碳酸钾溶液的蒸发工艺与设备选型
碳酸钾生产工艺综述
碳酸钾生产工艺综述谢英惠,张 涵(河北工业大学化工学院,天津 300130)摘 要: 简要介绍了生产碳酸钾各种工艺方法及特点,特别介绍了用天然沸石作为离子交换剂,海水提取制备碳酸钾的新工艺。
该工艺具有原料来源广泛,成本低的特点。
关键词: 碳酸钾;市场;沸石;离子交换中图分类号:T Q131.1 文献标识码:A 文章编号:1673-6850(2008)03-0001-03Revie w of Potassiu m Carbonate Pr oducti onX I E Yinghui,ZHANG Han(School of Che m ical Engineering,Hebei University of Technol ogy,Tianjin 300130,China )Abstract: W e mainly intr oduced the vari ous methods of p r oducing potassiu m carbonate and their characteristics .A ne w method of p r oducing potassiu m carbonate fr om sea water using natural ze 2olite as the mediu m of i on exchange is es pecially intr oduced .I n the technol ogy,the s ource of ra w materials comes fr om a variety of s ources and the costs are cheap.Key words: potassiu m carbonate;market;zeolite;i on exchange收稿日期:2007-11-13作者简介:谢英惠(1958-),男,河北定州人,教授,研究方向为海水资源利用,化工新产品研制等。
溶剂蒸发法使用的仪器
溶剂蒸发法使用的仪器
溶剂蒸发法是一种常用的实验方法，用于从溶液中分离和纯化物质。
下面是使用溶剂蒸发法所需仪器的详细介绍：
1.烧杯：烧杯是用于盛放溶液的容器，通常容量较大，方便溶剂的蒸发。
根据实验需求，可以选择不同材质的烧杯，如玻璃、瓷、聚乙烯等。
2.玻璃棒：玻璃棒在溶剂蒸发法中用于搅拌溶液，促进溶剂的蒸发和混合。
它还可以用于转移溶液，以及在蒸发过程中防止溶液结块。
3.恒温水浴/加热器：恒温水浴或加热器用于保持溶液一定的温度，加速溶剂的蒸发。
根据实验需求，可以选择不同类型的加热器，如电热板、红外加热器等。
4.冷凝器：冷凝器用于将蒸发出的溶剂冷凝回液态，以便收集和进一步处理。
根据实验需求，可以选择不同类型的冷凝器，如直型冷凝器、球型冷凝器等。
5.接收瓶：接收瓶用于收集冷凝后的溶剂，一般选择具有良好密封性能的容器，如锥形瓶、烧瓶等。
6.天平：天平用于称量所需的物质，保证实验的准确性和可重复性。
根据实验需求，可以选择不同类型的天平，如电子天平、机械天平等。
7.计时器：计时器用于记录实验所需的时间，以便控制溶剂蒸发的速度和实验进程。
8.手套箱/通风橱：在处理有害溶剂时，需要使用手套箱或通风橱，以确保实验操作的安全性。
这些仪器是进行溶剂蒸发法所需的基本设备，根据具体的实验需求和条件，可能还需要其他特殊的仪器和设备。
在实验前应详细了解所需仪器的使用方法和注意事项，以确保实验的顺利进行。
碳酸钾生产中除氨新工艺实验研究
ａ ｎ ｄ Ｃ Ｏ２ ， ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｗ ａ ｓ ｔ ｅ ｏ ｆ ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｓ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ａ ｎ ｅ ｗ ａ ｍｍｏ ｎ ｉ ａ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ａ ｌ
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碳酸钾溶液加热蒸干得到
碳酸钾溶液加热蒸干得到碳酸钾溶液加热蒸干是一种常用的方法，用于制备或分离碳酸钾盐。
在这个过程中，溶液中的水分被蒸发掉，而碳酸钾则留在容器中。
首先，我们来了解一下碳酸钾的性质。
碳酸钾的化学式为K2CO3，它是一种白色结晶固体，易溶于水。
碳酸钾具有碱性，可以中和酸性物质。
因此，碳酸钾在实验室和工业中有广泛的应用。
当我们需要大量得到纯净的碳酸钾时，通常会选择将碳酸钾溶液加热蒸干。
这种方法可以有效地去除溶液中的水分，从而得到干燥的碳酸钾。
碳酸钾溶液加热蒸干的步骤如下：1.准备好碳酸钾溶液。
首先，需要将碳酸钾固体加入适量的水中，搅拌均匀，直至完全溶解。
注意，这个溶液通常会呈碱性，因此在操作时需要注意安全措施，避免溅到皮肤或眼睛。
2.将碳酸钾溶液倒入蒸发皿或反应瓶中。
选用的容器应具有良好的热传导性能，以便在加热时均匀受热并有利于水分蒸发。
3.将容器放置在加热设备上进行蒸发。
可以选择使用热板、热水浴或加热器进行加热。
温度的选择要根据实际情况确定，一般来说，较低的温度可以减少溶液溅出，较高的温度则可以加快蒸发速度。
4.注意观察溶液的蒸发过程。
随着加热的进行，溶液中的水分会逐渐蒸发，而碳酸钾则会逐渐沉淀在容器底部。
在蒸发过程中，可以用玻璃棒轻轻搅拌溶液，以促进水分的蒸发和碳酸钾的沉淀。
5.当溶液完全蒸发干燥后，我们就得到了纯净的碳酸钾。
可以用铲刀或刮刀将它从容器中取出，并储存在干燥的容器中，以防止吸湿。
碳酸钾溶液加热蒸干的注意事项：1.加热时要注意安全。
使用适当的加热设备，并避免过高的温度，以防止溶液溅出或爆炸。
2.搅拌要轻柔。
搅拌时要避免剧烈搅拌或机械撞击，以防止溶液溅出或容器破裂。
3.需要保持通风良好。
加热过程中产生的气体可能会有刺激性气味，应确保实验室或操作区域有良好的通风条件。
4.碳酸钾是一种强碱性物质，应注意避免接触皮肤、眼睛等敏感部位。
如有意外溅到皮肤或眼睛，应立即用大量清水冲洗，并寻求医生的帮助。
总之，碳酸钾溶液加热蒸干是一种制备纯净碳酸钾的常用方法。
多效蒸发流程与选型选材
（2）非循环型（单程型）蒸发器
特点：溶液以液膜的形式一次通过加热室，不进行 循环。
优点：溶液停留时间短，故特别适用于热敏性物料 的蒸发；温度差损失较小，表面传热系数较大。
缺点：设计或操作不当时不易成膜，热流量将明显 下降；不适用于易结晶、结垢物料的蒸发。
列文蒸发器的结构如图片所示。这种蒸发器的特点是 在加热室的上部增设一沸腾室。这样，加热室内的溶液由 于受到这一段附加液柱的作用，只有上升到沸腾室时才能 汽化。在沸腾室上方装有纵向隔板，其作用是防止气泡长 大。此外，因循环管不被加热，使溶液循环的推动力较大。 循环管的高度一般为7~8m，其截面积约为加热管总截面积 的200~350%。因而循环管内的流动阻力较小，循环速度可 高达2 ~3m/s。
水平降膜蒸发器更加节能
物料由喷淋系统喷洒 在水平蒸发管上产生 的水膜情况。 水平管降膜的热损失 只有竖管降膜蒸发的 三分之一。
(1)分配器(把液体均匀分配到各加热管中,形成液膜) ①齿形溢流口
②导流棒
③旋液导流器
螺纹导流管
切线进料旋流器
④分配筛板
是利用液体的自流作用进行 分配，它在管板上方方一定距 离水平安装一块筛孔板,筛孔对 准加热管之间的管板，当筛饭 上保持一定液层时，液体从筛 孔淋洒到管板上，液体离各加 热管口距离相等，就沿管板均 匀流散到各管子边沿，成薄膜 状沿管壁下流。
由于生产要求的不同，蒸发设备有多 种不同的结构型式。对常用的间壁传热式 蒸发器，按溶液在蒸发器中的运动情况， 大致可分为以下两大类：
（1）循环型蒸发器 （2）非循环型（单程型）蒸发器
（1）循环型蒸发器
蒸发结晶工艺及设备
蒸发结晶工艺及设备蒸发结晶工艺及设备的另一种表述引言：蒸发结晶工艺及设备是一项在化学工业、制药业以及其他许多领域中广泛使用的过程。
它是通过控制溶液中溶质的浓度，使其超过饱和，从而使溶质结晶出来。
本文将以深度和广度的角度，探讨蒸发结晶工艺及设备的多个方面，包括原理、不同类型的设备以及应用。
一、蒸发结晶的原理蒸发结晶是一种物理化学分离方法，其原理基于溶质在溶液中的溶解度随温度变化的特性。
当溶液中的溶质浓度超过其饱和浓度时，溶质就会结晶出来。
蒸发结晶过程中，通过提高溶液中的溶质浓度，可以实现溶质的结晶分离。
二、蒸发结晶设备的类型及原理1. 单效蒸发器：单效蒸发器是最简单、最常见的蒸发结晶设备之一。
其主要原理是通过加热溶液，使溶剂蒸发，从而提高溶质的浓度。
单效蒸发器通常由加热器、蒸发容器和冷凝器组成。
2. 多效蒸发器：多效蒸发器是一种节能高效的蒸发结晶设备。
它采用了多级蒸发的原理，通过利用前一级蒸发过程产生的蒸汽来加热后一级的蒸发器。
多效蒸发器的优点在于能够利用热量的层层释放，提高能源利用效率。
3. 跌落膜结晶器：跌落膜结晶器是一种高效的蒸发结晶装置，其原理是通过将溶液薄膜流经冷凝器并形成跌落，从而实现溶质的结晶。
跌落膜结晶器具有较小的体积和较高的热传导效率，适用于处理高浓度溶液。
4. 挤出式蒸发器：挤出式蒸发器是一种适用于高粘度溶液的蒸发结晶设备。
其原理是通过将溶液通过螺旋挤出器，使其在高速旋转下均匀分散，从而提高溶质的浓度并促进结晶过程。
三、蒸发结晶工艺的应用领域1. 盐类生产工业：蒸发结晶工艺广泛应用于盐类生产工业，包括氯化钠、硫酸钠等的生产。
通过控制溶液的温度和浓度，可以将盐类从溶液中结晶出来，实现盐类的纯化和分离。
2. 制药工业：蒸发结晶工艺在制药工业中的应用也非常重要。
通过结晶技术，可以从药物合成过程中得到纯净的药物产品。
此外，蒸发结晶还可以用于制备药物晶体以改善药物的溶解性和稳定性。
3. 食品加工工业：在食品加工工业中，蒸发结晶工艺被用于生产糖类产品，如白砂糖和葡萄糖等。
真空碳酸钾法脱硫作业-11级应用化工班学号
目
CONTENCT
录
• 引言 • 真空碳酸钾法脱硫技术原理 • 真空碳酸钾法脱硫工艺流程 • 工程实例与操作要点 • 结论与展望
01
引言
主题简介
真空碳酸钾法脱硫作业是一种常用的化工脱硫技术，通过使用碳 酸钾溶液作为吸收剂，在真空条件下脱除烟气中的二氧化硫。
再生塔一般采用浮阀塔或筛板塔，根据实际情况选择 合适的塔型。
塔内件设计
塔内件包括加热器、再沸器、进料预热器等，需合理 设计以确保再生效果。
操作条件
再生塔的操作温度、压力、液气比等需根据工艺要求 进行优化。
冷凝器与汽提塔设计
01
02
03
冷凝器设计
冷凝器的作用是将再生塔 释放的硫化氢气体冷凝成 液体，需合理设计以实现 高效冷凝。
尾气处理
尾气经过处理后达标排放，确 保符合环保要求。
吸收塔设计
塔型选择
吸收塔一般采用填料塔或空塔 ，根据实际需求选择合适的塔 型。
塔内件设计
塔内件包括液体分布器、填料 、液体再分布器等，需合理设 计以确保吸收效果。
操作条件
吸收塔的操作温度、压力、液 气比等需根据工艺要求进行优 化。
再生塔设计
塔型选择
该化工厂的脱硫装置设计处理能力为每小时处理1000立方米 烟气，采用碳酸钾溶液作为吸收剂，通过循环吸收、再生和 分离等步骤，实
控制碳酸钾溶液的浓度和pH值。根据工 艺要求，保持溶液浓度在一定范围内，并 调节pH值至最佳值，以提高脱硫效率。
定期检查和维护设备。对脱硫装置进行 定期检查，及时发现和解决设备故障， 确保设备的正常运行和延长使用寿命。
03
真空碳酸钾法脱硫工艺流程
年产40万吨碳酸钾蒸发车间设计
河北工业大学毕业设计讲明书姓名：马宏伟学号： 066118院系：化工学院专业：过程装备与操纵工程题目：年产4.0万吨碳酸钾蒸发车间设计指导教师：赵景利教授评阅者：年月日毕业设计中文摘要毕业设计外文摘要目次1、引言 (5)1.1碳酸钾概况 (6)1.2碳酸钾的生产现状 (6)1.3本次工艺设计流程及设备简介 (7)2、工艺流程描述 (11)2.1离子交换法生产碳酸钾简介 (11)2.2碳酸钾的生产工艺流程 (12)3、蒸发工段物料衡算与热量衡算 (13)3.1物料衡算 (13)3.2热量衡算 (13)4、蒸发器加热室结构设计及强度计算 (18)4.1加热室中换热管的排布及壳体直径的计算 (18)4.2Ⅰ效加热室强度计算 (19)5、蒸发器分离室结构设计及强度计算 (24)5.1Ⅰ效分离室尺寸的确定及强度计算 (24)5.2Ⅱ效分离室尺寸的确定及强度计算 (30)5.3Ⅲ效分离室尺寸的确定及强度计算 (35)6、蒸发器有关接管管径的计算 (39)6.1Ⅰ效蒸发器有关接管直径的计算 (39)6.2Ⅱ效蒸发器有关接管直径的计算 (42)6.3Ⅲ效蒸发器有关接管直径的计算 (44)7、预热器的设计 (47)7.1第一预热器的设计 (47)7.2第二预热器的设计 (48)8、大气冷凝器的设计 (49)8.1依照需要选用多孔板冷凝器 (49)8.2所需冷却水量的求取 (49)8.3冷凝器直径D的求取 (49)8.4多孔淋水板的设计 (50)8.5冷凝器的安装要求 (51)9、泵的选型 (52)设计总结 (53)参考文献： (54)致谢 (55)1、引言20世纪90年代，随着世界范围内电视机特不是家用计算机需求的迅猛增加，刺激和推动了碳酸钾生产与市场持续走强，世界各地掀起了新建或扩建碳酸钾装置的热潮。
1995年世界碳酸钾生产能力约为50万吨，产量约30万吨；2000年生产能力约为72万吨，产量5万吨左右。
目前世界碳酸钾要紧生产国家和地区为美国、西欧、中国、日本和韩国。
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刮板式 等。 笔者认为, 适合碳酸钾蒸发的设备 有以下几种: 外加热式、 列文式、 升膜式、 降膜式 以及河北工业大学开发的 L 型蒸发器 [ 3] 等。 目前国内采用的蒸发器型 式主要有升膜式和 L 型, 通过多年的运行实践 , 证明升膜式虽然 适于碳酸钾溶液的蒸发 , 但是 , 由于它是靠管内 高速上升的气流将溶液拉成液膜的, 操作不好 控制 , 只要操作不当 , 往往在管内形不成膜状蒸 发, 而是造成管内沸腾蒸发, 甚至出现干壁蒸发 现象 , 从而造成加热管严重腐蚀, 又由于加热管
22
河
北
化
工
1997 年第 4 期
碳酸钾溶液的蒸发工艺与设备选型
赵景利 由兰池 王金印 田占吉
满城县 074200)
( 河北工业大学 天津市 300130)
摘
( 河北眺山化工厂
要 论述了离子交换法生产碳酸钾时采用的蒸发工艺, 对三效顺流蒸发工艺与三效逆流蒸发工艺进行
了比较。 建议采用三效顺流流程。 对蒸发器型式的选择进行了论述, 建议在三效顺流蒸发器中采用 L 型蒸发器 和降膜蒸发器。 关键词 碳酸钾 离子交换 多效蒸发
[1 ]
妙, 且具备四大优点: 无汽蚀、 无配电、 无土建、 无维修, 建议用户在疏水器密集区的适当位置 不妨尝试这种方式。 综上所述 , 在凝结水的回收系统中 , 回收方 式不能强求一致, 必须灵活使用, 而且回收方案 也必须本着经济实用的原 则。还要清醒认识 到 , 回收冷凝水往往其深层意义上是回收其低 品位热量 , 这也是该领域极具投资价值重要原
考
文
献
李杰道, 等 . 碳酸钾生产中的蒸发与节能技术研究 . 化工
4 天津大学化工原理教研室 . 化工原理 . 天津科学技术出版
冷凝器
腐蚀问题自然就减轻了许多。河北眺山化工厂 使用 L 型蒸发器蒸发碳酸钾溶液 , 运行十年 后证明 : 加热管腐蚀不大 , 是较理想的蒸发设 备。 降膜蒸发器用于碳酸钾溶液的蒸发是较理 想的型式 , 降膜蒸发器是靠溶液自重沿加热管 内壁下降形成膜状 蒸发的 , 容易形成膜状蒸 发。为了防止管内出现干壁现象 , 可在降膜蒸 发器上加一料液自循环装置来调节管内液膜厚 度, 进而达到理想的蒸发效果。 综上所述 , 笔者认为, 在碳酸钾溶液的多效 蒸发中, 降膜蒸发器和 L 型蒸发器均是较理 想的型式 , 若在多效蒸发系统中将降膜蒸发器 和 L 型蒸发器联合使用会更好。 4 结 论 4. 1 离子交换法生产碳酸钾时, 宜采用三效顺 流工艺。 4. 2 在三效蒸发工艺中, 较适宜的蒸发设备是 降膜蒸发器和 用。 L 型蒸发器 , 最好是两者联
碳酸钾是重要的化工原料之一 , 广泛用于 化工、 显像管的玻壳、 制药、 食品、 电焊条、 有色 冶金等行业。目前, 国内生产工艺主要是以氯 化钾和碳酸氢铵为原料的离子交换法。在离子 交换法生产碳酸钾的过程中, 由于离子交换法 中钾离子浓度较低, 需将离子交换液中的大量 水分蒸发掉, 才能满足后面工序的要求。过去 有些小规模厂家采用单效蒸发工序 , 能耗较高, 但在大规模生产中 , 蒸发的能耗 问题尤为突 出。为了节约能源, 提高蒸发技术 , 必须采用多 效蒸发工艺才能达到节能目的。过去曾有人研 究出三效逆流蒸发工艺 , 通过试运行, 效果较 好。但是 , 后来发现第一效蒸发器由于在温度、 压力和浓度均较高的恶劣环境下运行, 设备腐 蚀速度较快。我们针对现存的问题提出了三效 顺流蒸发工艺。
效加热室 , 对 效中的料液进行加热 效蒸发室的二次汽经冷凝器冷凝后去
真空系统。 蒸发器的选型 常用的蒸发器的形式有中央循环管式、悬 降膜式、
[ 4]
筐式、 外加热式、 列文式、 升膜式、 升
4. 3 通过实验和试生产证明节能效果显著。 按 年产 1. 2 万 t 碳酸钾计 , 采用三效顺流蒸发工 艺, 与单效蒸发相比 , 仅节约蒸汽一项, 年经济 效益为 157 万元。 参
因之所在。 参
1 2 1989 张联科主编 . 化工热力学 . 化学工业出版社, 1980
考
文
献
张家荣, 等 . 凝结水回收及疏水阀 . 中国建筑出版社,
注: 本文在撰写过程中得到郭驭骜总工程师的大力支持, 在此 表示感谢。 ( 收稿日期 1997- 10- 31)
赵景利等: 碳酸钾溶液的蒸发工艺与设备选型 来 自锅 炉房 去 氨回 收 工 段 来自离子交换液 挥氨器 去真空系统 去碳化工段 效蒸发器
附图
三效顺流蒸发工艺流程示意图
2. 3 工艺流程简述 浓度为 10% 左右的离子交换液经挥氨器挥 氨后进入 效蒸发器 , 蒸发浓度控制在 10% ; 效出来的溶液靠压力差进入 效蒸发器中的浓度控制在 20% ; 效蒸发器, 效出来的溶
液靠压力差进入 效蒸发器 , 在 效蒸发器内 浓缩到 45% 左右 , 最后用泵将 效完成液打入 碳化工段进行碳化。 来自锅炉房的生蒸汽进入 效蒸发器的加 热室 , 对 效的料液进行加热蒸发 ; 由 效蒸发 室出来的二次汽进入 料液进行加热蒸发 ; 由 汽进入 蒸发 ; 3 效加热室 , 对 效中的 效蒸发室出来的二次
1 引
言
2 蒸发工艺流程 2. 1 工艺流程的确定 从理论上讲 , 三效逆流比三效顺流更合理 , 因为逆流过程中的余热利用较方便。 以前有人[2 ] 对逆流与顺流作过比较计算, 认为两种流程的 汽耗非常相近。在碳酸钾溶液的蒸发中, 曾使 用过三效逆 流和三效顺流两种工艺。实践发 现 : 在逆流流程中 , 由于第 效是在温度、 压力 和浓度都较高的恶劣环境下运行 , 设备腐蚀速 度较快 , 而第 、 效的设备腐蚀不大。为了减 轻第 效蒸发器的腐蚀状况, 宜采用三效顺流 工艺流程, 这样就使得第 效在高温、 低浓度下 运行, 而末效则在低温、 高浓度下运行, 从而缓 解了对设备的腐蚀。所以 , 笔者认为 , 碳酸钾溶 液的蒸发宜采用三效顺流工艺流程。 2. 2 三效顺流工艺流程图 (多久就会腐蚀透。有的工 厂使用的升膜蒸发器, 用不了一年蒸发器就腐 蚀坏了, 因此 , 每年需投资几十万元更换一次新 设备 , 造成极大的浪费。笔者认为 , 升膜式并不 太理想。 L 型蒸发器由于它在结构上把加热区和 沸腾区分开, 从而确保溶液在加热管内不沸腾,
效蒸发器 效蒸发器