一、項目概況及要求
1、項目概況：
1.1 項目名稱(chēng)：10萬(wàn)噸/年草酸結晶系統
1.2 項目單位：
1.3 建設地點(diǎn)：
2、項目要求：
2.1 生產(chǎn)方式：連續閃蒸冷卻結晶。
2.2 生產(chǎn)能力：年產(chǎn)10萬(wàn)噸草酸晶體。
二、技術(shù)要求
1 、主要技術(shù)參數
1.1 進(jìn)料參數
原料名稱(chēng) | 草酸（乙二酸）水溶液 |
原料分子式 | C2H2O4 |
進(jìn)料組分 | 草酸C2H2O4：30 %；水： 70% |
進(jìn)料溫度（℃） | 80 |
進(jìn)料壓力（mPa） | 0.4 |
1.2 結晶出料參數
出料產(chǎn)品名稱(chēng) | 草酸晶漿 |
狀態(tài) | 固液混合物 |
含固量 | 草酸晶體C2H2O4·2H2O約40% |
注：草酸產(chǎn)品晶體粒度分布（w%）: ≥1mm 85%，0.5-1mm 15%.
1.3 草酸物性參數：
分子式：HOOCCOOH?2H2O；C2H2O4?2H2O；
性狀：無(wú)色透明結晶或粉末。無(wú)嗅，味酸。常含兩分子結晶水，受熱至100℃時(shí)失去結晶水，成無(wú)水草酸。
常壓水溶液沸點(diǎn)
濃度，g/100g | 10 | 25 | 50 | 75 | 100 |
沸點(diǎn)，℃ | 100.7 | 102 | 104.1 | 106.5 | 109.2 |
穩定性：189.5¡æ分解
溶解情況：易溶于乙醇。溶于水。微溶于乙MI。不溶于苯和LV仿。水溶性 90 g/L(20℃）
水溶液粘度80×10-5Pa?s；比熱容4.2kJ/kg?℃；PH值2~3；
溶解度和飽和濃度表
草酸溶解度（g/100g） | 飽和濃度 | ||
Temperature℃ | g oxalic acid | ·2H2O | 無(wú)水 |
0 | 3.00 | 2.9% | 2.1% |
10 | 6.08 | 5.7% | 4.1% |
20 | 9.52 | 8.7% | 6.2% |
30 | 14.50 | 12.7% | 9.0% |
40 | 21.60 | 17.8% | 12.7% |
50 | 31.40 | 23.9% | 17.1% |
60 | 44.30 | 30.7% | 21.9% |
65 | 54.20 | 35.1% | 25.11% |
70 | 65.00 | 39.4% | 28.1% |
80 | 84.50 | 45.8% | 32.7% |
90 | 119.80 | 54.5% | 38.9% |
特性：在100℃開(kāi)始升華，125℃時(shí)迅速升華，157℃時(shí)大量升華，并開(kāi)始分解。
酸性：草酸的酸性比醋酸（乙酸）強 10000倍，是有機酸中的強酸。其一級電離常數 Ka1=3.5×10-2，二級電離常數 Ka2=4×10-6。具有酸的通性。能于堿發(fā)生中和，能使指示劑變色，能與碳酸根作用放出二氧化碳。
腐蝕性：對皮膚、粘膜有刺激及腐蝕作用，極易經(jīng)表皮、粘膜吸收引起中毒?？諝庵蠫容許濃度為1mg/m3。
三、設備選型及工藝設計
3.1設備選型
根據生產(chǎn)能力要求及草酸的溶解度曲線(xiàn)采用三級“DTB”連續真空制冷降溫工藝。
DTB型結晶器，它是典型的現代工業(yè)連續結晶器，用途更為廣泛，無(wú)論是真空蒸發(fā)，還是真空閃發(fā)降溫或直接接觸冷凍法，它都是很好的連續結晶器。它由加熱室（或冷卻器）、結晶室、循環(huán)泵、立式軸流泵、結晶區、蒸發(fā)區、母液區<擋板>組成。晶體粒度較大，顆粒均勻，表面光潔，不同的產(chǎn)品，晶型特征不一樣，但是一定范圍內，粒徑大小可以調整，這是“DTB”型結晶器突出的特性。“DTB”型結晶器結構設計較為復雜。設計時(shí)要按蒸發(fā)區、結晶區、母液區不同的沉降速度來(lái)設計沉降面積，從而計算出結晶器的直徑。而沉降速度又根據結晶物質(zhì)的特性決定的。一般來(lái)說(shuō)，通流管內上升速度≤1m/s，蒸發(fā)室沉降速度≤0.2m/s，結晶區沉降速度≤0.1m/s，母液區≤0.05m/s。
立式軸流泵的設計是“DTB”結晶器的關(guān)鍵，它屬于大流量、低揚程、低轉速、葉輪直徑大的特殊性軸流泵。它是結晶器的“心臟”，往往結晶粒度的大小與它的設計有著(zhù)密切關(guān)系。
采用三級連續真空制冷降溫工藝有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：
首先，采用三級冷卻，可以減小每級的溫差數值（如果溫差過(guò)大瞬間產(chǎn)生大量晶核，不能形成大顆粒晶體），有利于控制晶核形成數量，獲得較大顆粒，粒度分布均勻的晶體產(chǎn)品。
其次，一級帶有晶體的溶液進(jìn)入二級時(shí)，二級帶有晶體的溶液進(jìn)入三級時(shí)，相當于在二級、三級添加了菌種，有利于培養較大顆粒，粒度分布均勻的晶體產(chǎn)品。
后，按10小時(shí)的養晶時(shí)間設計時(shí)，兩級連續真空制冷降溫的設備比較龐大，對廠(chǎng)房設計、承重、制造、安裝都帶來(lái)不便。因此，我公司推薦選用三級連續真空制冷降溫工藝。
3.2工藝方案
三級真空閃蒸結晶，由用戶(hù)原液儲罐來(lái)的草酸水溶液，經(jīng)結晶進(jìn)料泵輸送至結晶系統。本結晶系統采用三級真空閃蒸，草酸溶液中的水真空閃蒸冷卻，使溶液達到過(guò)飽和程度，析出草酸晶體。
結晶后的晶漿經(jīng)過(guò)稠厚器后去離心機，離心分離出的母液經(jīng)過(guò)升溫消溶細晶后一部分回到結晶系統中循環(huán)使用，多余的母液外排。同時(shí)三級閃蒸出的水蒸氣經(jīng)過(guò)冷凝回收外排。真空泵排出氣體經(jīng)過(guò)確認無(wú)安全隱患后高點(diǎn)放空。
結晶成套設備中設備和管線(xiàn)材質(zhì)采用904L制作，接觸物料的設備（泵、閥門(mén)）過(guò)流部件采用904L，儀表接觸物料的原件采用哈氏合金等防腐性能優(yōu)異的材質(zhì)。由于草酸容易冷卻結晶堵塞管線(xiàn)，在設計配管時(shí)充分考慮了管線(xiàn)清理、沖洗、防堵等問(wèn)題。
