氯化鉀銨蒸發結晶工藝

宋瑋（石家莊鼎威化工設備工程有限公司，河北 石家莊 050000）

氯化鉀銨蒸發結晶工藝

宋瑋（石家莊鼎威化工設備工程有限公司，河北 石家莊 050000）

介紹某化工企業無機復鹽—氯化鉀銨蒸發結晶工藝。

蒸發結晶；氯化鉀銨

本文對某化工企業無機復鹽廢水—氯化鉀銨進行蒸發結晶，得到21t∕h氯化鉀銨產品，以實現最大程度的資源化利用。氯化鉀銨是重要的無機復合鹽，在農業、食品、醫藥等行業應用廣泛，隨著其需求量日益增大，氯化鉀銨大型化、連續化生產成為迫切需要。考慮其處理量及蒸發量、物料的沸點升高、運行費用等，我們采用了三效順流蒸發結晶裝置，實現了大型化的生產。另外，減少了對環境的污染，做到了零排放。

1 蒸發工藝流程

某化工企業廢水為無機復鹽，主要成分為氯化鉀和氯化銨。綜合其物性，蒸發過程中有部分晶體，選用抗鹽析，抗結垢，適用性能好的強制循環蒸發結晶器[1]。氯化鉀銨溶液先經過強制循環蒸發器蒸發出部分晶體然后再去結晶器降溫結晶析出更多的晶體，工藝流程示意圖見圖1。

圖1 工藝流程示意圖

1.1 物料流程簡述

氯化鉀銨溶液由上料泵輸送至本工段，經過生蒸汽冷凝水預熱器提升溫度，進入一效蒸發結晶器，與殼程的蒸汽換熱，一效的濃縮液利用一效與二效的效間壓力差進入二效蒸發結晶器繼續蒸發濃縮，二效濃縮液利用二效與三效的效間壓力差進入三效蒸發結晶器繼續蒸發濃縮，析出大量氯化鉀和部分氯化銨晶體，固液混合物由三效出料泵輸送至旋液分離器增濃后，進入結晶器，進行降溫結晶，這時，大部分氯化銨晶體析出，最后通過離心機進行固液分離，得到氯化鉀銨晶體，母液進入母液池，由母液泵輸送回蒸發結晶器繼續蒸發。

蒸發結晶器效內通過軸流泵輸送液體，迫使氯化鉀銨溶液以較高速度流過加熱室進入分離室，使流動的推動力與傳熱、汽化、氣液分離的功能分開[1]，離開蒸發結晶器時達到了要求的濃度。

1.2 蒸汽及冷凝水流程簡述

熱源蒸汽與物料換熱冷凝后，進入預熱器預熱氯化鉀銨原料，最后回鍋爐再利用；一效蒸發結晶器的二次蒸汽進入二效蒸發結晶器換熱，冷凝液進入三效蒸發結晶器閃蒸；二效蒸發結晶器的二次蒸汽進入三效蒸發結晶器換熱，冷凝液進入冷凝水罐，三效蒸發結晶器的二次蒸汽進入間接冷凝器與冷媒換熱，冷凝液亦收集至冷凝水罐，最后所有二次蒸汽冷凝液由冷凝水泵輸送回前工藝再利用。

2 工藝特點

本工藝對傳統工藝進行了優化，特點如下：

（1）本工藝處理量大，熱源采用低壓飽和生蒸汽，末效采用真空操作，降低溶液的沸點，增大推動力，設計合理的操作參數和能量匹配，降低熱量損失，同時配置冷凝水預熱器提升原料溫度，達到節能降耗目的。

（2）強制循環蒸發結晶器的雖應用很廣泛、適應性強，但是需要權衡運行費和維護費，我們首先將軸流泵配備變頻器，通過調節變頻器來調節軸流泵電機的轉速，提高泵的效率，達到節能效果，降低了運行噪音。其次，由于三效的固含量較高，我們優化了三效蒸發結晶器的內部構造，使固液混合物中少量的固體進行效內循環，降低軸流泵的負荷。第三，效間利用壓力差進行物料輸送，降低了電負荷，更易操作。

（3）蒸發結晶器出料后設置液分離器，提高出料的濃度，使部分母液返回蒸發結晶器，可減小結晶器的換熱面積，降低了母液間接的熱損失。

（4）蒸發器液位采用了自動控制，通過進料管線上的調節閥來控制各個蒸發器的液位，整套系統溫度、壓力等儀表均遠傳至控制室，實現自動化控制，系統操作更簡單、工人勞動強度低。

（5）強制循環蒸發裝置采用大流量、低揚程的軸流泵，合理的管內流速，避免了蒸發器堵管現象，但由于高濃度的氯化鉀銨溶液隨溫度的變化極易堵塞工藝管路，影響正常生產。故我們在物料的出料管線和母液管線均做蒸汽伴熱，母液罐設置蒸汽盤管，并設置合理工藝配管和蒸汽吹掃，以應對管路的堵管問題，使生產更加順暢，減少停車次數。

（6）氯化鉀銨的腐蝕性很強，考慮綜合效益，我們采用了合理的設備材質，在一效高溫操作下選用鈦材蒸發結晶器，中低溫的二效、三效和結晶器材質選用雙相鋼。

3 結語

與現有技術相比，本工藝裝置實現了氯化鉀銨的大型化、連續化生產，并且結晶顆粒的粒度較大且顆粒度均勻，同時實現了生產過程中零污染、零排放，大大減小了對環境的污染。另外，本工藝的設計合理、組成簡單、操作方便、處理效率高，可大幅度降低生蒸汽的消耗，實現了產品連續出料，同時利用生蒸汽冷凝水預熱原料，利用間接冷凝器冷凝回收二次蒸汽冷凝水再利用，達到了節能、減排的目的。

[1]王松江主編.石油化工手冊第三卷[M].北京:化學工業出版社，2001（1018）.

宋瑋（1983-）女，工程師職稱。2007年畢業于河北科技大學化工與制藥工程學院化學工程與工藝專業，工學學士。現就業于石家莊鼎威化工設備工程有限公司，化學工程工藝設計主管。