一種全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置的製作方法

2023-12-05 19:34:51 2

專利名稱：一種全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業制鹼技術領域，具體涉及一種全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼
>J-U ρ α裝直。
背景技術：
制鹼工業生產的燒鹼、氫氣、氯氣、鹽酸等是基礎的化工原料。現有燒鹼製造工藝大體上分為隔膜法和離子膜法。與隔膜法相比，離子膜法制鹼具有純度高、能耗低、汙染低等優點而被廣泛採用。目前，離子膜法燒鹼生產工藝中，電解槽要求進料鹽水氯化鈉的濃度在305 315g/L，電解槽對其它雜質也有嚴格的控制要求，如鈣、鎂、鋇、鐵等金屬離子的總質量分數低於2X10 — 8，硫酸根含量低於5 g/L，碘離子濃度低於O.1ppm等。離子膜法制鹼通常採用添加固體鹽的方法製造飽和鹽水，有少部分企業採用多效真空蒸發濃縮的方法濃縮滷水和淡鹽水，從而使鹽水中的氯化鈉濃度達到305 315g/L。添加固體鹽的工藝流程是化鹽一一次鹽水精製一二次鹽水精製一離子膜電解槽電解生產燒鹼、氫氣、氯氣，淡鹽水(行業對氯化鈉濃度在200 g/L左右的鹽水的俗稱)脫氯後返回化鹽工序。化鹽除了淡鹽水外，還有滷水、純水和其它水。無論是單獨添加固體鹽或固體鹽和滷水一起添加以使鹽水中的氯化鈉濃度達到305 315g/L左右，其原料的成本都是比較高的。多效真空蒸發濃縮的工藝流程是齒水一次精製一齒水二次精製一脫氯淡鹽水與精製齒水混合一多效真空蒸發器濃縮一離子膜電解槽電解生產燒鹼、氫氣、氯氣等。常用的多效真空蒸發滷水濃縮設備體積大、佔地面積大、末效蒸汽被吸收後再利用的機會低，造成大量的熱能損失，能耗過高。而且，利用生蒸汽作為蒸發的熱源，需要配套鍋爐等設備，造成的汙染大。另外，現有離子膜法制鹼工藝中去除硫酸根多數採用有毒有害的BaC12法，汙染大、成本高、淨化質量難控制；而鹽水中的碘離子卻較少被去除，若鹽水中的碘離子濃度超出離子膜的要求時，容易產生不溶的高碘酸鹽沉積在離子膜上，長期運行會造成碘的累積，導致電解槽電流效率下降，同時影響離子膜的使用壽命。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服上述現有技術的缺陷，提供一種全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置，用其制鹼的成本少、能耗低且設備使用壽命長。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置，其特徵在於包括順次連接的滷水反應槽1、沉澱池2、樹脂塔3、納濾膜設備4、調節池5、鈦板換熱器6、機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統7、離子膜電解槽8、真空脫氯塔9和除碘器10，還包括與滷水反應槽I連接的加藥系統11，所述納濾膜設備4的透過液出口與調節池的入口連接，所述機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統7的出口與尚子膜電解槽8的陽極室連接。滷水的高價金屬離子在滷水反應槽I中與加藥系統11加入的燒鹼一純鹼發生化學反應產生沉澱；在沉澱池2中，上清液的高價金屬離子含量較低，進入樹脂塔3中高價金屬離子被樹脂塔中的樹脂交換，進一步降低了滷水的雜質金屬離子含量；接著滷水的硫酸根離子被截留在納濾膜設備4的納濾膜上，透過液的硫酸根離子含量極低，使得滷水的各種離子的含量符合進入離子膜電解槽8的要求；而後滷水再與淡鹽水混合調節，通過鈦板換熱器6預熱升溫；再通過機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統7蒸發濃縮，使得滷水變為飽和的鹽水，符合進入離子膜電解槽8的要求；飽和鹽水在離子膜電解槽8的陽極室中電解，離子膜電解槽8的陰極室通入純水，離子膜允許陽極室的Na+離子通過且進入陰極室，而阻止陽極室的Cl-和陰極室的OH—等陰離子通過，通過電解作用，在陰極室中產生燒鹼和氫氣，在陽極室中產生氯氣；經離子膜電解槽8的陽極室電解後，鹽水中氯化鈉含量逐步降低，成為淡鹽水(氣化納含量200g/L左右)，淡鹽水移出後在真空脫氣塔9中脫氣；最後在除鵬器10中除去碘離子，防止碘離子濃度超標造成離子膜電解槽的離子膜產生破壞，除碘後的淡鹽水與通過樹脂塔的齒水混合，循環利用。優選地，還包括置於沉澱池2和樹脂塔3之間的管式薄膜過濾器，所述管式薄膜過濾器的入口與沉澱池的出口連接，所述管式薄膜過濾器的出口與樹脂塔的入口連接。 優選地，所述管式薄膜過濾器的薄膜為聚四氟乙烯濾膜。優選地，所述納濾膜設備4設二級納濾膜或三級以上的納濾膜，根據進料滷水硫酸鈉的濃度和濃縮液中硫酸鈉的濃度來決定是否採用多級分離濃縮，若濃縮液的硫酸鈉濃度不高，則再進行一次納濾膜分離濃縮，使得濃縮液中的硫酸鈉接近飽和狀態。降低透過液中硫酸根的含量，有利於進一步保護離子膜電解槽的離子膜及生產效率。優選地，還包括與納濾膜設備的濃縮液出口連接的冷凍脫硝系統，納濾膜分離後的濃縮液含有大量的硫酸根離子，為提高原料的利用率、減少浪費，將納濾膜分離後的濃縮液送至冷凍脫硝系統中生產芒硝。優選地，所述除碘器10的出口還與調節池5的入口連接，經除碘器10處理後得到的淡鹽水進入調節池5，與調節池5中的滷水混合，再次進入機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統濃縮制飽和鹽水，減少了原料的浪費，提高產率。優選地，所述除碘器10的出口也可以與納濾膜設備4的入口連接，經除碘器10處理後得到的淡鹽水再通過納濾膜設備4分離去除硫酸根離子，重新循環利用。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是經過沉澱池、樹脂塔、納濾膜設備、鈦板換熱器、機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統的處理後進入離子膜電解槽的滷水各種雜質含量低，有效保護離子膜電解槽的離子膜，延長設備的使用壽命；另外，採用機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統大大降低了蒸發濃縮的能耗，而且不產生汙染。

圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
下面通過具體實施例子對本實用新型作進一步詳細說明。請參照圖1，本實用新型的全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置包括順次連接的滷水反應槽1、沉澱池2、樹脂塔3、納濾膜設備4、調節池5、鈦板換熱器6、機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統7、離子膜電解槽8、真空脫氯塔9和除碘器10，還包括與滷水反應槽I連接的加藥系統11。所述樹脂塔3填充了螯合樹脂，可以對高價金屬離子進行離子交換。所述納濾膜設備4的透過液出口與調節池的入口連接，所述機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統7的出口與離子膜電解槽8的陽極室連。本實用新型的工作原理如下滷水的高價金屬離子在滷水反應槽I中與加藥系統11加入的燒鹼一純鹼發生化學反應生成沉澱；在沉澱池2中，上清液的高價金屬離子含量較低，進入樹脂塔3中高價金屬離子被樹脂塔中的樹脂交換，進一步降低了滷水的高價金屬離子含量；接著滷水的硫酸根離子被截留在納濾膜設備4的納濾膜上，透過液的硫酸根離子含量極低，使得滷水的各種雜質離子的含量符合進入離子膜電解槽8的要求；而後滷水再與淡鹽水混合調節，通過鈦板換熱器6預熱升溫；再通過機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統7蒸發濃縮，使得滷水變為飽 和的鹽水，符合進入離子膜電解槽8的要求；飽和鹽水在離子膜電解槽8的陽極室中電解，離子膜電解槽8的陰極室通入純水，離子膜允許陽極室的Na+離子通過且進入陰極室，而阻止陽極室的Cl-和陰極室的OH—等陰離子通過，通過電解作用，在陰極室中產生燒鹼和氫氣，在陽極室中產生氯氣；飽和鹽水在離子膜電解槽8的陽極室電解後，氯化鈉含量不斷降低，當氯化鈉濃度降低到200g/L左右時(又名淡鹽水)將被移出電解槽，淡鹽水移出後在真空脫氯塔9中脫去游離氯；最後在除碘器10中除去碘離子，防止碘離子濃度超標對離子膜電解槽的離子膜產生破壞，除碘後的淡鹽水與通過樹脂塔的滷水混合，循環利用。在優選方案中，本實用新型還包括置於沉澱池2和樹脂塔3之間的管式薄膜過濾器，所述管式薄膜過濾器的入口與沉澱池的出口連接，所述管式薄膜過濾器的出口與樹脂塔的入口連接。滷水經過化學沉澱後，上清液中仍存在一些小顆粒，經過管式薄膜過濾器過濾淨化後，降低了雜質的含量。所述管式薄膜過濾器的薄膜優選為聚四氟乙烯濾膜。在優選方案中，所述納濾膜設備4設二級納濾膜或三級以上的納濾膜，根據進料滷水硫酸鈉的濃度和濃縮液中硫酸鈉的濃度來決定是否採用多級分離濃縮，若濃縮液的硫酸鈉濃度不高，則再進行一次納濾膜分離濃縮，使得濃縮液中的硫酸鈉接近飽和狀態。降低透過液中硫酸根的含量，有利於進一步保護離子膜電解槽的離子膜。進一步的優選方案中，本實用新型還包括與納濾膜設備的濃縮液出口連接的冷凍脫硝系統(圖未示)，納濾膜分離後的濃縮液含有大量的硫酸根離子，為提高原料的利用率、減少浪費，將納濾膜分離後的濃縮液送至冷凍脫硝系統中生產芒硝。進一步的優選方案中，所述除碘器10的出口還與調節池5的入口連接，經除碘器10處理後得到的淡鹽水進入調節池5，與調節池5中的滷水混合，進入機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統濃縮制飽和鹽水，減少了原料的浪費，提高產率。所述除碘器10的出口也可以與納濾膜設備4的入口連接，經除碘器10處理後得到的淡鹽水再通過納濾膜設備4分離去除硫酸根離子，重新循環利用。上述實施例僅為本實用新型的優選實施方式，不能以此來限定本實用新型的保護範圍，本領域的技術人員在本實用新型的基礎上所做的任何非實質性的變化及替換均屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置，其特徵在於包括順次連接的滷水反應槽(I)、沉澱池(2)、樹脂塔(3)、納濾膜設備(4)、調節池(5)、鈦板換熱器(6)、機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統(7)、離子膜電解槽(8)、真空脫氯塔(9)和除碘器(10)，還包括與滷水反應槽(I)連接的加藥系統(11)，所述納濾膜設備(4)的透過液出口與調節池的入口連接，所述機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統(7)的出口與離子膜電解槽(8)的陽極室連接。
2.如權利要求1所述的全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置，其特徵在於還包括置於沉澱池(2)和樹脂塔(3)之間的管式薄膜過濾器，所述管式薄膜過濾器的入口與沉澱池的出口連接，所述管式薄膜過濾器的出口與樹脂塔的入口連接。
3.如權利要求2所述的全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置，其特徵在於所述管式薄膜過濾器的薄膜為聚四氟乙烯濾膜。
4.如權利要求1所述的全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置，其特徵在於所述納濾膜設備(4)設二級納濾膜或三級以上的納濾膜。
5.如權利要求1所述的全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置，其特徵在於還包括與納濾膜設備的濃縮液出口連接的冷凍脫硝系統。
6.如權利要求1所述的全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置，其特徵在於所述除碘器(10)的出口還與調節池(5)的入口連接。
7.如權利要求1所述的全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置，其特徵在於所述除碘器(10)的出口還與納濾膜設備(4)的入口連接。
專利摘要本實用新型公開了一種全滷水機械蒸汽再壓縮法制鹼裝置，其包括順次連接的滷水反應槽、沉澱池、樹脂塔、納濾膜設備、調節池、鈦板換熱器、機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統、離子膜電解槽、真空脫氯塔和除碘器，還包括與滷水反應槽連接的加藥系統，所述納濾膜設備的透過液出口與調節池的入口連接，所述機械蒸汽再壓縮循環蒸發系統的出口與離子膜電解槽的陽極室連接。與現有技術相比，採用本實用新型制鹼的成本少、能耗低且設備使用壽命長。
文檔編號C25B1/46GK202849553SQ201220474968
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者莫新來, 莫明光, 陳勝利, 何睦盈, 譚子斌, 覃濤 申請人:廣州新普利節能環保科技有限公司