發布時間:2025-12-12 09:49:29 人氣:5 來源:某化工行業氯化鉀三效蒸發器的強制循環工藝
化工行業氯化鉀三效蒸發器普遍采用“一效降膜+二/三效強制循環”的混流工藝,核心目的是在節能的同時解決KCl高濃度易結晶、易結垢的難題。下面按“技術原理→流程細節→設備配置→控制要點→經驗數據”五個層次系統闡述其強制循環工藝。
一、氯化鉀三效蒸發器的強制循環工藝技術原理
1.多效蒸汽梯級利用
生蒸汽(0.5MPa)經減壓后進入一效殼程,一效二次蒸汽作為二效熱源,二效二次蒸汽再進三效,蒸汽潛熱被“三次利用”,噸水產汽量由單效1.2t降至0.30.4t,節能70%以上。
2.強制循環防結垢
二、三效因KCl接近飽和,改用強制循環:大流量軸流泵(Q≈68倍進料量)使管內流速≥2m/s,晶體無法粘壁;同時高剪切保證傳熱系數穩定在18002200W·m?2·K?1。
3.溶解度差異控晶
KCl溶解度隨溫度升高顯著增大(20℃→100℃:34g→56g/100g水),系統利用“高溫濃縮低溫閃蒸”耦合,使晶體在OSLO結晶器內粒度0.61.2mm,離心后產品純度≥98%,滿足GB/T7118一級品。
二、氯化鉀三效蒸發器的強制循環工藝完整流程(混流,順流送液+逆流送汽)
1.預熱段
原料液(KCl1218%,50℃)經三級預熱:
①冷凝水預熱→②一效高溫凝水閃蒸預熱→③生蒸汽冷凝液預熱,最終90℃進一效,余熱回收率2530%。
2.一效降膜濃縮
常壓或微正壓(絕壓85kPa),蒸發強度1215kg·m?2·h?1,出液濃度2022%,二次蒸汽8085℃進入二效殼程。
3.二效強制循環濃縮
外置軸流泵3000m3·h?1,流速2.2m/s,蒸發溫度7075℃,出液2528%,晶種開始形成;二次蒸汽6065℃進三效。
4.三效強制循環結晶
真空度75kPa,沸點5560℃,出液3032%,晶體體積分數1520%;晶漿經鹽腿連續排至臥式活塞推料離心機,母液返回三效,固體含水≤3%。
5.母液干化(可選)
富集COD的5%母液進入刮板低溫干化機,真空45℃,產出松散固體,系統實現近零排放。
三、氯化鉀三效蒸發器的強制循環關鍵設備與材質
| 單元 | 主要設備 | 材質 | 設計要點 |
| 一效加熱器 | 降膜管式,F=450m2 | 316LRa≤0.8μm | 布膜器孔徑3mm,液膜厚0.3mm |
| 二/三效加熱器 | 強制循環管式,F=380/350m2 | 2205雙相鋼 | 管程流速≥2m/s,管徑38mm |
| 循環泵 | 軸流泵Q=3000m3·h?1,H=4m | 2507雙相鋼 | 變頻1550Hz,電流與密度聯鎖 |
| 結晶器 | OSLO,?3.2m,V=60m3 | 2205 | 導流筒?1.2m,攪拌2040rpm |
| 離心機 | HR630N,推料4t·h?1 | 316L襯哈氏 | 篩網間隙0.15mm,洗水0.3m3·t?1 |
四、氯化鉀三效蒸發器的強制循環控制與清洗
1.在線監測
電導密度溫度三合一探頭,每30s計算過飽和度,超1.2倍觸發排晶;
ICPOES監測Na?/Ca2?/Mg2?,硬度>200mg·L?1自動加5ppm阻垢劑。
2.CIP清洗
每運行48h自動執行“水頂料→2%硝酸循環30min→水沖洗→復產”,年清洗次數<80次,較無CIP減少停機60%。
3.防喘振
真空泵采用“蒸汽噴射+液環”雙級,真空度波動±2kPa內,避免沸騰抑制與壓縮機喘振。
五、氯化鉀三效蒸發器數據與案例
山東某60t·d?1除草劑中間體項目:三效強制循環+母液干化,噸水產汽0.31t,電耗28kWh,鹽回收率95%,年節省運行費用495萬元,連續運行周期>90天。
燒結灰提鉀應用:強制循環三效蒸發+閃蒸,KCl純度98.5%,系統可用率≥95%,蒸汽單耗0.35t·t?1水。
綜上,氯化鉀三效蒸發器通過“降膜+雙效強制循環”混流設計,把蒸汽梯級節能與高速抗垢強制循環有機結合,再輔以OSLO控晶、CIP在線清洗及母液干化,已成為化工行業高鹽高COD廢水提鉀、實現零排放的主流工藝路線。