[其他]氧化鋁生產中預防蒸發器加熱管結垢的方法

無效

• 申請號: 85103681
• 申請日: 1985-05-16
• 公開（公告）號: CN85103681A
• 公開（公告）日: 1986-11-12
• 發明（設計）人: 任凱
• 申請（專利權）人: 貴陽鋁鎂設計研究院
• 主分類號: B01D1/12
• 分類號: B01D1/12;B01D1/26;C01F7/04
• 代理公司: 貴州省專利受理處專利代理部
• 代理人: 周素霞,程光慧

本發明屬于氧化鋁生產的蒸發技術，是采用拜爾法，特別是采用拜爾-燒結聯合法生產氧化鋁，蒸發含有碳酸鈉，硫酸鈉和二氧化硅三種有害雜質均較多的種分母液時，預防蒸發器加熱管結垢的方法。

在氧化鋁生產中，蒸發是為了保持生產系統的水量平衡，使種分母液濃縮到符合拜爾法溶出要求的苛性氧化鈉（以Na20K表示，下同）濃度，同時，排除在生產過程中積累的有害雜質，如硫酸鈉、碳酸鈉、二氧化硅等。

目前我國氧化鋁廠使用最多的蒸發裝置，是外加熱式管內沸騰自然循環蒸發器，和三效錯流（又稱混流）加料流程，并可以Ⅱ-Ⅲ-Ⅰ和Ⅲ-Ⅰ-Ⅱ兩種流程交替調換操作。這種蒸發器的結構示意圖見附圖1，待蒸發的料液在加熱室（3）內被蒸汽間接加熱，并在加熱管內開始沸騰，沸騰時，從料液中析出的結晶積結在加熱管壁上形成結垢。這種蒸發器每8小時要調換一次加料流程，用低濃度料液去清洗加熱管結垢，5～7天要用熱水煮罐一次，25～30天要用化學法洗罐一次，因為結垢嚴重，故蒸發效率很低。

為了提高蒸發效率，近來在聯合法氧化鋁廠中，將拜爾法和燒結法兩部分種分溶液分開，分別進行蒸發后再匯合，借以避免或減少含碳酸鈉和硫酸鈉較多的燒結法種分溶液污染拜爾法溶液，為蒸發拜爾法種分母液采用前述的外加熱式管內沸騰自然循環蒸發器，和四效逆流操作及三級自蒸發器的兩段蒸發流程創造條件。實踐證明，與三效錯流流程比較，這種流程的加熱管結垢程度較輕，但因蒸發器的結構未改變，所以加熱管結垢特別是硅渣（二氧化硅在鋁酸鈉溶液中生成Na₂o·Al₂o_3·1·7Sio₂·nH₂o固相稱鈉鋁硅渣，簡稱硅渣，下同）結垢仍然相當嚴重，盡管能耗和成本降低，生產能力提高，但帶來的不良后果是氧化鋁的生產流程大大加長，工藝復雜化。

近十多年來，歐洲許多拜爾法氧化鋁廠采用降膜蒸發器，和五效逆流操作及四級自蒸發器的兩段蒸發流程。采用這種蒸發器，蒸發前須預先對溶液進行深度脫硅處理以防硅渣管垢，采用兩段蒸發，使碳酸鈉結晶移至蒸發器外。其缺點是流程較復雜，且不適合蒸發含硫酸鈉較多的種分母液。

美國專利4256536號（一九八一年三月十七日公布）提出一種可用于氧化鋁廠的新型蒸發器。這種蒸發器的外殼是一個立式園筒形容器，筒體上部是蒸發室，中間是加熱室，下部是料液室。在蒸發室內緊靠加熱室上管板板面的中心部位，垂直安設一個沸騰室。在蒸發室內穿過沸騰室和下部料液室，垂直安設一塊隔板，把蒸發器縱向分成兩半，每一半里均有低濃度料液和高濃度料液自成系統地獨立循環。這種蒸發器的優點是，可利用低濃度料液去清洗高濃度料液加熱管中產生的結垢，而不需停止蒸發器的運行。其缺點是對不溶于低濃度料液中的硅渣管垢，仍須用化學法才能清除。

制鹽、制堿及化工行業的長期實踐證明，當蒸發器的料液中固體結晶物含量小于15%，在采用外加熱式管外沸騰強制循環蒸發器的條件下，可以做到加熱管內長期不產生易溶性（即易溶解于熱水中）結垢（如氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉等），也不需用熱水煮罐。氧化鋁廠蒸發器的料液中固體結晶物（包括碳酸鈉、硫酸鈉和硅渣晶種在內）含量，一般為4～7%，最多不超過10%。根據制鹽、制堿及化工等行業的經驗，在氧化鋁生產中，如能采用外加熱式管外沸騰強制循環蒸發器，定能有效地預防蒸發器加熱管生成碳酸鈉和硫酸鈉結垢。

綜上所述，目前氧化鋁廠的種分母液蒸發工序中，尚未找到一種既可簡化氧化鋁的生產流程，又能同時預防硫酸鈉、碳酸鈉和硅渣三種雜質在加熱管內結垢的方法，致使蒸發效率低下，蒸發工序成為氧化鋁生產中的薄弱環節。

本發明的目的，是在氧化鋁生產中采用一種新的能預防蒸發器加熱管結垢的蒸發方法。使用這種方法，在種分母液蒸發過程中，可同時預防硫酸鈉、碳酸鈉和硅渣三種雜質在蒸發器加熱管內結垢，即盡量使垢物從加熱管壁面上引出來，又可簡化和縮短氧化鋁的生產流程。在蒸發過程中，可把析出的硫酸鈉結晶和碳酸鈉結晶分開，以便采用路布蘭法充分回收硫酸鈉中的堿，減少堿的化學損失，還可實現五效蒸發器組，降低能耗和成本。

本發明采用外加熱式管外沸騰強制循環蒸發器和五效錯流加料流程，可有效地預防加熱管產生易溶性的硫酸鈉和碳酸鈉結垢。在蒸發器的料液中采用添加硅渣晶種的方法，可預防和大大減緩加熱管生成難溶性（即不溶于熱水）的硅渣結垢。