硫酸錳蒸發(fā)結(jié)晶工藝

近些年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，飼料行業(yè)也在飛速前進，同樣作為飼料添加劑的一水硫酸錳的需求量也是水漲船高。這就要求我們的企業(yè)增加產(chǎn)量、提高供給能力。傳統(tǒng)的硫酸錳的生產(chǎn)一般是用軟錳礦法、菱錳礦法或者兩礦加酸法得到硫酸錳溶液，然后經(jīng)蒸發(fā)罐蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、過濾、干燥后得到產(chǎn)品。

傳統(tǒng)的蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶采用的是蒸發(fā)罐，這樣在產(chǎn)量比較小的時候顯現(xiàn)不出來能源的成本在里面的比例，但是隨著硫酸錳的產(chǎn)量增加、能源價格高漲，就明顯的感覺到能源成本太高，根據(jù)萃取工藝的不同基本上得到一噸一水硫酸錳需要蒸發(fā)掉約3~4噸的水，按3噸計算如果采用蒸發(fā)罐則需要消耗蒸汽量約為3.3噸。蒸汽價格按200元/噸計算，則只蒸汽一項的成本就是660元，如果采用三效蒸發(fā)結(jié)晶器來進行蒸發(fā)、結(jié)晶過程則蒸發(fā)一噸水只需要0.43噸蒸汽，則每噸產(chǎn)品的蒸汽消耗減少到1.29噸，蒸汽成本258元。按年產(chǎn)1.5萬噸規(guī)模，每年可以節(jié)省600余萬元。

雖然可以節(jié)約大量的能源，但是在設(shè)計過程中應(yīng)該注意到一水硫酸錳的溶解度隨著溫度的升高而減小，并且容易在蒸發(fā)器的換熱管內(nèi)發(fā)生堵塞，還有硫酸錳在萃取過程中也會有硫酸鈣產(chǎn)生，硫酸鈣更容易在蒸發(fā)器的換熱管內(nèi)結(jié)垢、從而堵塞蒸發(fā)器的換熱管，如果解決不了以上兩點，則三效蒸發(fā)不容易實現(xiàn)。

通過和某硫酸錳生產(chǎn)廠共同開發(fā)，改進了普通三效蒸發(fā)器的流程和設(shè)備結(jié)構(gòu)，達到了很好的效果。具體工藝方案如下：

一、  進料工藝參數(shù):

產(chǎn)品名稱：一水硫酸錳（MnSO4H2O）

產(chǎn)量：200t/d

蒸發(fā)量：600t/d

溶液溫度 ：常溫

二、物料性質(zhì)：

1、硫酸錳物性：

硫酸錳為MnSO4H2O,淡玫瑰紅色細小晶體，屬單斜晶系。易溶于水，呈中性反應(yīng)。不溶于醇，在空氣中風化。200℃以上開始失去結(jié)晶水，280℃時失去大部分結(jié)晶水，500℃失去全部結(jié)晶水成無水物。

2、硫酸錳的溶解度表

可見硫酸錳溶解度隨溫度的升高而降低。

三、工藝選型：

1、由于蒸發(fā)器進料溫度為常溫，按30℃計算，為降低蒸汽消耗增加一臺乏汽預(yù)熱器和一臺冷凝水預(yù)熱器。

2、本方案采用逆流三效蒸發(fā)結(jié)晶，稀溶液首先進三效，再進第二效，然后返回到***效蒸發(fā)結(jié)晶器。***效采用OSLO蒸發(fā)結(jié)晶器，可以得到較好的晶體。二效三效采用強制外循環(huán)蒸發(fā)器，防止結(jié)晶、結(jié)疤、堵塞管道。三效蒸發(fā)理論蒸汽消耗量為單效的1/3，運行成本大大降低。

3、三效蒸發(fā)的冷凝器采用表面冷凝器，蒸發(fā)出的冷凝水和冷卻循環(huán)水不進行接觸，蒸發(fā)出的冷凝水返回前段工藝繼續(xù)使用。

4、選型特點：

a) 在蒸發(fā)過程中，料液在系統(tǒng)中不斷的循環(huán)，隨著水份減少，濃度提高。達到飽和后，溶液中會逐漸析出晶體，采用強制外循環(huán)蒸發(fā)器，管內(nèi)流速高，不易結(jié)疤，并且傳熱系數(shù)高。

b) ***效蒸發(fā)器采用OSLO蒸發(fā)結(jié)晶器,其具有良好的晶體生長結(jié)構(gòu)，晶體不參與循環(huán)，避免了泵葉輪對晶體的破碎。

c)采用逆流蒸發(fā)，一效溫度***高，溶解度***小，可以減少母液的循環(huán)量。

d)加熱管選用Φ45×3.5mm的粗管，不易堵塞，不存在結(jié)垢影響傳熱而需經(jīng)常停車清理的問題。

e)采用乏氣預(yù)熱和高溫冷凝水閃蒸方案，充分利用了廢熱，一效夾套的冷凝水閃蒸出蒸汽后溫度降低，返回鍋爐使用，二效的冷凝水進三效閃蒸，與三效冷凝水混合排出。三效的乏氣溫度在60℃左右，可以預(yù)熱常溫的稀溶液。

f) 設(shè)備整體工藝可控性高，操作簡便，穩(wěn)定性好。

四、工藝流程:

     硫酸錳溶液由進料泵通過首先通過乏汽預(yù)熱器預(yù)熱，然后再通過冷凝水預(yù)熱器預(yù)熱后進入三效蒸發(fā)結(jié)晶器進行蒸發(fā)濃縮，三效濃縮液通過過料泵輸送到三效蒸發(fā)結(jié)晶器，二效濃縮液通過過料泵輸送到一效oslo蒸發(fā)結(jié)晶器。一效蒸發(fā)結(jié)晶的晶漿通過壓力輸送到稠厚器增稠后去離心機過濾分離，分離后的固體排除系統(tǒng)，母液返回三效蒸發(fā)結(jié)晶器繼續(xù)下一個流程。

五、 主要設(shè)備詳細說明

1、預(yù)熱器：采用列管式換熱器，材質(zhì)為316L 。

2、蒸發(fā)器加熱室

采用抗結(jié)疤能力強、傳熱效率高的強制循環(huán)蒸發(fā)器，立式安裝，管內(nèi)物料、殼程內(nèi)為蒸汽，殼程內(nèi)配有多個折流板，在設(shè)備中起到了固定列管及強化傳熱效果。設(shè)備材質(zhì)根據(jù)選用316L。

3、一效蒸發(fā)器：

采用oslo結(jié)晶器。

4、冷凝器

    冷凝器采用列管式表面冷凝器，蒸發(fā)冷凝水和冷卻循環(huán)水不接觸，蒸發(fā)冷凝水返回前段工藝使用。

5、蒸發(fā)結(jié)晶強制循環(huán)泵

    循環(huán)泵采用軸流式循環(huán)泵，適用于大流量低揚程的場合。泵配有帶冷卻機封，給蒸發(fā)器內(nèi)物料提高了流速，避免了管內(nèi)物料的結(jié)垢，提高了設(shè)備運行時間，大流量使溶液的平均過飽和度降低，降低了局部爆發(fā)成核的幾率，有利于結(jié)晶的生長。泵的材質(zhì)選用316L。

6、流程泵

      降膜蒸發(fā)器的循環(huán)泵和出料泵以及 三效之間的過料泵為化工離心泵，出料泵為AZ型開式葉輪泵，能輸送濃度高有固體的物料，泵配有帶冷卻機封，使用壽命長，揚程高能輸出高真空下的物料求。泵的材質(zhì)選用316L。

7、排水泵

        排水泵為高揚程離心泵，泵配有帶冷卻機封，使用壽命長，揚程高，能輸出高真空下的蒸餾水。設(shè)備材質(zhì)選擇304不銹鋼。

8、真空泵

   真空泵選用水環(huán)真空泵，三效蒸發(fā)出來的蒸汽，通過冷凝器冷凝水分 。

改進后的三效蒸發(fā)結(jié)晶與其他蒸發(fā)型式對比