氯化銨干燥和冷卻系統的制作方法

本實用新型涉及一種氯化銨干燥和冷卻系統。

背景技術：

氯化銨，例如作為采用聯堿工藝進行純堿生產時的產物，通常由氨和含氯的鹵水產生，鹵水也含有來自上游工藝鏈的其它離子，如鈉離子和碳酸氫離子。氯化銨工藝通常包含冷卻結晶、機械脫水、以及作為主要工藝步驟的熱力干燥和冷卻，以獲得便于儲存、裝袋和裝運的干燥氯化銨。

一般采用過濾離心機進行機械脫水，用對流干燥機和冷卻機對經過機械脫水的氯化銨進行熱力干燥和冷卻。通常，它們是流化床干燥機和流化床冷卻機，所述流化床干燥機和流化床冷卻機利用用于傳熱(干燥和冷卻)的、浸入流化層的換熱器表面。與純用對流干燥和冷卻相比，流化床技術向廢氣流提供的氣體量更低，因此通常更節能。

聯堿工藝的氯化銨冷卻結晶生產的氯化銨晶體通常懸浮在母液鹵水中，鹵水母液包含氯化銨、其它銨鹽、氯化鈉和溶入水中的氨。機械脫水后，這些副產品組分通常以3％至15％的比例粘附在氯化銨晶體上。脫水過程中洗滌濾餅有可能減少粘附的雜質，但不能足夠有效地保證干燥過程中氨氣和二氧化碳排放的顯著減少。此外，通常會因氯化銨在水中的高溶解度而帶來明顯的氯化銨產品損失。

隨后的熱力干燥過程確可除去晶體內的水分和氨水中的氨。此外，通過干燥機內高溫態下的銨鹽(例如碳酸銨)的熱分解，釋放二氧化碳、水和氨氣。

用這種方法，通過熱力干燥過程中的排氣流，氨氣和二氧化碳被大量排放到大氣中。盡管通過酸性洗滌器的洗滌過程可以在一定程度上除去氨氣。但是洗滌過程的效率有限，且需要與其他物質進行酸性反應，酸性反應不可避免產生需要進一步處理的廢水排污。此外，排氣流中的二氧化碳被稀釋，并被排至大氣。

技術實現要素：

因此，本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種氯化銨干燥和冷卻系統，該氯化銨干燥和冷卻系統能夠將干燥機排氣中不希望出現的固體和氣體化合物捕獲并轉化成固體、液體和氣體副產品。這些副產品可以被回收利用，并在其它生產過程中(例如在聯堿工藝中)被重復利用。該氯化銨干燥和冷卻系統能夠明顯降低氨和二氧化碳的排氣量。

上述技術問題通過一種如下所述的氯化銨干燥和冷卻系統加以解決。該氯化銨干燥和冷卻系統包括：干燥機，在該干燥機內，濕氯化銨被加熱至工藝溫度，產生水蒸氣，并在銨鹽熱分解中釋放氨，水和二氧化碳；冷卻機，該冷卻機被設計用于冷卻已完成干燥的氯化銨，得到干氯化銨產品；其中，該氯化銨干燥和冷卻系統集成有第一吸收裝置，所述第一吸收裝置被設計用于捕獲所述干燥機的排氣流中的固體和氣體混合物并將它們轉化成固體、液體和氣體的副產品，其中，該氯化銨干燥和冷卻系統包括用于干燥的氣體系統，所述干燥機和所述第一吸收裝置包含在所述用于干燥的氣體系統內，其中，所述第一吸收裝置的排氣被供給回所述干燥機以形成所述用于干燥的氣體系統內的氣體循環。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述干燥機和所述冷卻機中的至少一個是對流式的或接觸式的，或者是對流式和接觸式之間的混合形式。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述干燥機和冷卻機中的至少一個是配設有浸入流化產品層的換熱器的流化床。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述第一吸收裝置是布置在所述干燥機下游的冷凝器，所述冷凝器被設計成適于回收氨和二氧化碳的濕式回收裝置。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述冷凝器被設計為適于同時起到洗滌器的作用。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述氯化銨干燥和冷卻系統還包括布置在所述干燥機和所述冷凝器之間的單獨的洗滌器。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述氯化銨干燥和冷卻系統還包括在所述干燥機下游布置在所述冷凝器上游的第一除塵裝置，所述第一除塵裝置被設計成適于回收來自所述干燥機的微粒的干式回收裝置。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述第一除塵裝置為單獨的袋式過濾器或者單獨的旋風分離器或者以任意方式串、并聯的若干旋風分離器與若干的袋式過濾器的組合。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述用于干燥的氣體系統還包括用于壓縮循環氣體的一個或多個風機。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，在所述冷凝器的下游，在所述干燥機之前布置有用于加熱循環氣流的加熱器。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述氯化銨干燥和冷卻系統包括汽提裝置，該汽提裝置被設計用于除去來自氯化銨生產流的微粒之間容積內的氨、表面吸附的氨以及毛細管吸附的氨，并且是所述冷卻機之外的獨立裝置。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述氯化銨干燥和冷卻系統包括汽提裝置，該汽提裝置用于除去來自氯化銨生產流的微粒之間容積內的氨、表面吸附的氨以及毛細管吸附的氨，并且是所述冷卻機的組成部分。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述氯化銨干燥和冷卻系統還包括用于冷卻的氣體系統，所述汽提裝置被包含在所述用于冷卻的氣體系統內。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述用于冷卻的氣體系統還包括布置于所述冷卻機下游的第二除塵裝置。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述用于冷卻的氣體系統內還布置有用于壓縮循環氣體的一個或多個風機。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述用于冷卻的氣體系統為開放式系統或循環系統。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，所述冷卻機為接觸式的，用于冷卻的氣體在流經所述氯化銨干燥和冷卻系統之后直接進入大氣或經過吸收處理后進入大氣。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，該氯化銨干燥和冷卻系統還包括提供受控的沖洗氣體流的裝置，所述沖洗氣體流由水蒸氣、二氧化碳、氨、氮氣、空氣中的一種或含有水蒸氣、二氧化碳、氨、氮氣、空氣中的幾種的混合物組成，或者由空氣與水蒸氣、二氧化碳、氨、氮氣中的一種混合而成，或者由水蒸氣、二氧化碳、氨、氮氣中的幾種的混合物與空氣混合而成。

根據本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，在經過所述汽提裝置后，所述沖洗氣體流被供給至所述用于干燥的氣體系統內或作為過量氣體在第二吸收裝置中被處理。

圖1示出了帶有固體、液體和氣體副產品回收的氯化銨干燥和冷卻系統的原理圖。該氯化銨干燥和冷卻系統包括：干燥機，在該干燥機內，濕氯化銨被加熱至工藝溫度，產生水蒸氣并在分解反應中產生氨和二氧化碳；冷卻機，該冷卻機被設計用于冷卻已完成干燥的氯化銨，得到干氯化銨產品。該氯化銨干燥和冷卻系統還包括用于干燥的氣體系統，所述用于干燥的氣體系統內包括干燥機、第一除塵裝置、第一吸收裝置。濕氯化銨被供給到干燥機，在此，干燥機2是帶有浸入式換熱器的流化床干燥機，但是也可以采用任何其它形式的干燥機。氯化銨在干燥機2內被加熱至工藝溫度，水分被蒸發，分解反應中產生的氨和二氧化碳被稀釋，進入干燥機排氣流。干燥機排氣流隨后經過在第一除塵裝置內進行的干態除塵和在第一吸收裝置內進行的濕式除塵。在此，第一吸收裝置被設計用于捕獲所述干燥機的排氣流中的固體和氣體混合物并將它們轉化成固體、液體和氣體的副產品。然后，一部分又循環回到干燥機內，而另一部分未循環的氣體則作為過量氣體排出。在干燥機內的氯化銨完成干燥之后，將其輸送到冷卻機內進行冷卻，從而獲得干氯化銨產品。

應當理解，在圖1所示原理圖中，用于干燥的氣體系統內包括了第一除塵裝置，但根據工藝條件的不同，在吸收裝置之前布置這樣的除塵裝置并不是必需的。因此，也可以在一種變形的實施形式中設計一種僅包括干燥機和吸收裝置的用于干燥的氣體系統。

另外，在圖1所示原理圖中，干燥后的氯化銨被輸送到冷卻機內進行冷卻。冷卻機的類型和型號在此可以任意地選擇。常見的對流式、接觸式和其兩者的混合形式的冷卻機都能夠被用于實施本實用新型的技術方案。在采用對流式冷卻機進行冷卻時，該冷卻機處于用于冷卻的氣體系統內，而此用于冷卻的氣體系統可以是其中有循環氣體的閉環的氣體系統，也可以是排氣直接進入大氣或經過處理后進入大氣的開放式氣體系統。在采用接觸式冷卻機進行冷卻時，由于接觸式冷卻機的工作本身不需要引入氣體。因此，該冷卻機就不再處于一個用于冷卻的氣體系統內。

如圖1所示，上述的干態除塵(第一除塵裝置的功能)主要回收循環氣體中的固體微粒，而濕式除塵(第一吸收裝置的功能)則去除循環氣體中的銨鹽、其它鹽、溶解氨、溶解二氧化碳、水。

附圖說明

圖1示意地示出了帶有固體、液體和氣體副產品回收的氯化銨干燥和冷卻系統的原理圖；

圖2示意地示出了圖1所示氯化銨干燥和冷卻系統的一種優選實施形式，其帶有輸入到干燥機和/或冷卻機的氣體系統內的沖洗氣體。

具體實施方式

圖2示出了帶有輸入到干燥機和/或冷卻機的氣體系統內的沖洗氣體的氯化銨干燥和冷卻系統。

該氯化銨干燥和冷卻系統包括：干燥機，在此是帶有浸入式換熱器的流化床干燥機；在該干燥機內，濕氯化銨被加熱至工藝溫度，水分被蒸發，分解反應中產生的氨和二氧化碳被稀釋，進入干燥機排氣流；冷卻機，該冷卻機被設計用于冷卻已完成干燥的氯化銨，得到干氯化銨。在此，干燥機是帶有浸入式換熱器的流化床干燥機，但是也可以采用任何其它形式的干燥機。

另外，有多種方式能夠制備本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統所需的氯化銨原料。在圖2所示實施例中，本實用新型的氯化銨干燥和冷卻系統所需的氯化銨原料(濕氯化銨)通過離心機制備，所述離心機用于對氯化銨懸浮液進行機械脫水以得到濕氯化銨濾餅，過濾離心機1可配有或不配濾餅沖洗。濾餅被直接地送入干燥機2或通過輸送機后送入干燥機2。

如圖2所示，氯化銨干燥和冷卻系統還包括分開的用于干燥的氣體系統和用于冷卻的氣體系統；其中，所述用于干燥的氣體系統內包括干燥機、第一除塵裝置，其中，所述干燥機對來自所述離心機的離心脫水產物進行干燥，所述第一除塵裝置被設計成適于回收從所述干燥機帶入所述閉環氣體系統的微粒的干式回收裝置。干燥機排氣流內攜帶的氯化銨微粒基本上在所謂的干態除塵步驟被排除。通常使用旋風分離器和/或袋式過濾器作為用于干態除塵的第一除塵裝置3。

類似于對圖1的解釋說明，盡管在圖2所示實施例中，用于干燥的氣體系統內包括了第一除塵裝置，但在吸收裝置之前布置這樣的除塵裝置并不是必需的。本領域技術人員完全可以根據工藝條件的不同提出不含第一除塵裝置的其它變型實施例。

該氯化銨干燥和冷卻系統還集成有第一吸收裝置，所述第一吸收裝置被設計用于捕獲所述干燥機的排氣流中的固體和氣體混合物并將它們轉化成固體、液體和氣體的副產品，在此其包括洗滌器5和冷凝器6。

洗滌器5執行所謂的濕式除塵步驟。洗滌器5可以是冷凝器6的集成部件，也可以是獨立于冷凝器6的另外部件。在洗滌器5為另外的獨立部件的情況下，尤其有利于實現這樣的次工藝目標：僅將洗滌器5用作氯化銨的最大預濃縮裝置來溶解干態除塵步驟后剩余的微粒排放。

冷凝器6至少部分地使用循環的再冷卻液體運行，并用于去除干燥機2 內氣相的蒸發水分。液體的再冷卻是為了去除冷凝熱、去除氣化物的溶解熱、以及去除冷凝器6內的氣體和固體。使用冷卻水和/或冷凍水完成再冷卻。

冷凝器6同時起到二氧化碳和氨的吸收器的作用，主要除去氣體回路中的氨。冷凝器/吸收器可是單級式或多級式的。

氣體回路內二氧化碳的分壓力越高，通過冷凝器/吸收器的氣相和固相的運行溫度越低，則離開冷凝器/吸收器進入過量氣體和/或干燥機的氨氣濃度就越低。

在這種實施形式中，冷凝器/吸收器的排氣的一部分成為循環至干燥機2 的循環氣流，而余下的未循環氣流則被受控地排放至過量氣體流，以便進行進一步的處理。

可選的是，冷凝器/吸收器輸出的循環氣流在第二風機7中被進一步壓縮。通常，在作為流化氣體再次進入干燥機2之前，上述循環氣流在一個間接氣體加熱器8內被加熱至容許的或可能的熱氣溫度。

離開干燥機2的干氯化銨通過一個汽提裝置除去產品中大部分的氨。汽提裝置的運行采用非活性氣體，諸如二氧化碳、氮氣、空氣、低濃度水蒸氣和低濃度氨。汽提裝置的任務是交換來自微粒間容積以及表面和毛細管吸附的氨。在該實施形式中，汽提裝置是冷卻機9的組成部分，冷卻機9在閉環氣體系統內運行。

在另外的變型實施例中，冷卻機9亦可以設計成處于開放氣體系統內，此時，經過冷卻機冷卻的氣體被直接排放到大氣中或在經過吸收處理(例如在經過一個類似第三吸收裝置的吸收裝置內)后直接排放到大氣中。

在此，冷卻機9是配有浸入式換熱器的流化床冷卻機，采用冷卻水或冷凍水或其它冷卻劑運行。冷卻機9的排氣流在微粒除塵步驟被凈化微粒，第二除塵器10是旋風分離器和/或袋式過濾器。一個或多個第三風機11用于再壓縮冷卻機9的流化氣體。

與上文所述類似，圖2所示實施例中的冷卻機也可以在其它變型實施例中有上述流化床冷卻機之外的多種選擇，換熱方式無論是對流式、接觸式，還是任何兩者的混合形式均可。

冷卻的氯化銨產品從冷卻機9中排出，用于進一步儲存和加工。

在此，受控的沖洗氣流用于在干燥機和/或冷卻機氣體系統內實現所希望的工藝條件。在此實例中，選擇二氧化碳作為受控的沖洗氣流，也可使用空氣、氮氣、二氧化碳或這幾種氣體的任何混合物。使用此類混合物是希望減少冷卻和/或干燥氣體系統內二氧化碳的分壓力。

尤其在純堿廠，選用二氧化碳作為受控的沖洗氣流是有利的，因為主工藝流中就有可用的二氧化碳。同樣，在聯堿工藝廠，主工藝流也有可用的氮氣。

沖洗氣體被作為用于清洗袋式過濾器的壓縮氣體引入干燥和冷卻氣體回路。如果需要的沖洗氣體比通過袋式過濾器引入的更多，則所需要的氣體量優選引入冷卻機氣體回路，以便在冷卻器9自身內實現氨稀釋/汽提的最大效果。

來自冷卻機9的過量氣體被引入干燥機氣體回路(如圖2所示)，或者直接被再加入到所在工廠的二氧化碳循環或氮氣循環中，或任選地在再加入所在工廠的二氧化碳循環或氮氣循環前在另外獨立的吸收器內被處理(圖2 中未示出)，或在所選工藝條件允許的情況下被直接排入大氣。

干燥機氣體系統的過量氣體是富含二氧化碳或富含氮氣，但氨含量少。可進一步在第二吸收器12內減少氨含量，或直接地再加入所在工廠的二氧化碳循環。

作為替代技術方案，干燥機2和冷卻機9的氣體回路的過量氣體被排至大氣。根據冷凝器和第二吸收器12的工藝條件和溫度，如果氨含量低可直排，否則進一步處理后直接排入大氣。

本實用新型的系統中的除塵裝置，無論是在用于干燥的氣體系統還是在用于冷卻的氣體系統中使用的，都可以有多種替代的實施形式，例如，單獨的袋式過濾器、單獨的旋風分離器、串聯的若干旋風分離器、并聯的若干旋風分離器、以任意方式串、并聯的若干旋風分離器與單獨的袋式過濾器的組合。

本實用新型的風機用于促進氣體在回路中的運動并克服氣體系統內產生的壓降。它也同樣可以有多種不同的變型實施形式。首先，可以在用于干燥的氣體系統和/或用于冷卻的氣體系統內僅布置一臺風機，也可以在其中布置多臺風機，這些風機可以處于氣體回路的任意位置。其次，盡管出于提高氨吸收率的考慮優選將風機布置在冷凝器/吸收裝置之前，但這樣的步驟會導致較高的電力消耗。因此，如圖2所示地在冷凝器前后兩個位置分別布置風機就成為了一種效率和成本的優選折衷。

本實用新型的用于干燥的氣體系統和用于冷卻的氣體系統被設計為閉環氣體系統，實現了對環境的最大限度的保護。但是應當注意到，首先，本實用新型中所謂的閉環氣體系統并不是100％的封閉，仍然允許沖洗氣體的流入和過量氣體的流出，只不過沖洗氣體和過量氣體的量與氣體系統的總氣體流的氣體含量相比非常微不足道而已。其次，在汽提裝置是冷卻機之外的單獨部件的情況下，汽提裝置可以使用沖洗氣體，而沖洗氣體在攜帶氨離開汽提裝置之后會被供給到所述用于干燥的氣體系統或在單獨的步驟中得到吸收處理。此時，由于大部分氨被汽提裝置移除，因而冷卻機氣體系統可以是開放系統，此時能夠布置多于一個風機。另外，在采用單獨的汽提裝置且冷卻機是接觸式的情況下，無需用于冷卻的氣體系統，也無需如上所述布置在用于冷卻的氣體系統內的風機和/或干式除塵裝置。

本領域技術人員應當理解，上述系統可能有若干個變型，以適應不同的現場工藝條件和專用工藝裝置內次目標的優先次序。

以上記載了本實用新型的優選實施例，但是本實用新型的精神和范圍不限于這里所公開的具體內容。本領域技術人員能夠根據本實用新型的教導而做出更多的實施方式和應用，這些實施方式和應用都在本實用新型的精神和范圍內。本實用新型的精神和范圍不由具體實施例來限定，而由權利要求來限定。

附圖標記列表

1 離心機

2 干燥機

3 第一除塵裝置

4 第一風機

5 洗滌器

6 冷凝器

7 第二風機

8 加熱器

9 冷卻機

10 第二除塵裝置

11 第三風機

12 第二吸收裝置

A 濕氯化銨

B 干氯化銨

C 固體微粒回收

D 銨鹽、其它鹽、溶解氨、溶解二氧化碳、水

E 氯化銨溶液

F 清洗液

G 氯化銨懸浮液

H 沖洗氣體