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J I L I N G Z H U O E R T E C H N O L O G Y C O.,LT D
结晶硫酸钠材料规格书版本号 A.0 类型化工名称焦磷酸铜物料号文件编号J ZL/
技术要求1、分子式：Na2SO4·10H2O
2、分子量：322.20
3、外观：
4、理化性质：
5、Na2SO4·10H2O要求含量：≥%
6、其他杂质含量：水不容物《0.005
氯化物《0.001
磷酸盐《0.0005
硝酸盐《0.001
铵盐《0.0005
砷《0.001
铁《0.0004
重金属《0.0005
钙，镁与氨沉淀物《0.01
材料要求分析纯
质量保证1、出货检验报告COA
包装要求
1、内用容量瓶密封,外用纸箱包装或经确认的结实包装。
2、供应商贴在货物内部的标签应该包括以下内容：
①供应商名称；②零件编号；③批号；④材料说明书。⑤材料数量或者重量存储方式应储存于阴凉、通风、干燥的地方，储存周期按文件《原材料储存期标准》执行。
备注
拟制：审核：批准：
十水硫酸钠结晶工艺流程优化 前言 万吨锂盐氢氧化锂自调试之初，十水硫酸钠结晶问题迅速凸显，成为产能提高的瓶颈。当时为解决结晶粒度及新结晶器设计问题，曾与天津大学工业结晶国家工程中心进行过合作，本想通过合作获取两个数据，一是在现有物料组成条件下的介稳区宽度，二是结晶动力学数据（成核速率及晶体生长速率）。天大给了介稳区宽度数据，而结晶动力学数据并没有继续合作。当时觉得仅仅是介稳区宽度数据实际上并没有很大的指导意义，如今再拿出当时的数据，经过仔细分析其实可能会有一些帮助。 天津大学实验用的溶液组成为： 、 、 和 。给出的数据如表 所示： 表 十水硫酸钠溶解度数据 温度，℃ 溶解度， 水 超溶解度， 水 注：溶解度数据为十水硫酸钠的溶解度。 将溶解度数据单位转换为 并整理，结果如表 所示。 表 十水硫酸钠溶解度数据 温度，℃ 溶解度， 超溶解度， 介稳区宽度， 介稳区宽度，℃ 由以上数据可以看出， ? 结晶介稳区宽度随着温度下降迅速降低。当温度为 ℃时，其最大过饱和度仅为 ，最大过冷度约为 ℃；而当温度为 ℃时，其最大过饱和度 ，最大过冷度为 ℃，是 ℃时的 倍。 利用以上数据，对现行工艺进行分析，并提出优化的新工艺，分别着眼于为现有装置改造和新装置的设计提供参考。 现行工艺流程问题分析及对策 现行工艺流程及物料衡算（物料数据来源于现有生产） 氢氧化锂母液、 硫酸锂溶液、液碱和无水硫酸钠母液在调配槽内混合后经预冷器后进入 冷冻结晶器，在 ℃条件下将十水硫酸钠析出。流程及物料衡算如图 所示。
图 现行冷冻析钠工艺 现行工艺流程问题分析及对策 目前冷冻析钠存在的问题： （ ）外冷器换热管频繁结壁。 （ ）颗粒小，分离困难。 这两个问题其实是同一个问题，主要原因就是溶液过饱和度太大，爆发成核，当然分离困难还有粘度的原因。造成溶液过饱和度太大的主要原因有四个： （ ）十水硫酸钠结晶介稳区太窄，而结晶器循环量过小，在换热器换热后过冷度超出介稳区。 目前结晶器操作温度为 ℃，介稳区宽度为 水，换算为克升单位约为 为保证结晶粒度，实际操作介稳区宽度不宜超过 （因为会存在进料造成的过饱和度和过冷造成的双重过饱和度）。 结晶器产能 有效过饱和度×循环量 现行工艺每小时可产生 的十水硫酸钠，共需要至少 的循环量，目前采用单台结晶器进行生产，总循环量 ，循环量不够。 （ ）结晶器过小造成在结晶器内过饱和度并没有消失又重新进入外冷器预冷，造成过饱和度累积而超出介稳区。 （ ）介稳区太窄，而结晶器操作温度稳定要求高，温度稍微波动便进入不稳区，爆发成核。 ℃时的实际的过冷度应该控制在 ℃左右，而以前实际操作中结晶器的温度波动是很大的，现在的数据手头没有。操作温度之所以难以控制，在于冷冻机与结晶器控制的联动，很难稳定控制。是不是可以考虑将制冷作为一个工序来设计，而不是成套的撬块。即可以将外冷器当做制冷机的蒸发器，用外冷器壳程制冷剂蒸发压力来控制结晶器温度，这样不仅可以稳定温度，还可以省掉冷冻液系统，而且就冷冻机本身来讲，其制冷系数也可以提高。 （ ）进料位置的影响。 原来设计方案进料位置在外冷器进口，这不太合适。当循环量很大时，这样做是没什么问题的。但当循环量趋紧时（循环量使得过饱和度小于或等于为最大过饱和度的约 ），会使其在外冷器内进入不稳区，加剧结壁。对于晶浆混合型结晶器来讲，个人认为最好的进料位置为外冷器出口到结晶器之间，此时既没有列管结壁的风险，而混合效果又最好（流速最大）。
硫酸钠三效结晶蒸发器介绍及调试： 一、原理： 蒸发器是通过加热使溶液浓缩或从溶液中析出晶粒的设备。主要由加热室和蒸发室两部分组成。加热室向液体提供蒸发所需要的热量，促使液体沸腾汽化。蒸发室使气液两相完全分离。加热室中产生的蒸汽带有大量液沫，到了较大空间的蒸发室后，这些液体借自身凝聚或除沫器等的作用得以与蒸汽分离。 二、调试： 正常开车程序： 1．打开效间浓缩液管阀门，开原水泵加水至各效蒸发室上部视镜后停原水泵，关效间浓缩液管阀门，各效间闪蒸罐下部阀门开1/3，上部阀门关闭。如果安装有换热室不冷凝气排出口，同时关闭不冷凝气阀门。真空泵开前控制阀门关闭2/3左右，确保真空泵不过载。开启循环冷却水阀门及循环冷却水水泵。 2．依次打开各效强制循环泵，出盐泵，真空泵（如果真空度过高，真空泵震动且噪音增大，可适当开启真空泵的气蚀阀门，适当吸气真空度调至-0.08左右）。 3．等一、二效蒸发室蒸发后缓慢调整闪蒸罐下部阀门，以抽出大量冷凝水，微量蒸汽为准，末效蒸发室开始蒸发后，调整真空度-0.08左右。 4．时刻观察二次蒸汽压力表，防止压力到达正压（此时说明换热器有存水，此时开大闪蒸罐下部阀门）。同时查看冷凝器与真空泵前的视盅，看蒸发水量。5．一效蒸发室液位下降至中部视镜后，开原水泵进水，维持液位稳定，待各效蒸发室蒸发后，打开效间浓缩液管阀门调整各效液位平衡。 6．整个系统运行稳定后，可根据出水量提高蒸汽温度、压力、原水进水量达到设计要求。 7．随时观察收晶罐是否有盐析出，部分关闭盐分离器上部清液回流阀，使整个盐分离器及收晶罐处于正压状态，便于盐分的排出；勤于观察，做到随时排盐防止堵塞。 8．三效硫酸钠晶体浓度达到15%以后,开启离心机,分离的硫酸钠固体排至储料池，滤液回到滤水罐。滤水罐满后自动开启抽液泵，将滤水罐内的液体送至
添加剂对硫酸钠晶体粒度的影响 唐 娜,白丽荣,沙作良,王学魁,韩焱熙(天津科技大学海洋科学与工程学院,天津 300457) 摘 要: 溶液结晶过程中,添加剂的加入对晶体的结晶动力学和热力学特征将产生一 定的影响。文章研究了十二烷基苯磺酸钠和重铬酸钾作为添加剂对无水硫酸钠晶体粒度的影响。研究结果表明:十二烷基苯磺酸钠的加入增大了硫酸钠结晶过程的界面能,从而抑制自发成核过程的发生,促进晶体的生长,改善晶体的粒度。分别以十二烷基苯磺酸钠和重铬酸钾作为添加剂,在有效添加剂量为40m g /k g 时,0.177m m 以上硫酸钠筛上物分别为67.18%和51.12%。搅拌速度对硫酸钠晶体粒度有重要影响,正交实验确定的最佳结晶控制条件为:添加剂加入量40m g /k g 、搅拌速度240r /m i n 、晶种量40g 、停留时间40m i n 。 关键词: 添加剂;硫酸钠;结晶;晶体粒度 中图分类号:T Q 131.1 文献标识码:A 文章编号:1673-6850(2007)06-0001-03 T h e E f f e c t o f A d d i t i v e s o n C r y s t a l S i z e o f S o d i u mS u l p h a t e T A N GN a ,B A I L i r o n g ,S H AZ u o l i a n g ,WA N GX u e k u i ,H A NY a n x i (C o l l e g e o f M a r i n e S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,T i a n j i n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e ＆ T e c h n o l o g y ,T i a n j i n 300457,C h i n a ) A b s t r a c t : T h e a d d i t i v e s w i l l e f f e c t t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f c r y s t a l d y n a m i c s a n d c r y s t a l t h e r m o -d y n a m i c s i n a a q u e o u s s o l u t i o n c r y s t a l l i z a t i o n p r o c e s s .T h e e f f e c t o f a d d i t i v e s o nt h e c o n t r o l o f c r y s -t a l s i z e f o r s o d i u m s u l p h a t e i s d i s c u s s e d i n t h e p a p e r .T h e a d d i t i v e s c h o s e n a r e t h e s o d i u m d o d e c y l b e n z e n es u l f o n a t e a n dp o t a s s i u mb i c h r o m a t e r e s p e c t i v e l y .T h e r e s u l t s s h o w s t h a t t h e c r y s t a l l i z a t i o n i n t e r f a c i a l e n e r g y o f s o d i u m s u l p h a t ei s i n c r e a s e dw i t hs o d i u m d o d e c y l b e n z e n es u l f o n a t ea s a d d i -t i v e ,t h e nt h e c r y s t a l n u c l e u s f o r m a t i o ni s i n h i b i t e d c r y s t a l g r o w t h i s p r o m o t e d a n d c r y s t a l s i z e i s i m -p r o v e d .U s i n gt h es o d i u m d o d e c y l b e n z e n es u l f o n a t ea n dp o t a s s i u m b i c h r o m a t ea sa d d i t i v e s ,t h e c r y s t a l s i z e s w h i c h a r e b i g g e r t h a n 0.177m m a r e 67.18%a n d 51.12%r e s p e c t i v e l y ,t h e c o n c e n t r a -t i o n o f b o t h a d d i t i v e s a r e 40m g /k g .T h eo p t i m u mt e c h n o l o g yw a s s t u d i e du s i n go r t h o g o n a l t e s t d e -s i g n :t h e c o n c e n t r a t i o n o f a d d i t i v e i s 40m g /k g ,t h e s t i r r i n g r a t e i s 240r /m i n ,t h e w e i g h t o f c r y s t a l s e e di s 40g ,a n dt h e r e t e n t i o nt i m e i s 40m i n ,t h e m i x i n g s p e e di s t h e m o s t i m p o r t a n t f a c t o r w h i c h e f f e c t t h e c r y s t a l s i z e o f s o d i u m s u l p h a t e . K e yw o r d s : a d d i t i v e ;s o d i u ms u l p h a t e ;c r y s t a l l i z a t i o n ;c r y s t a l s i z e 收稿日期:2007-04-19作者简介:唐娜(1972-),女,汉族,辽宁海城人,博士,副教授,主要研究方向:海卤水资源综合利用、膜分离、海水淡化。 1 前言 无水硫酸钠是日常生活和工业经济中不可缺少 的商品和原料,主要产于美国、加拿大、日本等国家。近几年我国无水硫酸钠市场中一般粒度的无水硫酸 钠的供给已远大于需求[1] ,而大颗粒无水硫酸钠以其纯度高、质量好、外形美观、容易与母液分离、易电解、溶解度小、洗涤方便等优点而畅销[2] 。目前,国内生产大颗粒无水硫酸钠的工艺条件还处于探索阶 段,市售的无水硫酸钠产品粒度都比较小。在盐类溶液结晶过程中,晶体的粒度与粒度分布与晶体的成核速率和生长速率、晶体在结晶器内 停留时间关系密切[3] 。微量的表面活性剂在无机盐饱和液中具有降低表面张力和增大溶液表面活性的作用,使溶液的结晶速率发生变化,从而可以控制晶体产品的粒度[4] 。添加剂的存在可以促进成核,也可减慢晶核的形成速率,或抑制晶核生长,但对不 1 第36卷第6期 盐业与化工
冷冻结晶技术+膜过滤组合工艺处理硫酸钠废水的优越 性 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
冷冻结晶技术+膜过滤组合工艺处理硫酸钠废水的优越性 在化工企业中，有许多废水是含较高浓度的硫酸钠废水，因含盐量较高无法直接进行生化处理，因此一般采用多效蒸发结晶技术，得到无水硫酸钠固废，冷凝水回用或进一步处理；近些年随着MVR热泵蒸发器的兴起，因其较低的处理能耗得到较多推崇，但是由于压缩风机均为进口设备，投资较高。那么，究竟有没有一个投资相对更小、处理能耗更低的工艺路线呢。 针对硫酸钠的物料特性，其既可以通过蒸发得到无水硫酸钠结晶，又可以通过冷冻得到含十个结晶水的芒硝（即十水硫酸钠）；同时，随着膜浓缩技术的进步，通过膜浓缩可以将原料液及结晶母液浓度提升至15%左右，因此我们独辟蹊径，采用膜浓缩及冷冻结晶脱硝组合工艺，得到芒硝晶体及膜过滤得到的洁净水。 那么，这种组合结晶的工艺和多效蒸发结晶技术、MVR蒸发结晶技术相比，在投资及能耗上究竟有多大优势及合理性呢，就此，我们以日处理200吨含量为18%的硫酸钠废水为例，进行具体比较。 一、设计条件： 每天处理200m3其中含硫酸钠18%，比重为1131kg/m3,按每天运行20小时计。 来料温度200C 二、设备选型 根据硫酸钠的特性及本系统废水中硫酸钠的含量，可选用下列几种处理方式 1）通过冷冻结晶+膜浓缩组合处理工艺得到十水硫酸钠与纯水。 2）通过多效强制循环蒸发工艺得到硫酸钠。 3）通过热泵+多效强制循环蒸发组合处理工艺得到硫酸钠。
三、各处理工艺介绍 1、冷冻结晶+膜浓缩组合处理工艺 （1）工艺流程 200C的物料溶液通过连续冷冻结晶器通过不断冷却产生过饱和度从而得到十水硫酸钠警惕，出料泵取出的晶浆经稠厚器进一步消除饱和度后进入离心机固液分离后，固体进入下工序，母液进入膜过滤工序进行再浓缩，可将母液浓度提升至15%左右，浓缩后的纯水进入生产工序回用，浓缩液进入结晶器继续参与结晶。 通过结晶得到十水硫酸钠作为固体产品与纯水，母液则通过膜浓缩在体系内循环继续参与结晶。 （2）工艺特点： 1)为了使晶体有更好的生长环境和更高的收率、更低的能耗，采用本方案采用母液预冷+冷冻水冷却结晶。采用预冷换热，可以有效利用能量，运行费用低，操作稳定性好。 2)配大流量、低扬程、低转速的轴流泵作为循环动力，可以使物料均匀冷却，避免产生大量细晶核。并防止了循环晶浆中的晶粒与循环泵的叶轮高速碰撞而出现大量二次成核现象。 3)根据结晶数据曲线及结晶要求，结晶器采用了外冷式的Krystal分级结晶器。 4)本装置可采用人工控制或自动控制，操作简单、稳定。 5）可充分利用冷量，能量消耗低。 （3）工艺能耗 冷冻机组功率消耗：440Kw/h 其他设备功率消耗（不含离心机功率）：80Kw/h。 电费按0.6元/kw,则每小时的总能量消耗为：312元/小时，约合处理每立方水的成本为：31.2元。 （4）结晶器设备投资
硫酸钠型矿盐卤水冷冻过程中芒硝结晶动力学的研究 杜 娟,袁建军,杨立斌 (天津科技大学海洋科学与工程学院,天津 300457) 摘 要: 采用连续稳态法对高浓度氯化钠水溶液中十水硫酸钠在M S M P R 结晶器中的 结晶过程进行了研究,测定了相关动力学参数,成核速率方程为:B 0 =1.245E-63e x p (-94396.5R T )ΔC 2.907M 0.1115t ,生长速率方程为:G=0.2064e x p (-15825.46R T )ΔC 0.5493。通过实 验验证了动力学参数的可靠性,并对冷却结晶的影响因素进行了分析讨论。 关键词: 硫酸钠;冷冻结晶;结晶动力学;成核速率;生长速率 中图分类号:T Q 171.4 文献标识码:A 文章编号:1673-6850(2009)03-0001-04 S t u d y o n C r y s t a l l i z a t i o n K i n e t i c s o f M i r a b i l i t e i n t h e F r e e z i n g C r y s t a l l i z a t i o n P r o c e s s o f M i r a b i l i t e B r i n e D UJ u a n ,Y U A NJ i a n j u n ,Y A N GL i b i n (C o l l e g e o f M a r i n e S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,T i a n j i n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e ＆T e c h n o l o g y ,T i a n j i n 300457,C h i n a ) A b s t r a c t : A p p l y c o n t i n u a l s t a t i o n a r y m e t h o dt od e t e r m i n et h e c r y s t a l l i z a t i o nk i n e t i c s o f m i -r a b i l i t e i nh i g h c o n c e n t r a t i o n s o f s o d i u m c h l o r i d e s o l u t i o n .T h e p a r a m e t e r s u n d e r t h ee x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n s w e r e o b t a i n e d ,t h en u c l e a t i o nr a t ee q u a t i o ni s B 0 =1.245E-63e x p (-94396.5R T ) ΔC 2.907M 0.1115t a n d t h e g r o w t h r a t e e q u a t i o n i s G =0.2064e x p (-15825.46R T )ΔC 0.5493 .A n dt h e r e -l i a b i l i t y o f t h e k i n e t i c s m o d e l s w a s v a l i d a t e de x p e r i m e n t a l l y .I na d d i t i o n ,t h e i n f l u e n c e f a c t o r s o f t h e c o o l i n g c r y s t a l l i z a t i o n p r o c e s s o f m i r a b i l i t e w e r e a n a l y z e d . K e yw o r d s : s o d i u m s u l f a t e ;f r o z e nc r y s t a l ;c r y s t a l l i z a t i o nk i n e t i c s ;n u c l e a t i o n r a t e ;g r o w t h r a t e 收稿日期:2008-10-08 作者简介:杜娟(1982-),女,天津武清人,天津科技大学化学工程与工艺研究生,主要从事海卤水资源综合利用的研究。 前言 我国岩盐矿通常为氯化钠与硫酸钠或硫酸钙共生,分别称为硫酸钠型及硫酸钙型盐矿,其中硫酸钠 型占2/3以上。采用冷却结晶法分离硫酸钠型盐矿水采卤中的十水硫酸钠(芒硝)制备液体盐,可使制盐工业的能耗和建设投资及两碱工业的生产成本大大降低。分离获得的芒硝则是一种重要的轻工、化工工业原料。然而有关十水硫酸钠结晶动力学,特别是高氯化钠浓度条件下的十水硫酸钠结晶动力学的研究却很少有报道。生产实际中使用的冻硝装置也因此而存在诸如生产周期短,结晶颗粒细小,经常 堵塞等问题。依据粒数衡算原理,在仅考虑生长与粒度无关的条件下,系统考察了过饱和度、悬浮密度、结晶温度以及搅拌速率对结晶成核速率和生长速率的影响,测定了十水硫酸钠冷却结晶动力学数据。这些参数对硫酸钠型盐矿水采卤冷冻提硝结晶器的设计及结晶过程控制具有指导意义。1 晶体成核与晶体生长 结晶过程中,晶体均是由晶核生长而成。结晶器中成核是影响产品纯度、聚集情况和外观形状的主要因素之一。成核过程在理论上主要分为两大类:初级成核和二次成核。初级成核是过饱和溶液 1 第38卷第3期2009年5月 盐业与化工 J o u r n a l o f S a l t a n dC h e m i c a l I n d u s t r y
冷冻结晶技术+膜过滤组合工艺处理硫酸钠废水的优越性 在化工企业中，有许多废水是含较高浓度的硫酸钠废水，因含盐量较高无法直接进行生化处理，因此一般采用多效蒸发结晶技术，得到无水硫酸钠固废，冷凝水回用或进一步处理；近些年随着MVR热泵蒸发器的兴起，因其较低的处理能耗得到较多推崇，但是由于压缩风机均为进口设备，投资较高。那么，究竟有没有一个投资相对更小、处理能耗更低的工艺路线呢。 针对硫酸钠的物料特性，其既可以通过蒸发得到无水硫酸钠结晶，又可以通过冷冻得到含十个结晶水的芒硝（即十水硫酸钠）；同时，随着膜浓缩技术的进步，通过膜浓缩可以将原料液及结晶母液浓度提升至15%左右，因此我们独辟蹊径，采用膜浓缩及冷冻结晶脱硝组合工艺，得到芒硝晶体及膜过滤得到的洁净水。 那么，这种组合结晶的工艺和多效蒸发结晶技术、MVR蒸发结晶技术相比，在投资及能耗上究竟有多大优势及合理性呢，就此，我们以日处理200吨含量为18%的硫酸钠废水为例，进行具体比较。 一、设计条件： 每天处理200m3其中含硫酸钠18%，比重为1131kg/m3,按每天运行20小时计。 来料温度200C 二、设备选型 根据硫酸钠的特性及本系统废水中硫酸钠的含量，可选用下列几种处理方式1）通过冷冻结晶+膜浓缩组合处理工艺得到十水硫酸钠与纯水。 2）通过多效强制循环蒸发工艺得到硫酸钠。 3）通过热泵+多效强制循环蒸发组合处理工艺得到硫酸钠。 三、各处理工艺介绍
1、冷冻结晶+膜浓缩组合处理工艺 （1）工艺流程 200C的物料溶液通过连续冷冻结晶器通过不断冷却产生过饱和度从而得到 十水硫酸钠警惕，出料泵取出的晶浆经稠厚器进一步消除饱和度后进入离心机固液分离后，固体进入下工序，母液进入膜过滤工序进行再浓缩，可将母液浓度提升至15%左右，浓缩后的纯水进入生产工序回用，浓缩液进入结晶器继续参与结晶。 通过结晶得到十水硫酸钠作为固体产品与纯水，母液则通过膜浓缩在体系内循环继续参与结晶。 （2）工艺特点： 1)为了使晶体有更好的生长环境和更高的收率、更低的能耗，采用本方案采用母液预冷+冷冻水冷却结晶。采用预冷换热，可以有效利用能量，运行费用低，操作稳定性好。 2)配大流量、低扬程、低转速的轴流泵作为循环动力，可以使物料均匀冷却，避免产生大量细晶核。并防止了循环晶浆中的晶粒与循环泵的叶轮高速碰撞而出现大量二次成核现象。 3)根据结晶数据曲线及结晶要求，结晶器采用了外冷式的Krystal分级结晶器。 4)本装置可采用人工控制或自动控制，操作简单、稳定。 5）可充分利用冷量，能量消耗低。 （3）工艺能耗 冷冻机组功率消耗：440Kw/h 其他设备功率消耗（不含离心机功率）：80Kw/h。 电费按0.6元/kw,则每小时的总能量消耗为：312元/小时，约合处理每立方水的成本为：31.2元。 （4）结晶器设备投资 结晶器主体设备投资318万元（不含安装、离心机及膜处理部分）
650m3/d硫酸钠蒸发结晶工艺计算 1、进料条件： 原料：650m3/d 原料的质量流量：702t/d 原料密度：1.08g/ml 原料温度：40℃硫酸钠质量为9% 操作压力为70.136kpa 2、降膜蒸发器计算： 2.1、降膜蒸发器蒸发量计算： 原料先通过降膜蒸发器蒸发浓缩浓缩至25% 蒸发量W1=F*(1-0.09/0.25)=702t/d*(1-0.09/0.25)=449.28t/d=18.72t/h 完成液的质量流量为702-449.28=252.72t/d 2.2、降膜蒸发器换热面积计算： 在70.136kpa时饱和蒸汽的温度为90℃，90℃是饱和水蒸气的汽化潜热值为2283KJ/Kg 比容为2.3m3/kg 沸点进料，热损失忽略， Q=2283*18.72t/h= 42737760KJ/h=11871.6kw 取传热系数1100w（㎡.℃），由试验可知9%硫酸钠溶液沸点升高约4℃，故沸点t=90+4=94℃，压缩机温升为14℃，则出压缩机后的二次蒸汽的温度为104 算数温差△t=104-94=10℃ 传热面积S=Q/(K*△t)= 11871.6/(1100*10)=1079㎡ 矫正后传热面积S＇=S*1.1=1187㎡ 采用Φ38*1.5、长9m的管为加热管，其中管程：TA2 壳程304 ，则管数N= 1187/3.14/0.038/9=1105根，
3、强制循环蒸发器计算： 3.1、强制循环蒸发器蒸发量计算： 原料蒸发结晶后完成的浓度为100% 蒸发量W2=F＇(1-0.25/1)=7.9t/h 3.2强制循环蒸发器换热面积计算： 在70.136kpa时饱和蒸汽的温度为90℃，90℃是饱和水蒸气的汽化潜热值为2283KJ/Kg 比容为2.3m3/kg 沸点进料，热损失忽略， 取传热系数900w/（㎡.℃）,二次蒸汽释放的潜热Q＇=7.9t/h*2283KJ/kg= 18035700KJ/h= 5009.92KW/Kg 假设物料在强制循环加热器的温升为1.7℃，则物料出强制循环加热器的温度为95℃，二次蒸汽进强制循环加热器的温度为104℃，二次蒸汽出强制循环加热器的温度为104℃， 热侧104℃----104℃ 冷侧94-----95.7℃ 则物料在加热器里换热过程中的对数平均温差 △Tm=（104-95.7）-（104-94）/ln[(104-95.7)/（104-94）]=9.49℃ 加热器换热面积S＇= Q＇/900/9.49=586㎡ 矫正面积s= S＇*1.1=556㎡ 采用Φ38*1.5、长12m的管为加热管，其中管程：TA2 壳程304 则管数N= 556/3.14/0.038/12=388根 轴流泵的流量=388*2*0.035*0.035/4*3.14/3600=2072m3/h
解决混凝土外加剂冬季结晶问题的简易方法 萘系原料由于性价比较高，现在还是使用最广泛的一种外加剂原料，占的比例在80%以上，其中又以低浓型萘系原料为主。但一到冬季，硫酸钠的结晶问题使低浓型萘系原料的使用受到严格的限制，混凝土公司（或外加剂厂）不得不采用部分高浓型萘系原料替代低浓型的，以降低水剂中硫酸钠的含量。目前市场上高浓型和低浓型萘系原料的价格大致相差在1000~1500元/吨，那么每吨萘系原料的成本就要增加500元以上，我公司冬季混凝土的产量大致在60~70万方，那么实际成本增加在10万元以上。本文研究的主要目的是，在大量的实验基础上，找出一种比较适合我公司实际情况，并且实施效果明显的解决方法，降低生产成本。 一、结晶原因分析 我公司外加剂厂配制的外加剂主要是采用低浓型萘系原料和少量的氨基磺酸盐等原料混合而成，所用低浓型萘系原料经测定硫酸钠含量为18-19%，水溶液的含固量大致为34%左右，硫酸钠大致在6~7%。由于硫酸钠的溶解度受温度变化的影响特别大，参见图1（示意图），经过多次试验，发现这种低浓型的萘系原料只有溶解于4倍（按质量计算）以上的自由水（指配入的水，下同），在0~5℃的情况下才基本上不会出现硫酸钠结晶现象，而目前所用的外加剂溶液中自由水同萘系原料的质量比值在1.9以下，当萘系原料全部采用低浓型时，只有当室温在16℃以上时才会不出现结晶现象。 另外，将新配制的外加剂在室温为7℃的条件下静置12小时后测砂浆减水率，发现其砂浆减水率下降了大约1%。这主要是因为硫酸钠在结晶的同时不可避免地要吸咐部分萘系原料的悬浮颗粒，从而导致外加剂出现结晶后减水率下降。 二、解决办法 A、照常规的做法是在每年12月份到来年的3月份近四个月时间用高浓型萘系原料（硫酸钠大致在2~5%间）替代部分低浓型的，以降低溶液中的硫酸钠含量。如果要保证在0~5℃时外加剂基本上不出现结晶现象，那么在现有配方基础上须增加成本200元/吨以上。 B、据报道，按照盐效应原理，在溶液中加入一种硫酸钠助溶剂，可抑制低温下硫酸钠的结晶，但采用多家厂的助溶剂样品进行试验，其实际效果均达不到要求。
无水硫酸钠 生产工艺及方法 无水硫酸钠，又称：无水硝，无水芒硝，元明粉。 分子式：Na2So4;分子量：140.04 一、性质：无色，吸潮性结晶粉末，溶于水和甘油，不溶于醇比重1.464，熔点884度，暴露于空气中会逐渐吸收1分子水，纯度高、颗粒细的无水物称之元明粉。 硫酸钠可形成七水物和十水物，七水物（Na2So4.7H2o）为白色斜方晶体，加热到24.4度时，转为无水物。其饱和溶液在32.4度以下，析出十水芒硝，32.4度以上析出无水芒硝。 二、用途：用于硫化钠，群青、硅酸钠等化工产品的制造，造纸工业中，用于制造硫酸盐纸浆，玻璃工业中用来代替纯碱，染料工业中作填充剂，印染工业中用作助染剂，医药工业中，作缓泻剂和钡盐中毒的解毒剂等。此外，在合成纤维、制革、有色金属冶炼、瓷釉、肥皂等的制备中也有应用。 三、生产工艺及方法： 无论利用何种原料生产无水芒硝，基本上只是溶解、淬取、蒸发结晶的简单过程而已，老方法采用平锅蒸发，但劳动强度大，生产效率低，现代工业多采用单效或双效蒸发。 在蒸发过程中，结晶出来的一般称无水芒硝，如进一步加工成各种细度的细粉，称为元明粉。在皮革制造业利用十水芒硝，故称皮硝，
以芒硝为原料，经过硫化碱制取纯碱。代表性工艺流程： 原料芒硝 除杂质无水硝 主要生方法: 1、芒硝脱水法： （1）全溶蒸发脱水（用于盐田自然冷冻方法制造的芒硝，含泥土杂质多，含Na2So4大于等于35%，制法略。 （2）热熔蒸发脱水法（用于机械冷冻法或曼海姆法，制造的质量高，不溶杂质少的芒硝）。 制法：将无水芒硝，在热熔糟中加热到70度左右，其中部分硫酸钠溶解于自身结晶水中，形成饱和溶液，其中部分硫酸钠成无水物析出，经离心分离，即得无水硫酸钠晶体和饱和溶液。晶体经干燥后即为成品，饱和溶液中含硫酸钠为370克/升左右，再经蒸发又得无水物，经离心脱水、干燥可得成品。饱和溶液蒸发至氯化钠含量达180-200克/升时，送入冷冻结晶器，再制十水芒硝。 热熔蒸发脱水法无水芒硝流程示意图：
李淑萍, 刘有智 ( 华北工学院化学工程系, 山西太原) 无水硫酸钠又名元明粉, 广泛用于生产硫化钠、水玻璃和群青等还可用于制造玻璃、造纸、洗涤. 剂、肥皂、染料、合成纤维、制革、医药和陶瓷等行业, 是一种重要地化工原料[ ].资料个人收集整理，勿做商业用途 实验原理 生产无水硫酸钠地常用方法有芒硝脱水法、转化法、副产法、钙芒硝法等芒硝脱水法又分为全溶蒸发脱水法、热融蒸发脱水法和热融盐析脱水法[ ]. 作者采用水环式真空泵产生真空, 用( 导流筒档板) 型结晶器并用真空蒸发结晶法直接从工业粗制芒硝中结晶出无水硫酸钠该方法具有流程短、设备少、投资小、产品粒度、纯度. 易控制等优点. 根据物质相平衡图[ ] ( 如图所示) , 就可以确定以什么形态把物质从溶液中结晶出来. 从图中地曲线可以看出, 硫酸钠地溶解度曲线有个拐点, , , 其中点地温度为. ℃. 当< . ℃时, 硫酸钠在水溶液中地溶解度随着温度地升高而迅速增大, 与饱和溶液呈平衡地固体是水硫酸钠; 而当. ℃< < ℃时, 硫酸钠在水溶液中地溶解度随温度地变化很小, 与饱和溶液呈平衡地固体是斜方型无水晶体硫酸钠. 因此, 当> . ℃, 硫酸钠溶液达到饱图硫酸钠与水系统相平衡图和时, 就会有无水硫酸钠开始析出. 这就决定了从粗制芒硝. 中制取无水硫酸钠时必须采用蒸发结晶法.资料个人收集整理，勿做商业用途 结晶器地选择 α 型结晶器是一种效能较高地结晶器, 它能产生较大地晶粒, 生产强度较高, 器内不易产生结晶 α 收稿日期: 作者简介: 李淑萍( ) , 女, 硕士生. 从事专业: 化工工艺.资料个人收集整理，勿做商业用途 摘要: 目地研究用型结晶器从工业粗制芒硝中制取无水硫酸钠地工艺条件方法采用真空蒸发结晶法. 结果得出了不同结晶条件对产品粒度及质量地影响. 结论制得了符合国家标准地二级品. 关键词: 型结晶器; 真空蒸发结晶; 芒硝; 无水硫酸钠中图分类号: 文献标识码: 资料个人收集整理，勿做商业用途 华北工学院学报 年第期 疤, 可用于真空冷却、蒸发法、直接接触冷却法以及反应法地结晶操作. . 型结晶器地构造如下: 它地中部有一导流筒, 在四周有一圆筒形挡板在导流筒内接近下端处有螺旋桨, 以较低地转速旋转, 悬浮液在螺旋桨地推动下, 在筒内上升至液体表层, 然后转向下方, 沿导流筒与挡板之间地环行通道流至器底, 重又被吸入导流筒地下端, 如此往复循环, 形成接近良好混合地条件圆筒形挡板将结晶器分割为晶体生长区和澄清区, 挡板与器壁间地环隙为澄清区, 其搅拌地影响. 已经消失. 要使晶体得以从母液中沉降分离, 只有过量地微晶可随母液在澄清区地顶部排出器外, 从而实现对微晶量地控制结晶器地上部为气液分离空间, 用于防止雾沫夹带, 热地浓物料加至导流筒地下方, 晶浆由结晶器地底部排出. 为了使所生产地晶体具有更窄地粒度分布, 这种形式地结晶器在下部设有淘析腿. 这种结晶器属于典型晶浆内循环结晶器, 与无搅拌结晶罐、循环母液结晶器、强制外循环结晶器相比, 其效果要好地多, 因此作者选择了型结晶器.资料个人收集整理，勿做商业用途 实验方法 实验装置如图所示. ( ) 原液处理由于该实验物系采用工业芒硝, 其主要成分为
硫酸钠 硫酸钠，无机化合物，十水合硫酸钠又名芒硝，白色、无臭、有苦味的结晶或粉末，有吸湿性。外形为无色、透明、大的结晶或颗粒性小结晶。主要用于制水玻璃、玻璃、瓷釉、纸浆、致冷混合剂、洗涤剂、干燥剂、染料稀释剂、分析化学试剂、医药品等。 基本信息 中文名称:硫酸钠 中文别名:元明粉;无水芒硝;无水硫酸钠;硫酸钠(无水) 英文名称:Sodium sulfate 英文别名:Sodium sulfate anhydrous; sodium sulfate standard solution; Sulfate ion chromatography standard solution Fluka; Sodium sulfate solution; Sulfate; Sodium Sulphate Anhydrous; sodium sulfate,anhydrous; Sodium Sulfate Anhydrate CAS:7757-82-6[1] EINECS:231-820-9 分子式:Na2SO4 晶体 分子结构图[2] 化学式为Na2SO4?10H2O（十水合物）或Na2SO4?7H2O（七水合物）（硫酸钠与水分子结合形成的结晶），单斜晶系，晶体短柱状，集合体呈致密块状或皮壳状等，无色透明，有时带浅黄或绿色，易溶于水。 结构 单斜、斜方或六方晶系。 硫酸钠溶液 溶液 硫酸钠溶液为无色溶液。 用途 用来制硫化钠、纸浆、玻璃、水玻璃、瓷釉，也用作缓泻剂和钡盐中毒的解毒剂等。是用食盐与硫酸制造盐酸时的副产品。化工上用于制造硫化钠，硅酸钠等。实验室用于洗去钡盐。工业上用作制取NaOH和H?SO?的原料，也用于造纸，玻璃，印染，合成纤维，制革等。在有机合成实验室硫酸钠是一种最为常用的后处理干燥剂。 制备 可由硫酸和氢氧化钠反应制得。H2SO4+ 2NaOH→Na2SO4+ 2H2O。由天然产物萃取也可制得。 还可用碳酸氢钠和硫酸反应制备：2NaHCO3+H2SO4→Na2SO4+2H20+2CO2。 在实验室可用氯化钠固体和浓硫酸在加热条件下制取硫酸钠。2NaCl+H2SO4→2HCl↑+Na2SO4 可采用滩田法、机械冷冻法、盐湖综合法。滩田法和机械冷冻法适于加工以Na、Mg、Cl、SO娸为主要成分的海水型盐水及其他各种芒硝矿。因低温下硫酸钠的溶解度急剧变小，根 广州优超化工https://www.doczj.com/doc/0a17282031.html,提供
工艺流程： 反应式 (NH4)2SO4 + H2SO4 (NH4)S2O8 + H2 工艺说明： 由硫酸铵溶液作为阳极液，硫酸溶液作为阴极液，阴、阳极液以确定的流量进入电解槽内电解；经电解后阳极液内含有过硫酸铵，加入硫铵，并通入液氨调节溶液至微碱性，溶液再进入冷却釜内冷却，经冷却后的料液由离心机分离即得到过硫酸铵结晶，母液循环进入电解槽内作为阳极液电解；经电解后的阴极液补充一定的硫酸和水后，直接作为阴极液进入电解槽内电解；过硫酸铵结晶经干燥器干燥后即为成品，经检验合格后即包装。阴极产生的氢气经密闭管道引出后直接排放。 整个工艺过程料液全部循环利用，无任何液体料液的排放，只要合理设计和加强营运过程中的管理，能做到污染物零排放；电解过程中阴极产生的氢气无毒无害，可直接排放或作为能源利用。
过硫酸钠生产工艺流程图： 反应式: (NH4)2S2O8 + 2NaOH Na2S2O8 + 2NH3 + 2H2O 工艺说明: 过硫酸铵和氢氧化钠溶液在密闭反应釜内反应,生成过硫酸钠，并产生氨气，大量的氨气溶于溶液中，溶液经真空连续脱氨，并用吸收液（稀硫酸）吸收，产生副产的硫酸铵，可作为生产过硫酸铵的原料而利用；经脱氨后的溶液进入高效真空浓缩装置中进行高速蒸发浓缩，至一定浓度后放入离心机离心分离，得到过硫酸钠的结晶，而母液经冷却处理后可循环浓缩，母液处理得到的副产品为少量的芒硝，可作为化工原料出售；过硫酸钠结晶经干燥，检验合格后即为成品。 整个过程中无任何废水排放；工艺过程中会产生部分的氨气，由于我们工艺 设计的先进性，使得氨气在减压状态下连续解吸，并用稀酸连续吸收，吸收率达到100%，不生产气体污染，而吸收得到的副产品硫酸铵可作为过硫酸铵生产的原料，完全符合清洁生产的要求。