乳酸鈣濃縮技術(shù)概述

隨著乳酸鈣和乳酸市場需求的增加，國內(nèi)該產(chǎn)品的產(chǎn)量年年攀升。而市場競爭也越來越激烈，如何降低生產(chǎn)成本已成為主要問題。在成本中濃縮的汽耗和物料損失占了極大比例。

乳酸鈣蒸發(fā)器工藝

1、乳酸鈣的物化性能
由于生產(chǎn)工藝路線決定了乳酸鈣溶液中帶有Ca(OH)：Caco。和Cac04等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的存在將造成乳酸鈣溶液的沸點(diǎn)上升，濃縮時汽耗上升。其中的CaS04存在使物料沸點(diǎn)上升尤甚。

上述雜質(zhì)在濃縮過程中將不斷的析出造成蒸發(fā)器加熱管壁結(jié)垢，蒸發(fā)器生產(chǎn)能力下降。因?yàn)檫M(jìn)入蒸發(fā)器的物料必須盡量將雜質(zhì)除去。
由于乳酸鈣在水中的溶解度隨溫度變化很大，特性如下：
50℃               11.827%
60℃               17.0886%
70℃               29.228%
80℃               50.138%

通常蒸發(fā)終點(diǎn)濃度為35%，為防止產(chǎn)品成固體析出，蒸發(fā)未效的溫度不能低于75℃。

必須指出，由于未效均為負(fù)壓，物料的沸點(diǎn)因壓力下降而降低，在采用多效蒸發(fā)濃縮時，必須將效體物料溫度(即物料在未效壓力下的沸點(diǎn))高于物料濃度必需的溫度。以防止乳酸鈣成為固體析出。負(fù)壓下物料的沸點(diǎn)可采用杜林法則計(jì)算獲得。也可經(jīng)實(shí)例獲得。

乳酸鈣蒸發(fā)效數(shù)的確定

為降低汽耗蒸發(fā)一般都采用多效蒸發(fā)。收集各種物料蒸發(fā)數(shù)據(jù)每公斤加熱蒸汽D所能蒸發(fā)的水量w之比W/D近似如下數(shù)據(jù)：
單效                 0．91
雙效                 1．70
三效                 2．50
四效                 3．30
五效                 3．71
由上述數(shù)據(jù)可以看出，蒸發(fā)采用的效數(shù)愈多單位蒸汽蒸出的水量也多。但當(dāng)增加到四效后W/D的增加量已不顯著。由四效增至五效汽耗只下降了10%。

無論效數(shù)多少，在物料蒸發(fā)過程中所傳遞的總熱量是相等的。也就是說無論效數(shù)多少產(chǎn)生能力是相同的。

如三效蒸發(fā)每一效蒸發(fā)器傳遞熱量分別為：
I效                  ql=KlFl△Tl
Ⅱ效               q2=K2F2△T2
Ⅲ效               q3=K3F3AT3

通常各效傳熱面積F相同。若三效總面積為F，傳熱系數(shù)為K1，K2，K3用平均傳熱系數(shù)K均代替則ql+q2+q3=K均F(△Tl+△T2+△T3)--．K均FAT

△T：加熱蒸汽與第三效物料沸點(diǎn)之差

若是單效加熱面積等同于三效蒸發(fā)總面積，則在蒸發(fā)器里總傳熱量q是相等的。

因此在增加蒸發(fā)效數(shù)的同時必須考慮由于多效蒸發(fā)強(qiáng)度(單位加熱面積蒸發(fā)水量)與單效是相同的。為此在增加蒸發(fā)器節(jié)約能耗的同時必須在設(shè)備投資費(fèi)用和折舊與節(jié)能產(chǎn)生的利潤之間取的平衡。同時上述推論是在不計(jì)熱量損失、電耗及假定多效蒸發(fā)的蒸汽壓力足夠的條件下得出的。更重要的是不考慮由于多效蒸發(fā)因在每一效都增加了液柱靜壓，物料沸點(diǎn)上升造成的溫差損失計(jì)算在內(nèi)。

在收集大量數(shù)據(jù)后的數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)論證明，在設(shè)備投資不大(如乳酸鈣蒸發(fā)采用碳鋼制造的蒸發(fā)器時)，建議采用三效或四效蒸發(fā)，可在兼顧占地面積和一次蒸汽壓力的同時進(jìn)行取舍。而對于設(shè)備投資費(fèi)用較大的特殊材料制造的蒸發(fā)器，且介質(zhì)對設(shè)備又腐蝕性較大則建議采用三效蒸發(fā)或效數(shù)更少的蒸發(fā)，如：乳酸濃縮(詳見乳酸濃縮技術(shù)探討作者王泉寬顧仲良)、燒堿濃縮、磷酸濃縮等，否則節(jié)省下來的汽耗費(fèi)用，不足以彌補(bǔ)增加一臺蒸發(fā)器的設(shè)備折舊費(fèi)。

乳酸鈣蒸發(fā)器設(shè)備的選擇

由于在蒸發(fā)過程中有固體物料析出，因此采用管內(nèi)沸騰的蒸發(fā)器如：升膜、降膜蒸發(fā)器；中央循環(huán)管蒸發(fā)器；懸置蒸發(fā)器等，此類蒸發(fā)器物料在加熱管內(nèi)已達(dá)到沸點(diǎn)，水分蒸發(fā)固體物析出極易在管壁上結(jié)垢。
本次乳酸鈣蒸發(fā)器是管外沸騰蒸發(fā)器的一種，強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)蒸發(fā)器，此類蒸發(fā)器物料由于靜壓作用，在離開加熱管后再到達(dá)沸點(diǎn)，固體析出主要在加熱管外，因此不易結(jié)垢。

同時在蒸發(fā)器上采用強(qiáng)制循環(huán)，提高通過加熱管時的流速。既提高了傳熱系數(shù)又使固體不易在加熱管上沉積，這在磷酸行業(yè)得到了充分的證實(shí)，采用強(qiáng)制
循環(huán)蒸發(fā)，設(shè)備生產(chǎn)能力提高20％-30％。

在蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)上，二次蒸汽在離開蒸發(fā)器前必須設(shè)置有效的捕沫裝置。否則汽相帶料，不但會造成物料的損失，而更嚴(yán)重的是帶人物料的二次蒸汽進(jìn)入下一效蒸發(fā)器加熱室會造成加熱管外壁結(jié)垢。因管外清洗困難，造成蒸發(fā)器不可逆轉(zhuǎn)的生產(chǎn)能力下降。

曾經(jīng)在乳酸鈣雙效濃縮裝置上采用了管外沸騰蒸發(fā)器，同時采用強(qiáng)制循環(huán)工藝，總加熱面積80M2，每小時蒸發(fā)水量達(dá)到4．5噸，洗效周期超過20天，由于采用了旋流板捕沫裝置，生產(chǎn)運(yùn)行兩年有余，Ⅱ效蒸發(fā)器并沒有因管外結(jié)垢而生產(chǎn)能力下降。

乳酸鈣蒸發(fā)降低能耗與物料損失
乳酸鈣三效逆流強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)工藝是有效的節(jié)能措施，二次蒸汽的除沫裝置是否合理會直接影響設(shè)備的生產(chǎn)能力和物料損失，必須在設(shè)計(jì)時給予充分重視。為延長洗效周期采用強(qiáng)制循環(huán)的管外沸騰蒸發(fā)器是行之有效的方案。

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