降膜蒸发器将浓碱浓缩熔融至脱水接近完全。降膜法制固碱的流程如图4-25所示。从蒸发来的浓碱液进入碱液贮槽后用碱液泵送至高位槽,依靠位差依次经过预热器及预蒸发器。预蒸发器出口碱液被提浓到60%左右,流入浓碱中间槽,经泵送至高位槽后,流入降膜蒸发器,被加热和脱水后以熔融状态进入分离器分出水汽,熔碱送入片碱机,经冷却水间接冷却后,切成片碱作为成品

预热器及预蒸发器的热源为0.5MPa的燕汽,降膜蒸发器中的碱液由熔盐加热,熔盐由三种硝盐(KNH353%NaNO:40%、NaNO37%)组成,熔盐槽中的熔盐经泵送入管式炉,用燃料燃烧加热到520℃后,送入降膜蒸发器,然后再经分离器的夹套回流至熔盐槽,如此反复循环使用。

降膜法设备一般为镍制,高温浓碱中含氯化钠及氯酸盐,为防止对镍制设备的腐蚀,常加入蔗糖以除去碱液中的氯酸盐接水喷射器成品碱包装

碱液贮槽;2一碱液泵:3一碱液高位槽:4一预热器:5一预蒸发器:6一浓碱中间槽:7一浓碱液下泵;8一浓碱高位槽9一降膜蒸发器:10一熔碱分离器:11一片碱机:12-熔盐贮槽:13-熔盐液下泵:14曾式炉:15-空气预热器

降膜法制固碱流程热利用率高、劳动条件好,便于实现自动化操作,目前新建工厂都采用降膜法制固碱新流程电解法制烧碱具有原料易得且生产工艺流程较短的特点,但此法的问题亦甚突出,主要有:(1)能源消耗主要是用电量大。因此必须重视选用先进设备,提高电解槽的电能效率和液碱蒸发热能的利用率,来降低烧碱的电耗和蒸汽的消耗。(2)氧与碱的平衡。电解食盐水溶液时,按固定质量比例(1:0.85)同时产出烧碱和氯气,而市场对二者的需求不一定符合此比率,因此出现了烧碱和氯气的供需平衡问题。(3)腐蚀和污染。氰碱产品如烧碱、盐酸等具有强腐蚀性;生产过程中所用石棉、汞、含氯废气等都可能对环境造成污染,因此防止腐蚀和环境污染是氯碱工业的又一课题。