多效蒸发在利用氧化铁黑滤液生产硫酸铵工艺中的应用研究

摘要

硫铵在工业上应用十分广泛,一般为白色或浅灰黄色颗粒。易溶于水,不溶于乙醇、丙酮、氨,易潮解,主要用作肥料,适用于各种土壤和作物,还可用于纺织、皮革、医药等方面。食用硫酸铵由工业硫酸铵加入蒸馏水溶解后,加入除砷剂和除重金属剂进行溶液净化,过滤,蒸发浓缩,冷却结晶,离心分离,干燥制得。多效蒸发作为一种蒸发方式,在许多工业领域中都有应用,但较少应用于硫铵的生产。采用多效蒸发可以充分利用热能,即通过蒸发过程中,二次蒸汽的再利用,以减少生蒸汽的消耗,从而提高了蒸发装置的经济性。四川攀枝花雅鑫颜料有限公司在生产氧化铁黑的过程中,产生大量的含铁硫酸铵废液和洗涤废水,如果将铁、硫酸根、铵等离子回收净化、过滤、蒸发浓缩、分离、再浓缩、最后进行干燥制得硫酸铵晶体,将对氧化铁黑生产过程的节能减排起到重要的作用。论文首先对多效蒸发理论进行研究,参考国内外多效蒸发的应用情况,并将多效蒸发与其他形式的蒸发进行了比较。研究表明,多效蒸发较其它的蒸发形式节能。其次对多效蒸发应用在硫酸铵生产过程的可行性进行了分析。在对多效蒸发的性能进行理论分析过程中,综合考虑多方面影响因素,对最佳效数的选择进行了讨论。另外,本文对多效顺流蒸发系统的热力性能进行了热力设计与计算,应用C语言进行了编程。通过对多效顺流蒸发系统与多效逆流蒸发系统的选择,四效顺流和三效顺流系统的对比研究,并结合四川攀枝花雅鑫颜料有限公司氧化铁黑生产工艺的实际情况,根据多效蒸发工艺的特点,将多效蒸发应用在回收氧化铁黑滤液中的硫酸铵工艺中,在充分考虑节能措施的基础上,对多效蒸发系统的选择进行了讨论,对传统多效蒸发系统进行了改进;同时对多效蒸发系统中的真空泵的选择和应用;硫酸铵晶体的干燥方案进行了论述;最后对采用多效蒸发系统回收氧化铁黑滤液中的硫酸铵的经济效益和社会效益进行了分析。

目录

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 问题的提出及研究的目的意义

1.1.1 节能减排现状与意义

1.1.2 工业节能

1.1.3 利用氧化铁滤液副产硫酸铵的可行性

1.2 多效蒸发发展现状

1.2.1 多效蒸发理论

1.2.2 国内发展多效蒸发应用状况

1.2.3 多效蒸发与其它形式的蒸发的主要区别

2 多效蒸发的性能理论分析

2.1 多效蒸发最佳效数的选择及其影响因素

2.2 多效蒸发数学模型及系统优化

2.2.1 多效蒸发数学模型

2.2.2 系统优化

3 多效蒸发的热力设计与计算

3.1 多效蒸发热力计算

3.2 多效蒸发计算程序设计

4 多效蒸发在利用氧化铁黑滤液生产硫铵工艺中的应用

4.1 合成氧化铁黑及其副产硫酸铵滤液净化处理

4.2 硫酸铵滤液及其净化处理

4.3 蒸发系统方案选择

4.3.1 顺流或逆流方案的选择

4.3.2 蒸发效数的选择

4.3.3 四效顺流降膜蒸发系统流程及选型核算

4.3.4 三效顺流降膜选型及流程

4.4 硫酸铵滤液的预浓缩

4.4.1 回用硫酸铵滤液作为硫酸亚铁溶解用水，有效提高硫酸铵原始浓度

4.4.2 利用滤液余温，采用冷却塔进行蒸发提浓

4.4.3 用硫铵滤液作为蒸发结晶系统末效乏汽冷却水，再利用冷却塔进行浓缩

4.5 最佳方案选择

4.6 真空泵的选择和应用

4.7 硫酸铵的干燥方案

4.8 经济效益分析和社会效益分析

5 结论

致谢

参考文献

附录