CN105797560A - 原硝水脱碱方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了原硝水脱碱方法及其装置，包括以下步骤：（1）将含有碳酸氢钠的原硝水由反应塔上部所设输入管通入反应塔内，同时，将锅炉燃烧后含有氧、二氧化硫的烟气由反应塔中部所设的进烟管通入反应塔内；（2）步骤1所述的原硝水与烟气对流接触反应，反应后的原硝水含碳酸氢根含量为1g/L以下，由输出管流出，去除固体物后进入制硝生产线；脱硫后的烟气中二氧化硫含量为0.2mg/L以下，从排烟管排入大气。装置包括反应塔，所述反应塔顶部连通有排烟管、中部连通有进烟管，下部连通有原硝水输出管，下部连通有第一输入管或和上部连通有第二输入管，原硝水循环管的两端分别连通反应塔上下部。本发明节约了原料、减少了设备投入、降低了生产成本。

Description

原硝水脱碱方法及其装置
技术领域
本发明涉及化工机械领域，具体涉及原硝水脱碱方法及其装置。
背景技术
硫酸钠又名芒硝，高纯度、颗粒细的无水物称为元明粉。元明粉，白色、无臭、有苦味的结晶或粉末，有吸湿性。外形为无色、透明、大的结晶或颗粒性小结晶。主要用于制造水玻璃、玻璃、瓷釉、纸浆、致冷混合剂、洗涤剂、干燥剂、染料稀释剂、分析化学试剂、医药品、饲料等。我国的硫酸钠矿（芒硝矿）主要分为两种：一种为钙芒硝矿；另一种为氯化钠型伴生矿。其中，从氯化钠型伴生矿溶采的原硝水中除硫酸钠外，还含有较高的氯化钠以及一定量的碳酸氢钠，这些碳酸氢钠最终会形成颗粒物，影响元明粉的产品质量，因而需要将原硝水中的碳酸氢钠去除（主要是将其中的碳酸氢根去除），目前做法是在原硝水中加入硫酸，硫酸和碳酸氢钠反应生成硫酸钠，存在的缺陷是，不仅需要耗费大量的硫酸，而且对设备防腐要求较高，企业生产成本高。而目前制硝企业一般都使用锅炉自产蒸汽，采用蒸发析出硫酸钠与氯化钠的方法，燃烧的烟气中含有二氧化硫，烟气在排放前需要进行脱硫处理，并且烟气排出时温度较高，会产生一定程度的热污染，造成了能源浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供原硝水脱碱方法及其装置，克服现有技术在原硝水中加入硫酸脱碱导致企业生产成本高，以及烟气需要进行脱硫处理，并且烟气排出时温度较高导致一定程度的热污染与造成能源浪费的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
原硝水脱碱方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将含有碳酸氢钠的原硝水由反应塔上部所设输入管通入反应塔内，同时，将锅炉燃烧后含有氧、二氧化硫的的烟气由反应塔中部所设的进烟管通入反应塔内；
（2）步骤1所述的原硝水与烟气对流接触反应，反应后的原硝水含碳酸氢根含量为1g/L以下，由输出管流出，去除固体物后进入制硝生产线；脱硫后的烟气中二氧化硫含量为0.2mg/L以下，从排烟管排入大气；
反应方程式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4；2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2。
本发明更进一步改进方案是，步骤1所述原硝水是从矿内溶采的原硝水，或和用原硝水与烟气对流接触反应后进一步用作反应的循环原硝水。
本发明更进一步改进方案是，步骤1所述烟气是经过除尘后的烟气；所述烟气温度高于90℃，原硝水温度高于20℃。
一种用于上述的原硝水脱碱方法的装置，包括反应塔，所述反应塔顶部连通有排烟管、中部连通有进烟管，下部连通有原硝水输出管，下部连通有原硝水第一输入管或和上部连通有原硝水第二输入管，原硝水循环管的两端分别连通反应塔上下部。
本发明更进一步改进方案是，所述第二输入管的出料口位于循环管设于反应塔上部的出料口上方，输出管的进料口位于进烟管下方的液面下，分别高于第一输入管的出料口、循环管设于反应塔下部的连通口；在进烟管上方设有带孔的、交错设置的隔板。
本发明更进一步改进方案是，位于反应塔内的第二输入管、循环管设于反应塔上部的端部设有喷头；所述第二输入管、循环管上分别连通有泵。
本发明更进一步改进方案是，第一输入管、第二输入管分别连通硝水罐。
本发明更进一步改进方案是，第一输入管的出料口、循环管与反应塔下部的连通口分别设置于反应塔下部相对侧，输出管的进料口位于循环管与反应塔下部的连通口同一侧。
本发明更进一步改进方案是，所述输出管连通过滤装置，在输出管与过滤装置之间的连通管上设有泵。
本发明更进一步改进方案是，所述进烟管上设有鼓风机，排烟管设有二氧化硫浓度检测仪。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
一、本发明将含有碳酸氢钠的原硝水由反应塔内的上部向下喷雾，含有二氧化硫的烟气由反应塔内的下部向上升起，使得两者进行充分的接触，由于烟气中含有二氧化硫、氧等物质，因此，碳酸氢钠在氧作用下与二氧化硫反应生成硫酸钠（反应方程式如下：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4；2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2），将原硝水中的碳酸氢根去除（生成有用物质硫酸钠）的同时，将烟气中的污染物二氧化硫去除掉，无需用酸对原硝水进行脱碱处理，也无需添置设备对烟气中的二氧化硫进行处理，节约了原料、减少了设备投入、降低了生产成本。
二、由于原硝水与烟气的充分接触，有效的进行了热交换，不仅提升了原硝水温度，降低了制硝工序的热消耗，而且降低了排入大气的烟气温度，减轻了对环境的热污染。原硝水的温度一般在20℃以上，烟气温度一般在90℃以上。
三、由于原硝水与烟气的充分接触，烟气中的二氧化碳与原硝水中的钙镁离子生成沉淀，进一步减少成品硫酸钠中的杂质，提高了产品质量。
四、本发明在中和塔的下部和上部分别设有原硝水进料管（该两进料管均与原硝水罐连通）。一般情况下，只需开设下部的进料管输入原硝水（利用硝水罐与塔底部的位差流入，不需要增加动力），而塔上部的喷淋用的原硝水则是新增加的原硝水和与烟气接触反应后的液体混合物，即塔底部保持一定的液位，循环管将塔底部的混合液通过动力提升到塔上部喷雾向下与自下而上的烟气进行接触反应。当排出去烟气中二氧化硫含量高时（达不到排放标准），则可关闭下部原硝水进料管，开启上部原硝水进料管，在动力作用下向下喷雾，对经过与混合液交换过的烟气再一次进行接触反应，从而保证烟气达到排放标准。如果没有设上部的进料管，当烟气中含有的二氧化硫达不到排放标准时，则可加大循环管喷雾量。如果没有设下部进料管，只设上部进料管，从两者交换效果而言必定很好（保证排烟中的二氧化硫达到排放标准），但消耗动力。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的主视图。
图3为图1的局部剖视图。
具体实施方式
如图1、图2以及图3所示，原硝水脱碱方法的装置，包括反应塔01，所述反应塔01顶部连通有排烟管06、中部连通有进烟管03，下部连通有原硝水输出管10，下部连通有原硝水第一输入管02或和上部连通有原硝水第二输入管05，原硝水循环管08的两端分别连通反应塔01上下部，所述第二输入管05的出料口位于循环管08设于反应塔01上部的出料口上方，输出管10的进料口位于进烟管03下方的液面下，分别高于第一输入管02的出料口、循环管08设于反应塔01下部的连通口；在进烟管03上方设有带孔的、交错设置的隔板12，位于反应塔01内的第二输入管05、循环管08设于反应塔上部的端部设有喷头11；所述第二输入管05、循环管08上分别连通有泵，第一输入管02、第二输入管05分别连通硝水罐，第一输入管02的出料口、循环管08与反应塔01下部的连通口分别设置于反应塔01下部相对侧，输出管10的进料口位于循环管08与反应塔01下部的连通口同一侧，所述输出管10连通过滤装置09，在输出管10与过滤装置09之间的连通管上设有泵，所述进烟管03上设有鼓风机04，排烟管06设有二氧化硫浓度检测仪07。
以下脱碱过程，按塔体上下部分别设有原硝水进料管，从节约动力角度，以下部原硝水第一输入管02为起始进料方式进行描述。
开启下部原硝水第一输入管02，含有碳酸氢钠的原硝水（在20℃以上均可，在本实例中原硝水的温度为30-40℃）流入塔内，在本实例中原硝水的中的硫酸钠的含量为280-290g/L、氯化钠的含量为20-30g/L、碳酸氢钠的含量为25-35g/L。当原硝水达到设定液面时，关闭下部原硝水第一输入管02，开启循环管08，在泵的作用下液体从循环管08的喷头向下喷雾，同时开启进烟管，将锅炉中含有二氧化硫、氧的热烟气（在90℃以上均可，在本实例中烟气的温度为100-120℃）通入反应塔内，在本实例中烟气中二氧化硫的浓度为1.8-2.2mg/L，所述烟气经过除尘处理。当塔内的循环液中碳酸氢根含量小于1g/L时，开启下部原硝水第一输入管02，开启脱碱原硝水输出管10，两者流量保持一致，达到动态平衡。输出管10将碳酸氢钠含量小于1g/L的脱碱原硝水输送入过滤设备（输出管10上的泵提供动力），除去沉淀物（包括原硝水中的钙镁离子在烟气中二氧化碳作用下生成的沉淀物）后的脱碱原硝水流入常规制硝生产线。经与烟气交换后的脱碱原硝水的温度为50℃左右。经与原硝水交换后的脱硫烟气从排烟管06排出，烟气的温度为50℃左右，二氧化硫的含量为0.2mg/L以下。
当排烟管06排出烟气中二氧化硫的含量高于0.2mg/L以上时，将原硝水第二输入管的泵打开，关闭原硝水第一输入管02，如图所示，循环管08、第二输入管05同时向下喷雾，保证从排烟管06排出的烟气中二氧化硫的含量达到排放标准。
应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.原硝水脱碱方法，其特征在于包括以下步骤：
将含有碳酸氢钠的原硝水由反应塔上部所设输入管通入反应塔内，同时，将锅炉燃烧后含有氧、二氧化硫的烟气由反应塔下部所设的进烟管通入反应塔内；
步骤（1）所述的原硝水与烟气对流接触反应，反应后的原硝水含碳酸氢根含量1g/L以下，由输出管流出，去除固体物后进入制硝生产线；脱硫后的烟气中二氧化硫含量为0.2mg/L以下，从排烟管排入大气；
反应方程式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4；2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2。
2.根据权利要求1所述的原硝水脱碱方法，其特征在于：步骤（1）所述原硝水是从矿内溶采的原硝水，或和用原硝水与烟气对流接触反应后进一步用作反应的循环原硝水。
3.根据权利要求1所述的原硝水脱碱方法，其特征在于：步骤（1）所述烟气是经过除尘后的烟气；所述烟气温度高于90℃，原硝水温度高于20℃。
4.一种用于权利要求1所述的原硝水脱碱方法的装置，其特征在于：包括反应塔（01），所述反应塔（01）顶部连通有排烟管（06）、中部连通有进烟管（03），下部连通有原硝水输出管（10），下部连通有原硝水第一输入管（02）或和上部连通有原硝水第二输入管（05），原硝水循环管（08）的两端分别连通反应塔（01）上下部。
5.根据权利要求4所述的用于原硝水脱碱方法的装置，其特征在于：所述第二输入管（05）的出料口位于循环管（08）设于反应塔（01）上部的出料口上方，输出管（10）的进料口位于进烟管（03）下方的液面下，分别高于第一输入管（02）的出料口、循环管（08）设于反应塔（01）下部的连通口；在进烟管（03）上方设有带孔的、交错设置的隔板（12）。
6.根据权利要求4或5所述的用于原硝水脱碱方法的装置，其特征在于：位于反应塔（01）内的第二输入管（05）、循环管（08）设于反应塔上部的端部设有喷头（11）；所述第二输入管（05）、循环管（08）上分别连通有泵。
7.根据权利要求4或5所述的用于原硝水脱碱方法的装置，其特征在于：第一输入管（02）、第二输入管（05）分别连通硝水罐。
8.根据权利要求4或5所述的用于原硝水脱碱方法的装置，其特征在于：第一输入管（02）的出料口、循环管（08）与反应塔（01）下部的连通口分别设置于反应塔（01）下部相对侧，输出管（10）的进料口位于循环管（08）与反应塔（01）下部的连通口同一侧。
9.根据权利要求4所述的用于原硝水脱碱方法的装置，其特征在于：所述输出管（10）连通过滤装置（09），在输出管（10）与过滤装置（09）之间的连通管上设有泵。
10.根据权利要求4所述的用于原硝水脱碱方法的装置，其特征在于：所述进烟管（03）上设有鼓风机（04），排烟管（06）设有二氧化硫浓度检测仪（07）。
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