CN104477944B - 一种从氯碱工业淡盐水中制取元明粉工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从氯碱工业淡盐水中制取元明粉的工艺，其包括膜法脱除硫酸根、冷冻结晶、芒硝回溶、升温硫酸钠再结晶、无水硫酸钠分离、干燥等程序；其有益效果在于：充分利用淡盐水料液特性以及硫酸钠?氯化钠盐水的溶解特性，使芒硝转化为元明粉。全程处理能耗极低，有效的将氯碱脱除硫酸根装置中产生的副产品芒硝转化为有价值的元明粉。

Description

一种从氯碱工业淡盐水中制取元明粉工艺

技术领域

本发明涉及一种制取元明粉工艺，具体涉及一种从离子膜烧碱淡盐水中制取元明粉工艺。

背景技术

氯碱工业中广泛使用离子膜电解饱和盐水的方法来制取烧碱和氯气，对进入离子膜电解槽的盐水，严格要求盐水各项杂质含量不能超过专业离子膜制造商的建议值。硫酸根作为盐水杂质离子的一种，其进入电解槽中的含量一般控制在7g/l以内，国内绝大多数企业均采用淡盐水掺盐再补卤水或盐的方式来配制饱和盐水，由于掺盐或者补入的卤水中含有一定的硫酸根离子，因此系统内带入了硫酸根，为了避免硫酸根离子的累积，平衡系统内硫酸根并使盐水的各项指标合乎进入离子膜电解槽的条件，需要经过一、二次精制的过程(除去盐水中其他各项杂质离子的过程)

对于盐水精制过程中硫酸根的脱除，国内多数企业采用先进的膜处理工艺，获得了十分好的效果，经过膜处理后的透过液中硫酸根含量仅为1g/l，与卤水或者掺盐后，盐水中硫酸根含量完全能达到入离子膜电解槽的要求。对膜处理的浓缩液处理，少数企业直接将浓缩液排走至晒盐池，部分企业将膜法浓缩液送去已有的盐硝联产装置去处理，多数企业采用冷冻法分离将硫酸根以芒硝的形态分离出来。外排浓缩液或者将浓缩液送去硝盐联产的企业，多数都是具有卤水资源或者是具有生产原盐能力的企业，在浓缩液的处理上可以利用原有的原盐生产装置，但是氯碱工业中多数企业都是外购卤水或者原盐，且出于资源再回收和环保要求，多数采用冷冻法分离浓缩液，对多数采用冷冻法的企业来说，淡盐水膜法脱除硫酸根的过程产生大量副产品芒硝，芒硝(分子式Na2SO4·10H2O)作为含有十个水分子的硫酸钠晶体，相比同等含量的元明粉(分子式Na2SO4)，质量体积增大，且产品的价值大大降低，元明粉作为工业无机盐的一种，应用较为广泛且具有一定的市场价值，而芒硝产品市场价值几乎没有，且芒硝堆积滞销，长期堆放易出现风化现象并产生粉尘，并对周围环境产生影响，特别是容易对建构筑物产生较强的腐蚀性，同时芒硝还容易随雨水流失对地面造成腐蚀。

国内将芒硝制取为元明粉普遍采用全溶法蒸发结晶方式将芒硝转化为元明粉，蒸发是高耗能的相变过程，无论采用多效蒸发、闪蒸还是更节能的机械压缩蒸发，将芒硝转化为元明粉的过程均是一个能源相对高消耗的过程。多效蒸发消耗了高昂的蒸汽能源，机械压缩蒸发消耗的是大量电能，而且对于含有高浓度氯化钠的浓缩液而言，全溶蒸发过程中需要选择耐高浓度氯离子腐蚀的材料，因此蒸发设备投资巨大，而机械压缩蒸发因其昂贵的压缩机与较大的换热面积，决定了更加庞大的设备投资。因此从将膜法冷冻方式的芒硝转化为元明粉的工艺因其设备的投资与运行的成本上来说，传统的工艺路线有着极其不经济的部分，而本处理工艺在膜法冷冻法处理淡盐水的基础上，以极小的设备投入并且几乎不增加运行成本的前提下，将芒硝转化为元明粉。

发明内容

针对现有技术对氯碱工业淡盐水采用膜法冷冻法脱除硫酸根工艺的不足，本发明的目的在于充分利用淡盐水料液特性以及硫酸钠-氯化钠盐水的溶解特性，使芒硝转化为元明粉。在增加很少的设备投资以及几乎不增加运行成本的前提下，不但将氯碱脱除硫酸根装置中产生的副产品芒硝转化为有价值的元明粉，而且优化了整个淡盐水膜法冷冻系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

a、将75—80℃淡盐水预先经过冷却器降温，经过膜过滤装置，膜分离出浓缩液与透过液，透过液作冷源经冷却器使淡盐水降温后，送出系统工艺界区；

b、将步骤a中经膜分离后的浓缩液送入结晶器2中，同时进入结晶器2中还有来自结晶器1中产生的芒硝晶浆，控制结晶器2内的结晶温度为20℃；

c、步骤b中结晶器2的上浮结晶清液自流至结晶器1，结晶器1中的结晶清液经过冷水机组的制冷循环将冷量带入结晶器1中，控制结晶器1内的结晶温度为0℃，结晶器1中因温度降低，产生十水硫酸钠的结晶体，部分结晶清液送去膜系统前；

d、将步骤c中结晶器2的晶浆液送去结晶器3中，同时进入结晶器3的还有部分75—80℃的淡盐水，结晶器3中的结晶清液返送回膜系统前，控制结晶器3内的结晶温度为40℃；

e、将步骤d中结晶器3的晶浆液送去结晶器4中，同时进入结晶器4的还有盐水槽的盐水，结晶器4中的晶浆液分离后得到半成品芒硝，经干燥装置后得到产品元明粉。控制结晶器4内结晶温度为60℃；

f、步骤e中结晶器4的结晶清液自流至盐水槽，盐水槽中添加氯化钠的盐保持盐水饱和，盐水槽的上浮清液送去与系统75—80℃的淡盐水经预热器换热升温后送至结晶器4；

本发明还可以通过以下技术方案进行优化：

所述步骤a中，使用透过液作为冷流体与75—80℃淡盐水换热降温。

所述步骤b中，浓缩液与芒硝晶浆进入结晶器2，并保持结晶器内结晶温度20℃。

所述步骤c中，20℃结晶器2的上浮清液自流至0℃结晶器1。

所述步骤d中，结晶器2中的晶浆液与部分75—80℃的淡盐水进入40℃结晶器3。

所述步骤e中，晶浆液分离采用‘旋液分离器增稠—离心机分离’方式。

所述步骤f中，结晶器4中的上浮清液自流至盐水槽，盐水槽上浮清液进入结晶器4之前，与75—80℃淡盐水预热至65—70℃。

本发明所阐述的从氯碱工业淡盐水中制取元明粉的工艺，其有益效果在于：充分利用淡盐水料液特性以及硫酸钠-氯化钠盐水的溶解特性使芒硝转化为元明粉。在增加很少的设备投资以及几乎不增加运行成本的前提下，不但将氯碱脱除硫酸根装置中产生的副产品芒硝转化为有价值的元明粉，而且优化了整个淡盐水膜法冷冻系统。

本发明的方法，充分的利用上了淡盐水的特性，出电解槽的淡盐水温度在70—80℃，在进入膜系统之前，需要将温度降低至35℃左右，35℃左右浓缩液进入冷冻系统时的需要的冷冻系统制冷量大，而将75—80℃淡盐水的温度混合带入结晶器中，不需要新的热源输入给系统。同时淡盐水是氯化钠—硫酸钠的盐水体系，由于同离子效应，硫酸钠的溶解度比单一的硫酸钠水溶液中的溶解度减小，同时随着氯化钠的浓度增大，硫酸钠的溶解度减小，在40℃时，随着温度的升高，硫酸钠的溶解度也呈现减小的趋势。本发明工艺中充分的利用上了淡盐水料液与淡盐水膜法浓缩液的特性，在低温下结晶产生芒硝，将芒硝的结晶物回溶后提温提浓，利用温度增大以及随着氯化钠浓度增大，硫酸钠溶解度减小的特性，在60℃温度下将硫酸钠再结晶分离出来。全过程中没有额外的能源输入，仅仅需要很少的转料泵的能源以及制成成品时需要的干燥系统。

附图说明

图1是原有氯碱工业离子膜烧碱淡盐水膜法冷冻系统的流程框图；

图2是本发明淡盐水膜法冷冻流程图。

Claims (2)

1.一种从氯碱工业淡盐水中制取元明粉的工艺，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a、将75—80℃淡盐水预先经过冷却器降温，经过膜过滤装置，膜分离出浓缩液与透过液，透过液作冷源经冷却器使淡盐水降温后，送出系统工艺界区；

b、将步骤a中经膜分离后的浓缩液送入结晶器2中，同时进入结晶器2中还有来自结晶器1中产生的芒硝晶浆，控制结晶器2内结晶温度20℃；

c、步骤b中结晶器2的上浮结晶清液自流至结晶器1，结晶器1中的结晶清液经过冷水机组的制冷循环将冷量带入结晶器1中，控制结晶器1内结晶温度为0℃，结晶器1中因温度降低，产生十水硫酸钠的结晶体，部分结晶清液送去膜系统前；

d、将步骤c中结晶器2的晶浆液送去结晶器3中，同时进入结晶器3的还有部分75—80℃的淡盐水，结晶器3中的结晶清液返送回膜系统前，控制结晶器3内结晶温度40℃；

e、将步骤d中结晶器3的晶浆液送去结晶器4中，同时进入结晶器4的还有盐水槽的盐水，结晶器4中的晶浆液分离后得到半成品芒硝，经干燥装置后得到产品元明粉，控制结晶器4内的结晶温度60℃；

f、步骤e中结晶器4的结晶清液自流至盐水槽，盐水槽中添加氯化钠的盐保持盐水饱和，盐水槽的上浮清液送去与系统75—80℃的淡盐水经预热器换热升温后送至结晶器4。

2.如权利要求1所述的从氯碱工业淡盐水中制取元明粉的工艺，其特征在于，所述步骤a中，使用透过液作为冷流体与75—80℃淡盐水换热降温。