Отделение вакуум-кристаллизации БКПРУ-4 в производстве KCI

Суспензия кристаллизата  перекачивается из одного корпуса в  другой с помощью центробежных насосов  поз.4.2-2G15-17 и 4.2-2G19-21; маточный раствор  перекачивается с помощью пропеллерных насосов поз.4.2-2G08-13.

Внутренняя циркуляция суспензии  в каждом из вакуум-кристаллиза-торов  обеспечивается с помощью пропеллерных циркуляционных насосов поз.4.2-2G01-07. Работа внешних циркуляционных контуров обеспечивается с помощью пропеллерных насосов поз.4.2-2G23-29.

Маточный раствор  из 7 корпуса самотеком поступает в бак поз.4.3-2F01, куда также предусмотрена подача смешанного сильвинитового раствора (смесь шахтного раствора и осветленных сточных вод производства). Из бака поз.4.3-2F01 с помощью насоса поз.4.3-2G01(03) холодный оборотный (маточный) раствор подается на поверхностные конденсаторы для рекуперации тепла растворного пара; часть маточного раствора направляется в отделение растворения для рекуперации тепла галитового отвала.

Процесс кристаллизации хлористого калия из насыщенного раствора на РВКУ сопровождается рекуперацией тепла горячего насыщенного раствора. Вакуум-кристаллизаторы первой части установки, в которых охлаждение насыщенного раствора происходит от 95-97 до ~60 ^оС, а температура растворного пара, с учетом температурной депрессии, составляет от 79-87 до ~52 ^оС, связаны с поверхностными конденсаторами и работают с рекуперацией тепла растворного пара. Растворный пар 1 части вакуум-кристаллизационной установки, конденсируясь в поверхностных конденсаторах, нагревает при этом оборотный (маточный) раствор после последней ступени РВКУ, который последовательно проходит через поверхностные конденсаторы и нагревается от 30-40 ^оС до 65-75 ^оС. Конденсат растворного пара 1 части вакуум-кристаллизационной установки используется в технологическом процессе непосредственно на РВКУ.

Рекуперация тепла  растворного пара второй части РВКУ, в которой охлаждение раствора происходит от ~60 ^оС до 30-40 ^оС, а температура растворного пара, с учетом температурной депрессии, составляет от ~52 ^оС до 24–33 ^оС, нецелесообразна по причине низкой температуры растворного пара. Поэтому конденсация растворного пара второй части установки осуществляется охлаждающей водой в барометрических конденсаторах, и вторая часть установки работает с тепловыми потерями.

Растворный  пар из вакуум-кристаллизаторов поз.4.2-2D01-04 поступает на поверхностные конденсаторы поз.4.2-2Е01-1,2 - Е04-1,2 на нагрев оборотного раствора, подаваемого из поз.4.3-2F01, и проходящего через поверхностные конденсаторы в режиме противотока.

Растворный пар из вакуум-кристаллизатора  поз.4.2-2D04 поступает по паро-воздушной трубе и распределяется на два поверхностных конденсатора поз.4.2-2Е04-1-2. Холодный оборотный (маточный) раствор поступает из бака поз.4.3-2F01 и проходит последовательно сначала поверхностный конденсатор поз.4.2-2Е04-2, затем – конденсатор поз.4.2-2Е04-1.

Конденсат растворного пара из конденсаторов поз.4.2-2Е04-1-2 стекает  в барометрический сборник поз.4.2-2D08-4. Несконденсировавшийся в конденсаторах поз.4.2-2Е04-1-2 растворный пар и воздух удаляются во вторую часть РВКУ, где более глубокий вакуум, и поступают в конденсатор поз. 4.2-2Е05 пятой ступени конденсации.

Растворный пар из вакуум-кристаллизатора  поз.4.2-2D03 поступает по паро-воздушной трубе и распределяется на два поверхностных конденсатора поз.4.2-Е03-1-2. Оборотный раствор поступает из конденсатора поз.4.2-2Е04-1 и проходит последовательно сначала поверхностный конденсатор поз.4.2-Е03-2, затем – конденсатор поз.4.2-Е03-1.

Несконденсировавшийся в конденсаторах поз.4.2-2Е03-1-2 растворный пар и воздух поступают в дополнительный поверхностный конденсатор поз.4.2-Е11. В систему «удаления воздуха» третьей ступени конденсации поступает также несконденсировавшийся во второй ступени пар. Для конденсации растворного пара в поз.4.2-2Е11 подают охлаждающую воду из системы оборотного водоснабжения.    

Конденсат растворного  пара из конденсаторов поз.4.2-2Е03-1-2 и  поз.4.2-Е11 стекает в барометрический  сборник поз.4.2-2D08-3. Несконденсировавшийся растворный пар и воздух из поз.4.2-2Е11 удаляются во вторую часть РВКУ и поступают в конденсатор поз. 4.2-2Е05.

Растворный  пар из вакуум-кристаллизатора поз.4.2-2D02 поступает по паро-воздушной трубе и распределяется на два поверхностных конденсатора поз.4.2-Е02-1-2. Оборотный раствор поступает из конденсатора поз.4.2-2Е03-1 и проходит последовательно сначала поверхностный конденсатор поз.4.2-Е02-2, затем – конденсатор поз.4.2-Е02-1.

Несконденсировавшийся в  конденсаторах поз.4.2-2Е02-1-2 растворный пар и воздух поступают в дополнительный поверхностный конденсатор поз.4.2-Е10. Для конденсации растворного пара в поз.4.2-2Е10 поступает вода, предварительно использованная для конденсации пара в поз.4.2-2Е11.

Конденсат растворного пара из конденсаторов поз.4.2-2Е02-1-2 и поз.4.2-Е10 стекает в барометрический сборник поз.4.2-2D08-2. Несконденсировавшийся растворный пар и воздух из поз.4.2-2Е10 удаляются и поступают в систему «удаления воздуха» третьей ступени конденсации в дополнительный поверхностный конденсатор поз.4.2-2Е11.

Растворный  пар из вакуум-кристаллизатора поз.4.2-2D01 поступает по паро-воздушной трубе и распределяется на два поверхностных конденсатора поз.4.2-Е01-1-2. Оборотный раствор поступает из конденсатора поз.4.2-2Е02-1 и проходит последовательно сначала поверхностный конденсатор поз.4.2- Е01-2, затем – конденсатор поз.4.2-Е01-1 и далее – в баки растворяющего щелока. Температура маточного раствора после рекуперации тепла растворного пара первых четырех ступеней должна составлять 65-75 ^оС.

Несконденсировавшийся в конденсаторах поз.4.2-2Е01-1-2 растворный пар и воздух поступают в дополнительный барометрический конденсатор поз.4.2-Е01-3. Конденсация растворного пара в поз.4.2-2Е01-3 осуществляется водой, предварительно использованная для конденсации пара в поз.4.2-2Е10.

Конденсат растворного  пара из конденсаторов поз.4.2-2Е01-1-2 стекает  в барометрический сборник поз.4.2-2D08-2. Смесь конденсата и воды из конденсатора поз.4.2-Е01-3 стекает в барометрический сборник поз.4.2-2D08-1. Несконденсировавшийся растворный пар и воздух из поз.4.2-2Е01-3 удаляются во вторую часть РВКУ и поступают в конденсатор поз. 4.2-2Е05.

Из барометрических  сборников поз.4.2-2D08-1-4 конденсат  растворного пара первой части вакуум-кристаллизационной установки и слив барометрического конденсатора смешения поз. 4.2-2Е01-3 поступают в бак поз.4.2-2F01, из которого с помощью насоса поз.4.2-2G37(37/1) через систему трубопроводов распределяется:

• в приемный бак РВКУ поз.4.1-2F01, во внешние циркуляционные контуры вакуум-кристаллизаторов, для промывки центрифуг, смотровых стекол, трубопроводов и всей установки в целом, в том числе, для промывки в течение смены центробежных насосов, перекачивающих суспензию кристаллизата из одного корпуса в другой;
• в напорный бак поз.4.2-2D08-5, из которого поступает на сальниковые уплотнения насосов;
• часть конденсата направляется в отделение сушки, где используется для растворения пылевых фракций продукта.

Для обеспечения  работы контрольно-измерительных приборов фирмы Lurgi подается хозяйственно-питьевая вода из напорного бака поз.4.2-2D08-5/1.

Все указанные  потоки воды попадают в технологический  процесс и влияют на водный баланс РВКУ.

Растворный  пар второй части РВКУ (вакуум-кристаллизаторы  поз.4.2-2D05-07) конденсируется в барометрических  конденсаторах: основных поз.4.2-2Е05-07 и дополнительных поз.4.2-2Е08,09.

Растворный пар из вакуум-кристаллизатора поз.4.2-2D05 поступает  по паро-воздушной трубе в барометрический  конденсатор поз. 4.2-2Е05. Для конденсации  растворного пара 7 ступени используют минерализованную воду из системы оборотного водоснабжения. Смесь конденсата и охлаждающей воды из поз.4.2-2Е07 стекает в барометрический сборник поз.4.2-2D10, из которого распределяется в барометрические конденсаторы поз.4.2-2Е06 и 4.2-2Е05. Перелив из сборника поз.4.2-2D10 поступает в барометрический сборник поз.4.2-2D09.

Смесь несконденсировавшегося растворного пара и воздух удаляется  из барометрического конденсатора поз.4.2-2Е07 с помощью эжектора поз.4.2-2G32 и поступает совместно с рабочим паром, подаваемым на эжектор, в дополнительный конденсатор поз.4.2-2Е08.

Растворный  пар из вакуум-кристаллизатора поз.4.2-2D06 поступает по паро-воздушной трубе в барометрический конденсатор поз.4.2-2Е06. Конденсация растворного пара в поз.4.2-2Е06 осуществляется смесью конденсата и охлаждающей воды из поз.4.2-2Е07.

Смесь несконденсировавшегося растворного пара и воздух удаляется  из барометрического конденсатора поз.4.2-2Е06 с помощью эжекторов поз.4.2-2G31-1(2) и поступает совместно с рабочим паром, подаваемым на эжектора, в дополнительный конденсатор поз.4.2-2Е08.

Слив конденсатора поз.4.2-2Е06 стекает в барометрический сборник  поз.4.2-2D09.

Растворный пар из вакуум-кристаллизатора поз.4.2-2D05 поступает  по паро-воздушной трубе в барометрический  конденсатор поз.4.2-2Е05, куда также поступает смесь несконденсировавшегося растворного пара и воздух из 1 части РВКУ. Конденсация растворного пара в поз.4.2-2Е05 осуществляется смесью конденсата и охлаждающей воды из поз.4.2-2Е07. Слив конденсатора поз.4.2-2Е05 стекает в барометрический сборник поз.4.2-2D09.

Смесь несконденсировавшегося растворного пара и воздух удаляется  из барометрического конденсатора поз.4.2-2Е05 с помощью эжектора поз.4.2-2G30 и поступает совместно с рабочим паром, подаваемым на эжектор, в дополнительный конденсатор поз.4.2-2Е08.

Несконденсировавшийся в основных барометрических конденсаторах  растворный пар и воздух нагнетаются  эжекторами поз.4.2-2G30,31-(1,2),32 в дополнительный барометрический конденсатор поз.4.2-2Е08. Для конденсации пара в поз.4.2-2Е08 подают минерализованную воду из системы оборотного водоснабжения. Смесь конденсата и охлаждающей воды из поз.4.2-2Е08 стекает в барометрический сборник поз.4.2-2D09. 

Смесь несконденсировавшегося пара и  воздух удаляется из барометрического конденсатора поз.4.2-2Е08 с помощью эжекторов поз.4.2-2G33-1(2) и поступает совместно с рабочим паром, подаваемым на эжектора, в дополнительный конденсатор поз.4.2-2Е09. Для конденсации пара поз.4.2-2Е09 подают минерализованную воду из системы оборотного водоснабжения. Смесь конденсата и охлаждающей воды из поз.4.2-2Е09 стекает в барометрический сборник поз.4.2-2D09. 

Воздух и остаточный несконденсировавшийся пар из конденсатора поз.4.2-2Е09 водокольцевыми вакуум-насосами поз.4.2-2G34-36 выбрасываются в атмосферу.

В соответствии с нормами технологического режима на эжекторы подается насыщенный водяной пар от РОУ с давлением от 0,4 до 0,6 МПа; температура охлаждающей воды из системы оборотного водоснабжения, поступающей в поз.4.2-2Е07, 08, 09 и поз.4.2-2Е11, не должна превышать

23 ^оС.

Смесь конденсата и охлаждающей  воды из барометрического сборника поз. 4.2-2D09 поступает в отделение оборотной минерализованной воды  для охлаждения.

Отделение оборотной  минерализованной воды включает насосную станцию с камерами холодной и  горячей воды, три вентиляторные градирни и водоводы нагретой и охлажденной воды. Для компенсации потерь минерализованной воды за счет ее расходования в технологическом процессе и брызгоуноса предусмотрена подпитка системы водой из пруда ливневых вод и пресной водой (пром.водой). 

Промывка установки регулируемой вакуум-кристаллизации

При перебоях в  подаче руды, остановках солеотвала и  других аварийных ситуациях, при которых руда в процесс не поступает, установка регулируемой вакуум-кристаллизации переводится на промывку горячим растворяющим щелоком.

В режиме промывки растворяющий щелок после теплообменников по специальному трубопроводу подается в приемный бак РВКУ поз.4.1-2F01; при этом температуру растворяющего щелока снижают до 98-100 ^оС за счет снижения расхода пара на теплообменники.

  Вода, которая при стационарном режиме работы подается во внешние циркуляционные контуры вакуум-кристаллизаторов, переводится на промывку установки.

В режиме промывки продолжается подача пара на эжекторы и охлаждающей воды в барометрические конденсаторы.

При испарении  воды из горячего растворяющего щелока может кристаллизоваться хлорид натрия. Для предотвращения кристаллизации NaCI и снижения качества продукта, в приемный бак поз.4.1-2F01 подают воду (конденсат 1 части РВКУ) из бака поз.4.2-2F01. Расход воды должен составлять ~79 м³/ч на 1000 м³/ч растворяющего щелока.

После возобновления  подачи руды в технологический процесс  промывка установки регулируемой вакуум-кристаллизации завершается. Растворяющий щелок после теплообменников подается на стадию растворения; температуру растворяющего щелока повышают до 114-118 ^оС за счет увеличения расхода пара на теплообменники.

3. Описание основного аппарата

Вакуум-кристаллизаторы  представляют собой закрытые сосуды, работающие под давлением, установленные вертикально на опорах или лапах. Внутренняя поверхность изготавливается из пищевой нержавеющей стали. Материал наружной облицовки - Ст3 или нержавеющая пищевая сталь. Днище сосуда имеет элипсовидную форму. Аппарат снабжен перемешивающим устройством с якорной мешалкой, редуктором, двигателем мощностью от 3-х до 7-ми кВт. Частота оборотов перемешивающего устройства варьируется в пределах 30-60 об/мин. Крышка аппарата делается либо глухая, либо откидная. Емкость снабжается люком для технологического доступа и обслуживания аппарата. Предусмотрено подключение вакуумного насоса.