CN107572554A - 一种清洁节能型生产制盐工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于清洁生产领域，特别涉及一种清洁节能型生产制盐工艺。首先向原料卤水投加石灰乳，再采用石灰烟道气法处理该卤水，将反应后的卤水经过粗过滤器过滤后，泵入陶瓷超滤膜过滤装置去除钙镁；所得的澄清液或用于制备液体盐，或被投入到机械热压缩MVR蒸发结晶技术中制备固体盐。

Description

一种清洁节能型生产制盐工艺
技术领域
本发明属于清洁生产领域，特别涉及一种清洁节能型生产制盐工艺。
背景技术
盐是工业之母，对国民经济起着十分重要的作用，但传统制盐能耗高，产生盐泥量大，环境问题严重，迫切需要开发制盐新工艺。作为两碱原料，从矿盐开采到纯碱生产，一方面要经历五次“从固体到液体”的转换，我国仅两碱用盐量达8000万吨/年，需消耗大量能源；另一方面盐精制过程产生大量盐泥，约200万吨/年的固废已成为制约盐业和氯碱工业发展的瓶颈，因此迫切需要开发低能耗的制盐工业清洁生产技术。
传统的制盐工艺流程如图1所示，从卤水开始通过加药去除杂质离子而后蒸发得到工业固体盐，过程产生大量钙镁和钡盐泥外排，环境问题较严重；固体盐产品由于纯度不高，进入氯碱工业需要进一步精制，该过程不仅浪费能源，而且产生固体废渣，能效不高。液体盐生产过程中需投加BaCl2来去除卤水中的SO4 2-，而BaCl2属于剧毒物质，在保存和使用过程中存在较大的安全隐患。蒸发工序采用的是多效蒸发工艺，需要消耗大量蒸汽，卤水的水溶法开采也需要大量的水资源。可见，传统的制盐工艺对环境的友好度低而对能源的依赖程度很高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有制盐工艺能耗高，环境污染大，资源利用率低，
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种清洁节能型生产制盐工艺，可以直接生产精制液体盐产品供氯碱工业使用：
卤水采用陶瓷膜超滤去除钙镁，并通过增效剂对截留下来的钙镁进行改进制备成脱硫剂供热电厂烟气脱硫使用，而电厂脱硫后的烟气供给卤水净化使用；原液中的硫酸钠通过纳滤浓缩富集并采用机械压缩蒸发法制成硫酸钠产品，机械热压缩蒸发产生的蒸汽冷凝水供电厂锅炉使用；盐硝联产蒸发产生的冷凝水回矿区采卤循环使用，最终，实现无废渣排放、低能耗、资源循环利用的清洁制盐新工艺，
原料卤水中含有CaSO4、MgSO4等杂质，为了提高卤水的质量，生产工艺首先向卤水(NaCl 300g/L、Na2SO4 12g/L)投加石灰乳(Ca(OH)2 80g/L，控制钙离子与卤水中硫酸根离子的摩尔比为1.05：1)，再采用石灰烟道气(CO2体积浓度为15％、SO2体积浓度为1％，其余为氮气、氧气、水蒸气等，其中，氮气和氧气在通入卤水时被自动排出，水蒸气对后续的反应也没有影响)法处理该卤水，当卤水pH值达到10时停止通石灰烟道气，以沉淀原卤中的钙离子和镁离子；将反应后的卤水经过粗过滤器过滤后，泵入陶瓷超滤膜过滤装置去除钙镁；所得的澄清液(主要含有钠离子、氯离子和硫酸根离子)分两股：
一股进入储槽，另一股与淡盐水混合，混合后经过预处理系统，泵入纳滤膜分离以降低卤水中的硫酸根含量，纳滤后富集的硫酸钠通过机械压缩蒸发制备出硫酸钠产品；膜后低硝水(硫酸根含量较低)加碱(由于混合液在泵入纳滤膜之前加过酸以满足纳滤膜对卤水pH值的要求，纳滤后卤水为酸性，但是这会导致到氯碱厂后对离子膜电解槽有影响，所以在此加碱调节pH值)、与储槽中的盐水(即另一股澄清液)混合泵入化盐池，经加盐饱和后精制的液体盐送入产品储罐，成品外销，
上述的“另一股澄清液”是没有经过纳滤膜过滤的卤水，硫酸根含量较纳滤过的卤水高，硫酸根高低两股卤水混合可以满足不同厂家对卤水中硫酸根含量的不同需求，
本发明直接用卤水生产液体盐，无需从固体到液体的转换，节能有效，而且利用纳滤技术去除卤水中的SO4 2-，无需投加BaCl2，无钡盐泥外排，安全环保，此生产过程中母液中的硫酸钠通过纳滤浓缩富集并采用机械压缩蒸发法制成硫酸钠产品，节能环保，
本技术成功应用于年产200万吨的盐水精制工程，产品纯度大幅提高，如表1，杂质离子含量大幅降低，Ca2+和Mg2+总量从2.6g/L降低到0.005g/L以下，SO4 2-含量从5.0g/L降低到2.0g/L，固体悬浮物从500～1000mg/L降低到4mg/L以下，本技术的精制液体盐指标能直接满足制碱精制液体盐的要求，直接进入离子膜制碱系统，与普通液体盐相比质量优势非常明显，可减少制碱工艺除钙镁和硫酸根工序，此精制液体盐制备技术达到制盐行业的国际领先水平，生产的液体盐产品质量指标也处于国际先进水平，
表1与各类液体盐比较
另一方面，上述经过超滤膜后所得的澄清液(主要含有钠离子、氯离子和硫酸根离子)也可以全部被投入到机械热压缩(MVR)蒸发结晶技术中制备固体盐：澄清液经多级预热器加热后依次进入热压罐、节能装置(热压罐为MVR蒸发段的蒸发罐，节能装置是闪发罐)和制盐蒸发罐，所得母液再经预热器加热后进入制硝蒸发罐，充分结晶后母液经节能装置，转至制盐蒸发罐再结晶，热压罐和制盐蒸发罐排盐浆进入离心机脱水，
其中，热压罐温度为130℃、压力1.85bar(a)，是MVR系统的蒸发结晶产盐罐，
闪发罐温度为108℃、压力1bar(a)，起降温降压的作用，
制盐蒸发罐是盐硝联产的蒸发结晶产盐罐，温度为49℃，压力为0.08bar(a)，
制硝蒸发罐是盐硝联产的蒸发结晶产硝罐，温度为100℃，压力为0.78bar(a)，
MVR制盐工艺具有明显的节能效果，热压制盐装置将其制盐热源为二次蒸汽潜热的反复利用，大大减少了生蒸汽的用量，从而提高了蒸汽的热经济性，
由于上述经过超滤膜后所得的澄清液本身具有含量可观的硫酸根离子，对于这一类固体盐原料而言，现有技术中必然需要先经过纳滤膜处理，使其中的硫酸根含量下降到一定程度后再进入MVR程序，因为如果原料中硫酸根含量高于一定比例时，即使在MVR程序后存在盐硝联产操作，但是在氯化钠结晶时会包覆住相当一部分硫酸根离子，导致这部分硫酸根无法在后续的盐硝联产操作中被分离出去，这会导致固体盐产品的纯度下降，
而本专利中发现，相应的前处理和MVR操作产生了协同作用，无需经过纳滤膜处理，直接进入MVR操作即能够很大程度上避免氯化钠结晶时对硫酸根离子的包覆，经盐硝联产操作后固体盐中硫酸根离子含量明显减小，
处理卤水前，本专利只需简单将石灰烟道气中的粉尘、粉渣除去，无需专门对其中的硫化物进行处理，而本专利发现，用该石灰烟道气处理的卤水进入MVR后，却很好地抑制了氯化钠结晶时对硫酸根离子的包覆，确保了盐产品中氯化钠的含量，即纯度。
MVR启动时因无二次蒸汽，需用少量生蒸汽加热卤水，直至热压罐中的卤水沸腾产生二次汽时，生蒸汽即可停止供给；由热压罐产生的二次汽经过除沫后送至洗汽塔洗涤，洗涤后的二次汽进入单级机械压缩机压缩后，生成高温高压的蒸汽经过降温成为饱和蒸汽，供热压罐加热，蒸汽在热压罐的加热室加热卤水，使热压罐里的卤水升温、蒸发、结晶，生成的二次蒸汽再经除沫、送至洗汽塔，洗涤后返回到压缩机，如此往复循环。
目前国内制盐企业的制盐综合能耗还比较高，距国际先进水平(100kgce/t)还有一定的差距，本专利中利用高浓盐水的机械热压缩(MVR)蒸发结晶技术，显著降低了制盐能耗，该工艺先进，节能明显，能耗降低到71kgce/t，且将富含硫酸钠母液进行了回收，成功实现了芒硝型卤水的MVR制盐，并建成了100万吨/年的MVR装置，本技术为国内首创，填补了国内空白；盐产品质量及产品能耗指标均达国际先进、国内领先水平，由于采用了自动化程度较高的MVR蒸发系统，人均产盐量从国内平均水平4000t人·年提高到8100t人·年，而目前国际该指标为7000t人·年，
综合能耗情况对比：
而对截留下来的钙镁进行改进制备脱硫剂的措施，保护了自然资源，同时也大大降低了电厂的脱硫成本，
烟气进入脱硫装置的吸收塔，与自上而下喷淋的脱硫剂雾滴逆流接触，其中的酸性氧化物SO2以及其他污染物HCl、HF等被吸收，烟气得以充分净化；吸收SO2后的浆液反应生成CaSO3，通过就地强制氧化、结晶生成CaSO4·2H2O，经脱水后得到商品级脱硫副产品—石膏，最终实现含硫烟气的综合治理，
本专利提出采用二元羧酸类物质对截留下来的钙镁，即盐泥浆液的改性技术，在盐泥浆液中加入有机酸HOOC-R-COOH添加剂可以促进碳酸钙的溶解，同时，加入有机酸HOOC-R-COOH还可以起到缓冲吸收液pH值的作用，使吸收液的pH值不会因SO2的溶解而下降太快，溶解的SO2与水反应离解出H+，羧酸根离子与H+反应生成有机酸，使得[H+]浓度降低，反应平衡向右移动，从而促进了SO2的吸收，
有机酸添加剂的存在可以促进盐泥中碳酸钙的溶解，提高吸收剂的利率；缓冲吸收液的pH值，抑制气/液界面上由于SO2溶解而导致的pH值的降低，加速了SO2的吸收，从而提高脱硫效率，降低运行成本；
利用电厂脱硫后的烟气来净化卤水，既节省了生产成本又减少了温室气体的排放；蒸发过程中产生的冷凝水去矿区采卤，去电厂作为锅炉用水生产蒸汽，形成了水资源的循环利用，节能环保；
电厂发电产生的烟气经脱硫后其主要成分为CO2，我们在卤水净化工序采用石灰烟道气法，较传统工艺的两碱法，减少了纯碱的投料量，节约了生产成本，将电厂的废气有效利用起来，变废为宝，既经济又环保：
NaOH﹢CO2→Na2CO3﹢H2O
Na2CO3﹢CaSO4→Na2SO4﹢CaCO3↓。
附图说明
图1是传统制盐工艺流程图1。
图2是传统制盐工艺流程图2。
图3是本发明一种清洁节能生产和资源循环利用的制盐新工艺。
具体实施方式
现在结合附图3对本发明作进一步详细的说明，附图3为简化的流程示意图：
实施例1
对NaCl 300g/L、Na2SO4 12g/L且含有CaSO4、MgSO4杂质的原料卤水中投加石灰乳(石灰乳中的Ca(OH)2为80g/L，控制钙离子与卤水中硫酸根离子的摩尔比为1.05：1)，再采用未经脱硫装置的石灰烟道气(CO2体积浓度为15％、SO2体积浓度为1％，其余为氮气、氧气、水蒸气)处理该卤水，当卤水pH值达到10时停止通石灰烟道气，以沉淀原卤中的钙离子和镁离子，将反应后的卤水经过粗过滤器过滤后，泵入陶瓷超滤膜过滤装置去除钙镁；
所得的澄清液(主要含有钠离子、氯离子和硫酸根离子)全部被投入到机械热压缩(MVR)蒸发结晶技术中制备固体盐：澄清液经多级预热器加热后依次进入热压罐、节能装置(热压罐为MVR蒸发段的蒸发罐，节能装置是闪发罐)和制盐蒸发罐，所得母液再经预热器加热后进入制硝蒸发罐，充分结晶后母液经节能装置，转至制盐蒸发罐再结晶，热压罐和制盐蒸发罐排盐浆进入离心机脱水；同样，制硝罐排硝入离心机脱水，干燥后通过皮带输送装置输送至硝包装机包装入库，
其中，热压罐温度为130℃、压力1.85bar(a)，是MVR系统的蒸发结晶产盐罐，
闪发罐温度为108℃、压力1bar(a)，起降温降压的作用，
制盐蒸发罐是盐硝联产的蒸发结晶产盐罐，温度为49℃，压力为0.08bar(a)，
制硝蒸发罐是盐硝联产的蒸发结晶产硝罐，温度为100℃，压力为0.78bar(a)；
MVR启动时因无二次蒸汽，需用少量生蒸汽加热卤水，直至热压罐中的卤水沸腾产生二次汽时，生蒸汽即可停止供给；由热压罐产生的二次汽经过除沫后送至洗汽塔洗涤，洗涤后的二次汽进入单级机械压缩机压缩后，生成高温高压的蒸汽经过降温成为饱和蒸汽，供热压罐加热，蒸汽在热压罐的加热室加热卤水，使热压罐里的卤水升温、蒸发、结晶，生成的二次蒸汽再经除沫、送至洗汽塔，洗涤后返回到压缩机，如此往复循环。
本实施例中，从热压罐和制盐蒸发罐排出的盐浆经离心机脱水、干燥后得到的盐产品中，经检测NaCl质量含量达到99.9％。
对比实施例1
石灰烟道气在对卤水进行处理之前经过了脱硫处理，其余操作同实施例1：
对NaCl 300g/L、Na2SO4 12g/L且含有CaSO4、MgSO4杂质的原料卤水中投加石灰乳(石灰乳中的Ca(OH)2为80g/L，控制钙离子与卤水中硫酸根离子的摩尔比为1.05：1)，再采用经过脱硫装置的石灰烟道气(CO2体积浓度为15％，其余为氮气、氧气、水蒸气，且其余各气体之间的比例同实施例1)处理该卤水，当卤水pH值达到10时停止通石灰烟道气，以沉淀原卤中的钙离子和镁离子，将反应后的卤水经过粗过滤器过滤后，泵入陶瓷超滤膜过滤装置去除钙镁；
所得的澄清液(主要含有钠离子、氯离子和硫酸根离子)全部被投入到机械热压缩(MVR)蒸发结晶技术中制备固体盐，具体操作同实施例1。
本对比实施例中，从热压罐和制盐蒸发罐排出的盐浆经离心机脱水、干燥后得到的盐产品中，NaCl质量含量为97.5％，经检测分析，其杂质中有相当一部分为硫酸钠。
对比实施例2
在对比实施例1的基础上，对澄清液进行纳滤处理后，再进入到机械热压缩(MVR)蒸发结晶技术中制备固体盐，其余操作均同对比实施例1。
本对比实施例中，从热压罐和制盐蒸发罐排出的盐浆经离心机脱水、干燥后得到的盐产品中，NaCl质量含量为98.8％。
本发明采用四效冷冻析芒硝+机械热压缩蒸发及热融产无水硝的联合生产工艺，产硝+回收低硝精制盐水。通过一套封闭的循环系统，生产无水硫酸钠的同时，可以得到低硝精制盐水返回液体盐车间。先将高硝母液在四效冷冻结晶罐内通过强制循环冷却，析出十水硫酸钠结晶；在蒸发罐内的母液也不断浓缩析出硫酸钠结晶。一起排至热融罐内，热融罐的硝浆固液分离，固体去干燥，母液重新返回蒸发罐内，该过程在系统内不断循环重复，使得原料硝水中的Na2SO4不断地结晶析出，经分离脱水后制得产品，低硝精制盐水被分离回收，充分利用了资源，有效保护环境。
电厂锅炉燃烧产生的烟气中含有的SO2为主要的大气污染排放物，利用卤水净化过程中产生的固废盐泥与增效剂有机酸HOOC-R-COOH耦合，开发出新型盐泥脱硫剂，将其应用于电厂烟道气脱硫过程，提高了脱硫效率，而脱硫后的烟气作为生产原料应用于石灰烟道气卤水净化生产中，实现了废气和废渣的综合利用，不仅降低了生产成本，也减少了污染物的排放，做到了变废为宝，真正完成可一种资源节约型和环境友好型的生产工艺。
实施例2
对NaCl 300g/L、Na2SO4 12g/L且含有CaSO4、MgSO4杂质的原料卤水中投加石灰乳(石灰乳中的Ca(OH)2为80g/L，控制钙离子与卤水中硫酸根离子的摩尔比为1.05：1)，再采用经过脱硫装置的石灰烟道气处理该卤水，当卤水pH值达到10时停止通石灰烟道气，以沉淀原卤中的钙离子和镁离子，将反应后的卤水经过粗过滤器过滤后，泵入陶瓷超滤膜过滤装置去除钙镁；
经上述净化后的卤水澄清液分两路，一股进入储槽备用，另一股与淡盐水混合，混合后经过预处理系统，泵入纳滤膜分离以降低卤水中的硫酸根含量，纳滤后富集的硫酸钠通过机械压缩蒸发制备出硫酸钠产品；膜后低硝水加碱、与储槽中的盐水混合泵入化盐池，经加盐饱和后精制的液体盐送入产品储罐，成品外销。

Claims (7)

1.一种清洁节能型生产制盐工艺，其特征在于：所述的工艺为，首先向原料卤水投加石灰乳，再采用石灰烟道气法处理该卤水，将反应后的卤水经过粗过滤器过滤后，泵入陶瓷超滤膜过滤装置去除钙镁；所得的澄清液分两股，一股进入储槽、另一股与淡盐水混合制备液体盐。
2.如权利要求1所述的清洁节能型生产制盐工艺，其特征在于：制备液体盐的操作为，所述的另一股澄清液与淡盐水混合，混合后经过预处理系统，泵入纳滤膜分离，膜后低硝水加碱，与所述储槽中的澄清液混合泵入化盐池，经加盐饱和得到精制液体盐。
3.如权利要求1所述的清洁节能型生产制盐工艺，其特征在于：对泵入陶瓷超滤膜过滤装置截留下的钙镁，采用二元羧酸类物质进行改性处理。
4.一种清洁节能型生产制盐工艺，其特征在于：所述的工艺为，首先向原料卤水投加石灰乳，再采用石灰烟道气处理该卤水，将反应后的卤水经过粗过滤器过滤后，泵入陶瓷超滤膜过滤装置去除钙镁；所得的澄清液被投入到机械热压缩MVR蒸发结晶技术中制备固体盐。
5.如权利要求4所述的清洁节能型生产制盐工艺，其特征在于：所述的石灰烟道气中，CO2体积浓度为15％、SO2体积浓度为1％，其余为氮气、氧气、水蒸气。
6.如权利要求4所述的清洁节能型生产制盐工艺，其特征在于：澄清液被投入到机械热压缩MVR蒸发结晶技术中制备固体盐的具体操作为，澄清液经多级预热器加热后依次进入热压罐、节能装置和制盐蒸发罐，所得母液再经预热器加热后进入制硝蒸发罐，充分结晶后母液经节能装置，转至制盐蒸发罐再结晶，热压罐和制盐蒸发罐排盐浆进入离心机脱水。
7.如权利要求6所述的清洁节能型生产制盐工艺，其特征在于：机械热压缩蒸发结晶技术启动时无二次蒸汽，用少量生蒸汽加热卤水，直至沸腾产生二次汽时，生蒸汽即可停止供给，由热压罐产生的二次汽经过除沫后送至洗汽塔洗涤，洗涤后的二次汽进入单级机械压缩机压缩后，生成高温高压的蒸汽经过降温成为饱和蒸汽，供热压罐加热，蒸汽在热压罐的加热室加热卤水，使热压罐里的卤水升温、蒸发、结晶，生成的二次蒸汽再返回到压缩机，如此往复循环。
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