針對客戶公司需要結(jié)晶出重鉻酸鈉的水質(zhì)特點,康景輝蒸發(fā)器工藝設(shè)計部選擇使用三效蒸發(fā)器系統(tǒng),蒸發(fā)結(jié)晶物料溶液,以得到重鉻酸銨晶體。 三效蒸發(fā)器作為蒸發(fā)設(shè)備,廣泛適用于化工行業(yè)、金屬礦業(yè)的冶煉、大型鋼廠的酸洗廢液等有結(jié)晶體析出溶液的蒸發(fā)結(jié)晶。
為什么要選擇三效蒸發(fā)器來蒸發(fā)結(jié)晶重鉻酸鈉?方案分析及選型分析如下:
一、重鉻酸鈉簡介及適用范圍
重鉻酸鈉紅色至桔紅色結(jié)晶。略有吸濕性。100℃時失去結(jié)晶水,約400℃時開始分解。易溶于水,不溶于乙醇,水溶液呈酸性。1%水溶液的pH為4,10%水溶液的pH為3.5。相對密度2.348。熔點356.7℃(無水品)。有強氧化性,與有機物摩擦或撞擊能引起燃燒。
重鉻酸鈉用來制造鉻鹽的原料(出產(chǎn)鉻酸酐、氧化鉻綠和重鉻酸鉀等)。出產(chǎn)堿性湖蘭染料、糖精、合成樟腦及合成纖維用作氧化劑紅礬。
重鉻酸鈉也是一種用來制造鉻鹽的原料,在醫(yī)藥工業(yè)常用作生產(chǎn)氨苯砜、苯佐卡因、葉酸、雷佛奴爾等氧化劑。印染工業(yè)用作苯胺染料染色時的氧化劑,硫化還原染料染色時的后處理劑,酸性媒染染料染色時的媒染劑。制革工業(yè)用作鞣革劑。電鍍工業(yè)用于鍍鋅后鈍化處理,以增加光亮度。玻璃工業(yè)用作綠色著色劑。
二、重鉻酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶過程分析
常見的重鉻酸鈉處理方法:一般以硫酸法生產(chǎn)重鉻酸鈉,硫酸法是將鉻酸鈉中性液先蒸發(fā)至一定濃度,用洗液稀釋,加入濃硫酸酸化,使鉻酸鈉轉(zhuǎn)化為重鉻酸鈉,經(jīng)兩次蒸發(fā),使硫酸鈉完全除去,再經(jīng)澄清,取澄清液冷卻至40℃以下進行結(jié)晶,固液分離制得。晶漿中往往含有大量硫酸鈉,那么這種情況下,控制溶液的酸化率很重要。
康景輝水質(zhì)檢測部,對物料溶液進行蒸發(fā)結(jié)晶實驗,根據(jù)實驗情況得到如下結(jié)論:
觀察結(jié)晶情況,先將高溫溶液進行緩慢降溫,初始溫度為65℃,當(dāng)溫度接近55℃時加入晶種,開始析出晶體,到45℃時,已經(jīng)出現(xiàn)較多晶體。結(jié)晶終點溫度可以控制到40℃左右,得到了重鉻酸鈉晶體,大顆粒晶體尺寸為3mm,小顆粒晶體0.5mm。小顆粒晶體可以作為晶種回用。
三、重鉻酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的選擇
通過康景輝水質(zhì)檢測實驗報告及實驗結(jié)論,再根據(jù)重鉻酸鈉的溶解度進行分析:康景輝工藝設(shè)計部認為適合重鉻酸鈉結(jié)晶的溶液的濃度是Na2Cr2O7·2H2O%為83%-84%,如果以Na2Cr2O7計算,濃度在74%左右比較合適,濃度太大,在冷卻結(jié)晶過程中不易控制過飽和度,易出現(xiàn)大量結(jié)晶,而導(dǎo)致結(jié)晶顆粒太細。
根據(jù)平衡計算結(jié)合物料的結(jié)晶動力參數(shù)通過合理流暢模擬最終得出結(jié)晶器的體積、外型結(jié)構(gòu)等。過飽和度、晶體生長速率、晶體停留時間等結(jié)晶條件,是影響產(chǎn)品的晶型、粒度分布的主要因素。
因此康景輝工藝設(shè)計認為重鉻酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶工藝采用三效強制循環(huán)蒸發(fā)工藝,較為適宜該產(chǎn)品,設(shè)計處理量按110%的考慮。
工藝設(shè)計過程:
物料:含重鉻酸鈉溶液進入蒸發(fā)器,蒸發(fā)結(jié)晶采用三效強制錯流流程,溶液首先由泵輸送到一效冷凝水預(yù)熱器,在進入三效蒸發(fā)器,回流進入一效蒸發(fā)器,進入二效蒸發(fā)器。
蒸汽:經(jīng)一效蒸發(fā)后蒸氣作為熱源進入到二效蒸發(fā)器的加熱室,經(jīng)二效蒸發(fā)后蒸氣作為熱源進入到三效蒸發(fā)器的加熱室,經(jīng)三效蒸發(fā)后蒸氣進入到冷凝器冷凝,經(jīng)二效蒸發(fā)器濃縮出來的濃縮液由泵送到結(jié)晶器。
物料溶液首先經(jīng)冷凝水預(yù)熱后進蒸發(fā)器,充分利用了高溫冷凝水的熱量。其余冷凝水由泵排出,鍋爐回用或排放。
三效蒸發(fā)器工藝設(shè)計時考慮到能耗問題,因此采用外循環(huán)蒸發(fā)器加結(jié)晶器,這樣組合的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)具有動力消耗低、清洗簡單,便于操作的特點。
整套重鉻酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶三效蒸發(fā)器在選擇時,康景輝綜合水質(zhì)參數(shù)、物料處理量、蒸發(fā)量等利用MDP蒸發(fā)器設(shè)計軟件進行設(shè)備計算,循環(huán)量的計算,循環(huán)量和生長容積,以及分離器、結(jié)晶器進行設(shè)計,選擇合適的重鉻酸鈉鹽的濃度控制,不易產(chǎn)生結(jié)疤現(xiàn)象,可以根據(jù)沉降速度和母液中鹽含量,使蒸發(fā)器內(nèi)的晶體達到理想狀態(tài)。康景輝所生產(chǎn)的三效蒸發(fā)器因工藝可控性高,操作簡便,穩(wěn)定性好的優(yōu)勢,受到眾多化工廠客戶的青睞。
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