收稿日期:1998-04-16第20卷第3期1998年9月南昌大学学报(工科版)JournalofNanchangUniversity(Engineering&Technology)Vol.20No.3Sept.1998氯酸钠真空冷却结晶工艺施友立(福建省石油化学工业设计院,福州350001)摘要在分析我国目前氯酸钠生产结晶工艺的基础上,指出和分析了当前生产中结晶存在的技术问题,提出采用真空冷却结晶工艺较为经济合理,是今后发展的主要方向1关键词氯酸钠,真空冷却,结晶,工艺中图法分类号TQ131112引言氯酸钠是无机盐工业的重要产品之一,它既是成品,又是基本化工原料,在氯酸盐系列产品中,它产量最大,用途最广1电解法生产氯酸钠的工艺过程,系将饱和盐水送入电解槽内经电解得到氯酸钠水溶液(俗称电解完成液),并经结晶、分离、干燥、包装等工序制成产品1结晶是氯酸钠生产的一个重要工序,对产品的质量和成本影响很大1目前我国氯酸钠厂大多数采用蒸发法和盐析法1蒸发法结晶的工艺过程,系将电解完成液送入蒸发器内蒸发,使氯酸钠的浓度提高到800g/L以上,在90～100℃温度下,溶液中氯化钠因过饱和而先成为固体析出1分离后,NaClO3溶液冷却至30℃时结晶析出1采用这种方法生产氯酸钠能耗高,工序多,蒸发器等设备腐蚀严重1此外,由于电解液含有重铬酸钠,蒸发以后重铬酸钠在溶液中的浓度也相应提高1当这种溶液结晶时,重铬酸钠也随着氯酸钠一同结晶出来,将严重影响产品质量1因此,蒸发法需增加去除母液中重铬酸钠的工序,同时还要去除溴酸盐和次氯酸盐,以防腐蚀设备1因此在生产中存在着能耗大、成本高、产品质量低劣等问题1近年来,我国有少数厂家采用盐析法结晶工艺生产氯酸钠1理论上根据NaClO3-NaCl-H2O三元系统相图分析,若由电解槽中流出的电解完成液含量为氯酸钠535g/L,氯化钠为100g/L,此时若温度为40℃,溶液是未饱和的1在此温度下向溶液中加入氯化钠进行盐析,氯化钠即在溶液中达到饱和状态,然后将溶液冷却至-5℃,此时氯酸钠也达到饱和状态,析出氯酸钠晶体1从而液相中的组分发生变化,氯酸钠含量降为约340g/L,氯化钠含量上升为160g/L,每升电解完成液可得到固体氯酸钠165g左右〔1〕1盐析法比蒸发法生产氯酸钠生产成本低,可省去除次氯酸盐和盐酸盐操作,电解液也不必去除铬酸盐1可得到较大颗粒的氯酸钠晶体,但也存在着对沉淀剂(盐)的质量要求高、母液量大等问题1本文针对我国目前氯酸钠生产中结晶存在的技术问题,提出采用真空冷却结晶工艺1©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net1真空冷却结晶工艺111基本原理与工艺过程把电解完成液送入密闭结晶器中,器内维持较高的真空度(绝压为4000～6666Pa),使器内溶液的沸点较进料温度低,于是此热浓溶液在器中闪蒸并冷却到与器内压力相对应的平衡温度(30～35℃)1真空的产生和维持常用多级蒸汽喷射真空泵(或机械真空泵)1用低温冷却水将由结晶器引入冷凝器的水蒸气加以冷凝1在这种情况下,真空泵仅承担排出不凝性气体的任务,能量消耗可显著降低1在很多情况下,为了提高结晶产品的产率,常要求达到尽可能低的结晶温度,所产生的水蒸气不能被冷却水所冷凝,则需使用蒸汽喷射增压器(或称热力压缩器)将水蒸气在进入冷凝器之前先加以压缩,以提高其冷凝温度1过量的微晶可随母液在澄清区的顶部排出结晶器外,经母液外循环系统中的细晶消除器,用加热的方法以消除母液中的细晶1在结晶器内沸腾液体的表面层是产生过饱和度趋势最强烈的区域,在此区域中存在着进入不稳区而大量产生晶核的危险,导流筒则把大量高浓度的晶浆直接送到此处,使表层中随时存在着大量的晶体,从而有效地消耗不断产生的过饱和度,使之只能处在较低的水平〔2〕1工图1真空结晶系统流程图艺流程如图1所示1112结晶器的选择结晶器的选择牵涉到许多因素,例如所处理物系的性质、希望晶体产品的粒度及粒度分布范围、生产能力的大小、设备费和操作费等1物系的溶解度与温度之间的关系是选择结晶器的重要因素1要结晶的溶质不外乎两大类:第1类是温度降低时溶质的溶解度下降幅度大,第2类是温度降低时溶质的溶解度下降幅度很小或者具有一定逆溶解度1对于第2类溶质,通常须用蒸发式结晶器1对于第1类溶质,则可选用冷却式结晶器或真空冷却式结晶器1结...
