专有技术推介：连续高温晶法制造高纯硫酸锰工程设计技术--湖南化工设计院有限公司

　　1.技术来源

　　本专有技术来源于湖南化工设计院有限公司自有的工艺及相关设备专利技术。

　　2.基本原理及工艺过程

　　连续高温结晶电池级硫酸锰制备方法，其原理是利用硫酸锰在一定温度区间内其溶解度随温度升高而降低的特点，其特征在于：连续进料，连续出料。前置工段过来的精制硫酸锰溶锰含量180g/l，经预热器利用回收热量预热至120度左右进入加热器，再利用8公斤新鲜蒸汽加热至150-160度区间进入高温高压结晶釜加热，高温高压结晶釜用少量的蒸汽使温度维持在150-160度让晶体长大，在此过程中溶液处于饱和状态，不断有硫酸锰晶核形成，并逐渐长大成硫酸锰晶体，硫酸锰溶液在结晶釜中的平均停留时间为1小时，绝大部分结晶形成硫酸锰晶体向下沉降，下部溶液比重达1.6以上，当固含量达60%后从结晶釜底部排出，经固液分离得到硫酸锰晶体。高温母液和上清液用于预热硫酸锰的进料回收热量。高温高压主结晶器运行温度160℃，压力0.62MPa(绝压)，进离心机物料浓度为液固比约为1.2：1(体积比)，62—66波美度，离心机母液锰含量120克/升，母液量大约为每吨产品0.5-0.7立方。生产过程中通过控制结晶温度来控制杂质析出量，通过控制结晶晶种量来调节晶体粒度。硫酸锰连续高温结晶温升曲线如下图。

　　3.技术特点及技术水平

　　3.1技术特点

　　一种连续高温结晶法制造电池级硫酸锰生产工艺，其特征在于：一般的溶质随着温度的升高溶解度增大，而硫酸锰的溶解度在 27℃以上随温度升高而溶 解度降低，温度 30℃时，硫酸锰的溶解度是 62.9g，当温度达到 200℃时，硫酸锰的溶解度 只有 0.7g，在高温下进行固液分离，得到固体硫酸锰。具体操作是先将硫酸锰溶液连续泵入预热器中，利用母液连续预热，预热后的溶液连续进入特殊的高温高压结晶釜内，结晶釜用蒸汽加热维持在 150-160℃，在此过程中由于溶液处于过饱和状态，不断有硫酸锰晶核形成，并逐渐长大形成硫酸锰晶体，停留一段时间后溶液中的硫酸锰绝大部分结晶成了硫酸锰晶体向下沉降，达到一定固含量后从结晶釜底部锥体定量排出，经固液分离得硫酸锰固体。母液(上清液) 从结晶器上部排出，经预热器回收热量后返回制液。

　　根据物料结晶性质及高纯硫酸锰除杂要求，高温结晶系统相比传统的多效蒸发，除杂效果好、能耗低、占地小。同时我们在系统设计上采取了一系列优化措施，使系统运行经济、连续、稳定。

　　本项目利用连续高温结晶生产电池级硫酸锰，使电池级硫酸锰生产装置在投资、安全性能、产能、能耗等方面都比现有技术领先很多。其母液、上清液、闪蒸汽全部回收利用，热利用率高，能耗低，处理吨硫酸锰溶液的蒸汽消耗量在 0.08 吨/吨左右，相比普通蒸发器效率提高10倍以上，系统运行电力约60千瓦，基本与国内外多效蒸发工艺水平相当，但相比投资更省，能耗更低。

　　本装置为国内外首套电池级高纯硫酸锰连续高温结晶装置，解决了电池级硫酸锰大规模生产过程中蒸发结晶的难题，既做到了连续生产，又提高了产品质量减少了能耗。

　　3.2技术水平

　　该技术与同行业主要电池级硫酸锰生产商相比投资更省、能耗更低，为公司带来了很好的经济效益，取得了显著的社会效益。且该技术自投产以来，一直平稳运行，达产达标。

　　4. 能源消耗及节能减排状况

　　该技术与同行业主要电池级硫酸锰生产商相比能耗更低，产品质量可达到行业一等品要求。本装置生产废水主要来自高温蒸发结晶闪蒸冷凝液和硫酸锰离心母液，都可返回前段制浆、制液回用，废水零排放。

　　5. 技术应用条件及应用实例

　　5.1应用实例

　　应用实例见下表。

　　6.经济效益

　　传统的蒸发结晶采用的是蒸发水份，这样在产量比较小的时候显现不出来能源的成本在里面的比例，但是随着硫酸锰的产量增加、能源价格高涨，就明显的感觉到能源成本太高，基本上得到一吨一水硫酸锰需要蒸发掉约3吨的水，如果采用单效蒸发，生产一吨产品需要消耗蒸汽量约为3.25吨，多效蒸发则需要消耗蒸汽量约为1.2吨。蒸汽价格按300元/吨计算，则只蒸汽一项的成本最高可达975元;如果采用间歇高温结晶，不需蒸发水份，生产一吨产品需要消耗蒸汽量约为0.8吨，蒸汽成本240元，但是难以进行大规模生产;如果采用连续高温结晶器来进行蒸发，也不需蒸发水份，则每吨产品的蒸汽消耗减少到0.45吨，蒸汽成本135元，同时可以进行大规模生产。

　　经以上对比可知该技术与同行业主要电池级硫酸锰生产商相比能耗更低，为公司带来了很好的经济效益，取得了显著的社会效益。且该技术自投产以来，一直平稳运行，达产达标。

(来源：中国石油和化工勘察设计协会)