CN105819401A - 一种lng冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺 - Google Patents

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Abstract

一种LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，取含氯化钠、硫酸镁、硫酸钙、氯化钾、溴化钠、氯化镁的海水或者工业废水为原料，进行淡化处理，得到淡水和浓盐水；将浓盐水采用空气吹出法生产溴和脱溴浓盐水；向脱溴浓盐水中加入烧碱、纯碱生产氢氧化镁、碳酸钙和精卤；将精卤采用LNG冷能冷冻生产十水硫酸钠和脱硫母液，冷冻温度为‑4‑‑30℃；将脱硫母液采用90‑150℃高温蒸发生产氯化钠和制盐母液，氯化钠送至近海沉箱填地造陆工艺；将制盐母液在20‑60℃低温蒸发生产氯化钾和钾盐母液，钾盐母液循环至精卤中。本发明具有工艺流程和冷能利用合理，产品附加值提高，生产成本和能耗低的特点，可以适应大规模海水淡化。

Description

一种LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺
技术领域
本发明属于无机化工技术领域，特别是一种LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺。
背景技术
海水利用已经成为许多沿海国家解决淡水短缺问题、促进经济社会可持续发展的重大战略措施。目前，我国海水利用的主要领域：一是海水直接利用，即以海水为原水，直接替代淡水作为工业用水和生活用水；二是海水淡化，即利用海水脱盐生产淡水；三是海水化学资源的综合利用，即从海水中提取化学元素、化学品及深加工等。已知的以含盐、硫酸镁、硫酸钙、氯化钾、溴素、氯化镁等组分的海水为原料生产淡水及浓盐水，兑卤法生产盐、硫酸镁、氯化钾、溴素和氯化镁工艺，是一种海水化学资源的综合利用工艺，然而该工艺存在工艺流程长，热能利用不合理，蒸汽消耗高，生产成本高，不能适应大规模海水淡化的问题。因此，上述方法生产盐、硫酸镁、氯化钾、溴素和氯化镁的工艺方法经济性和适应性都比较差。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，其利用LNG冷能，有利于降低投资、能耗和成本，可以解决现有工艺经济性差和适应性的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，它包括下列步骤：
A.取含氯化钠、硫酸镁、硫酸钙、氯化钾、溴化钠、氯化镁的海水或者工业废水为原料，进行淡化处理，得到淡水和浓盐水；
B.将该浓盐水采用空气吹出法生产溴和脱溴浓盐水；
C.向该脱溴浓盐水中加入烧碱、纯碱生产氢氧化镁、碳酸钙和精卤；
D.将精卤采用LNG冷能冷冻生产十水硫酸钠和脱硫母液，冷冻温度为-4--30℃；
E.将该脱硫母液采用90-150℃高温蒸发生产氯化钠和制盐母液，该氯化钠送至近海沉箱填地造陆工艺；
F.将该制盐母液在20-60℃低温蒸发生产氯化钾和钾盐母液，该钾盐母液循环至步骤D中的精卤中。
进一步的，所述步骤A中的淡化处理是采用LNG冷能冷冻所述原料，冷冻温度为-4--30℃。
进一步的，所述原料中各组分含量为：NaCl 0.1-50g/l、KCl 0.1-50g/l、NaBr0.1-5.0g/l、MgSO4 0.1-50g/l、CaSO4 0.1-5.0g/l、MgCl2 0.1-50g/l。
进一步的，所述原料中各组分含量为：NaCl 20-40g/l、KCl 0.5-1.0g/l、NaBr0.1-0.2g/l、MgSO4 2.0-4.0g/l、CaSO4 1.3-2.6g/l、MgCl2 3.0-6.0g/l。
进一步的，所述浓盐水中各组分含量为：NaCl 40-280g/l、KCl 1.0-7.0g/l、NaBr 0.2-1.4g/l、MgSO4 4.0-28.0g/l、CaSO4 0.6-5.2g/l、MgCl2 6.0-48.0g/l。
进一步的，所述脱溴浓盐水中各组分含量为：NaCl 40-280g/l、KCl1.0-7.0g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、MgSO4 4.0-28.0g/l、CaSO4 2.6-5.2g/l、MgCl26.0-48.0g/l。
进一步的，所述精卤中各组分含量为：NaCl 40-280g/l、KCl 1.0-7.0g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 4.0-28.0g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l。
进一步的，所述脱硫母液中各组分含量为：NaCl 40-280g/l、KCl 1.0-7.0g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.0-2.0g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l。
进一步的，所述制盐母液中各组分含量为：NaCl 200-180g/l、KCl240-330g/l、Na2SO4 50.0-55.0g/l；所述钾盐母液中各组分含量为：NaCl280-300g/l、KCl 120.0-180.0g/l、Na2SO4 50.0-80.0g/l。
进一步的，所述步骤A中的淡化处理是采用热蒸馏法或反渗透法进行海水淡化。
本发明的有益效果是：本发明具有工艺流程和冷能利用合理，产品附加值提高，生产成本和能耗低的特点，可以适应大规模海水淡化。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提供一种LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，它包括下列步骤：
A.取含氯化钠、硫酸镁、硫酸钙、氯化钾、溴化钠、氯化镁的海水或者工业废水为原料，进行淡化处理，得到淡水和浓盐水。优选的，所述的淡化处理采用LNG(液化天然气，liquefied natural gas)冷能冷冻所述原料，冷冻温度为-4--30℃，即将LNG作为冷媒，和原料进行间接换热以对原料降温冷冻。当然，也可以是采用热蒸馏法或反渗透法进行海水淡化。
B.将该浓盐水采用空气吹出法生产溴(Br2)和脱溴浓盐水。空气吹出法是目前常用的提取溴素的方法，向溶液通入氯气，使溶液中的溴离子氧化成单质溴。鼓入热空气或水蒸气，可以蒸馏出苦卤中的单质溴，再用Na2CO3溶液吸收再次富集，即得到较浓的NaBrO3溶液。最后，用硫酸把溶液酸化，Br2即从溶液中游离出来。
C.向该脱溴浓盐水中加入烧碱((NaOH)、纯碱(Na2CO3)生产氢氧化镁、碳酸钙和精卤。
D.将精卤采生产十水硫酸钠(Na2SO4.10H2O)和脱硫母液，冷冻温度为-4--30℃。
E.将该脱硫母液采用90-150℃高温蒸发生产氯化钠和制盐母液，该氯化钠送至近海沉箱填地造陆工艺，将氯化钠装入金属箱内沉入海岸边。
F.将该制盐母液在20-60℃低温蒸发生产氯化钾和钾盐母液，该钾盐母液循环至步骤D中的精卤中。
以下即列举几个具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：取1000m3海水(NaCl 29.30g/l、KCl 0.72g/l、NaBr 0.14g/l、MgSO4 2.15g/l、CaSO4 1.53g/l、MgCl2 3.28g/l)为原料，采用LNG冷能冷冻(-30℃)进行海水淡化生产淡水和117.2m3浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 1.19g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；将117.2m3浓盐水采用空气吹出法生产溴(Br2)和117.2m3脱溴浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；向117.2m3脱溴浓盐水中加入烧碱、纯碱生产2.85吨氢氧化镁、0.052吨碳酸钙和117.2m3精卤(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO421.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；采用LNG冷能冷冻(-24℃)117.2m3精卤生产5.32吨十水硫酸钠和114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；将114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)高温蒸发(125℃)生产28.10吨氯化钠和2.35m3制盐母液(NaCl 195.60g/l、KCl 298.80g/l、Na2SO4 53.10g/l)，28.10吨氯化钠装入金属沉箱用于近海填地造陆地；将该制盐母液低温蒸发(50℃)生产0.72吨氯化钾(KCl)和钾盐母液(NaCl 229.2g/l、KCl 176.0g/l、Na2SO4 65.0g/l)，钾盐母液循环并入到精卤中。
实施例2：取1000m3海水(NaCl 29.30g/l、KCl 0.72g/l、NaBr 0.14g/l、MgSO4 2.15g/l、CaSO4 1.53g/l、MgCl2 3.28g/l)为原料，采用LNG冷能冷冻(-20℃)进行海水淡化生产淡水和117.2m3浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 1.19g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；将117.2m3浓盐水采用空气吹出法生产溴(Br2)和117.2m3脱溴浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；向117.2m3脱溴浓盐水中加入烧碱、纯碱生产2.85吨氢氧化镁、0.052吨碳酸钙和117.2m3精卤(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO421.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；采用LNG冷能冷冻(-21.5℃)117.2m3精卤生产5.32吨十水硫酸钠和114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.80g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；将114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.80g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)高温蒸发(150℃)生产28.10吨氯化钠和2.17m3制盐母液(NaCl 192.00g/l、KCl 332.40g/l、Na2SO4 55.10g/l)，28.10吨氯化钠装入金属沉箱用于近海填地造陆地；将该制盐母液低温蒸发(20℃)生产0.72吨氯化钾(KCl)和钾盐母液(NaCl 248.4g/l、KCl 124.8g/l、Na2SO4 80.0g/l)，钾盐母液循环并入到精卤中。
实施例3：取1000m3海水(NaCl 29.30g/l、KCl 0.72g/l、NaBr 0.14g/l、MgSO4 2.15g/l、CaSO4 1.53g/l、MgCl2 3.28g/l)为原料，采用LNG冷能冷冻(-5℃)进行海水淡化生产淡水和117.2m3浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 1.19g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；将117.2m3浓盐水采用空气吹出法生产溴(Br2)和117.2m3脱溴浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；向117.2m3脱溴浓盐水中加入烧碱、纯碱生产2.85吨氢氧化镁、0.052吨碳酸钙和117.2m3精卤(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO421.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；采用LNG冷能冷冻(-21.5℃)117.2m3精卤生产5.32吨十水硫酸钠和114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.80g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；将114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.80g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)高温蒸发(100℃)生产28.10吨氯化钠和2.77m3制盐母液(NaCl 201.6g/l、KCl 260.4g/l、Na2SO4 54.10g/l)，28.10吨氯化钠装入金属沉箱用于近海填地造陆地；将该制盐母液低温蒸发(40℃)生产0.72吨氯化钾(KCl)和钾盐母液(NaCl 235.2g/l、KCl 159.0g/l、Na2SO4 70.0g/l)，钾盐母液循环并入到精卤中。
实施例4：取1000m3海水(NaCl 29.30g/l、KCl 0.72g/l、NaBr 0.14g/l、MgSO4 2.15g/l、CaSO4 1.53g/l、MgCl2 3.28g/l)为原料，采用LNG冷能冷冻(-30℃)进行海水淡化生产淡水和117.2m3浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 1.19g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；将117.2m3浓盐水采用空气吹出法生产溴(Br2)和117.2m3脱溴浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；向117.2m3脱溴浓盐水中加入烧碱、纯碱生产2.85吨氢氧化镁、0.052吨碳酸钙和117.2m3精卤(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO421.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；采用LNG冷能冷冻(-5℃)117.2m3精卤生产5.32吨十水硫酸钠和114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；将114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)高温蒸发(90℃)生产28.10吨氯化钠和2.35m3制盐母液(NaCl 195.60g/l、KCl 298.80g/l、Na2SO4 53.10g/l)，28.10吨氯化钠装入金属沉箱用于近海填地造陆地；将该制盐母液低温蒸发(30℃)生产0.72吨氯化钾(KCl)和钾盐母液(NaCl 229.2g/l、KCl 176.0g/l、Na2SO4 65.0g/l)，钾盐母液循环并入到精卤中。
实施例5：取1000m3海水(NaCl 29.30g/l、KCl 0.72g/l、NaBr 0.14g/l、MgSO4 2.15g/l、CaSO4 1.53g/l、MgCl2 3.28g/l)为原料，采用LNG冷能冷冻(-30℃)进行海水淡化生产淡水和117.2m3浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 1.19g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；将117.2m3浓盐水采用空气吹出法生产溴(Br2)和117.2m3脱溴浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；向117.2m3脱溴浓盐水中加入烧碱、纯碱生产2.85吨氢氧化镁、0.052吨碳酸钙和117.2m3精卤(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO421.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；采用LNG冷能冷冻(-15℃)117.2m3精卤生产5.32吨十水硫酸钠和114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；将114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)高温蒸发(115℃)生产28.10吨氯化钠和2.35m3制盐母液(NaCl 195.60g/l、KCl 298.80g/l、Na2SO4 53.10g/l)，28.10吨氯化钠装入金属沉箱用于近海填地造陆地；将该制盐母液低温蒸发(60℃)生产0.72吨氯化钾(KCl)和钾盐母液(NaCl 229.2g/l、KCl 176.0g/l、Na2SO4 65.0g/l)，钾盐母液循环并入到精卤中。
实施例6：取1000m3海水(NaCl 29.30g/l、KCl 0.72g/l、NaBr 0.14g/l、MgSO4 2.15g/l、CaSO4 1.53g/l、MgCl2 3.28g/l)为原料，采用LNG冷能冷冻(-30℃)进行海水淡化生产淡水和117.2m3浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 1.19g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；将117.2m3浓盐水采用空气吹出法生产溴(Br2)和117.2m3脱溴浓盐水(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、MgSO4 18.35g/l、CaSO4 0.61g/l、MgCl2 27.99g/l)；向117.2m3脱溴浓盐水中加入烧碱、纯碱生产2.85吨氢氧化镁、0.052吨碳酸钙和117.2m3精卤(NaCl 249.99g/l、KCl 6.15g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO421.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；采用LNG冷能冷冻(-27℃)117.2m3精卤生产5.32吨十水硫酸钠和114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)；将114.2m3脱硫母液(NaCl 256.56g/l、KCl 6.31g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.71g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l)高温蒸发(145℃)生产28.10吨氯化钠和2.35m3制盐母液(NaCl 195.60g/l、KCl 298.80g/l、Na2SO4 53.10g/l)，28.10吨氯化钠装入金属沉箱用于近海填地造陆地；将该制盐母液低温蒸发(40℃)生产0.72吨氯化钾(KCl)和钾盐母液(NaCl 229.2g/l、KCl 176.0g/l、Na2SO4 65.0g/l)，钾盐母液循环并入到精卤中。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，其特征在于：它包括下列步骤：
A.取含氯化钠、硫酸镁、硫酸钙、氯化钾、溴化钠、氯化镁的海水或者工业废水为原料，进行淡化处理，得到淡水和浓盐水；
B.将该浓盐水采用空气吹出法生产溴和脱溴浓盐水；
C.向该脱溴浓盐水中加入烧碱、纯碱生产氢氧化镁、碳酸钙和精卤；
D.将精卤采用LNG冷能冷冻生产十水硫酸钠和脱硫母液，冷冻温度为-4--30℃；
E.将该脱硫母液采用90-150℃高温蒸发生产氯化钠和制盐母液，该氯化钠送至近海沉箱填地造陆工艺；
F.将该制盐母液在20-60℃低温蒸发生产氯化钾和钾盐母液，该钾盐母液循环至步骤D中的精卤中。
2.根据权利要求1所述的LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，其特征在于：所述步骤A中的淡化处理是采用LNG冷能冷冻所述原料，冷冻温度为-4--30℃。
3.根据权利要求1或2所述的LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，其特征在于：所述原料中各组分含量为：NaCl 0.1-50g/l、KCl 0.1-50g/l、NaBr0.1-5.0g/l、MgSO4 0.1-50g/l、CaSO4 0.1-5.0g/l、MgCl2 0.1-50g/l。
4.根据权利要求3所述的LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，其特征在于：所述原料中各组分含量为：NaCl 20-40g/l、KCl 0.5-1.0g/l、NaBr0.1-0.2g/l、MgSO4 2.0-4.0g/l、CaSO4 1.3-2.6g/l、MgCl2 3.0-6.0g/l。
5.根据权利要求1所述的LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，其特征在于：所述浓盐水中各组分含量为：NaCl 40-280g/l、KCl 1.0-7.0g/l、NaBr0.2-1.4g/l、MgSO4 4.0-28.0g/l、CaSO4 0.6-5.2g/l、MgCl2 6.0-48.0g/l。
6.根据权利要求1所述的LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，其特征在于：所述脱溴浓盐水中各组分含量为：NaCl 40-280g/l、KCl 1.0-7.0g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、MgSO4 4.0-28.0g/l、CaSO4 2.6-5.2g/l、MgCl2 6.0-48.0g/l。
7.根据权利要求1所述的LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，其特征在于：所述精卤中各组分含量为：NaCl 40-280g/l、KCl 1.0-7.0g/l、NaBr0.01-0.02g/l、Na2SO4 4.0-28.0g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l。
8.根据权利要求1所述的LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，其特征在于：所述脱硫母液中各组分含量为：NaCl 40-280g/l、KCl 1.0-7.0g/l、NaBr 0.01-0.02g/l、Na2SO4 1.0-2.0g/l、Ca2+0.030g/l、Mg2+0.020g/l。
9.根据权利要求1所述的LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，其特征在于：所述制盐母液中各组分含量为：NaCl 200-180g/l、KCl 240-330g/l、Na2SO4 50.0-55.0g/l；所述钾盐母液中各组分含量为：NaCl 280-300g/l、KCl120.0-180.0g/l、Na2SO4 50.0-80.0g/l。
10.根据权利要求1所述的LNG冷能海水淡化及浓盐水综合利用工艺，其特征在于：所述步骤A中的淡化处理是采用热蒸馏法或反渗透法进行海水淡化。
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