CN107934990A - 一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的生产工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烧碱技术领域,提出了一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的生产工艺,包括以下步骤:将井矿盐溶于水中得到饱和NaCl溶液;之后除去饱和NaCl溶液中的Ca2+、Mg2+以及SiO2,得到精制盐水;最后将精制盐水进行电解,得到烧碱、Cl2和H2,还提出了一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的装置,包括依次连接的化盐装置、前反应槽、加压溶气罐、预处理器、后反应槽、过滤器、精制盐水储罐以及电解槽,解决了现有技术中海盐资源紧缺,且利用海盐制备烧碱能耗较高且设备利用率低技术问题。
Description
技术领域
本发明属于烧碱技术领域,涉及一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的生产工艺及装置。
背景技术
烧碱是一种重要的化工原料,现有的工业上基本采用将海盐溶解制成饱和盐水,将饱和盐水除杂后进行电解制备烧碱,由于海盐的开采量越来越大,当有海啸等海难发生的时候海盐会成为非常紧缺的资源,并且利用海盐制备烧碱能耗较高且设备利用率低,因此亟需一种能够替代海盐的资源作为制备烧碱的原料。
发明内容
本发明提出了一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的生产工艺及装置,解决了上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的生产工艺,包括以下步骤:
S1:将井矿盐溶于水中得到饱和NaCl溶液;
S2:除去饱和NaCl溶液中的Ca2+、Mg2+以及SiO2,得到精制盐水;
S3:将精制盐水进行电解,得到烧碱、Cl2和H2。
作为进一步的技术方案,S2包括以下步骤:
S21:向饱和NaCl溶液中加入过量的NaOH,使NaOH与饱和NaCl溶液中的Mg2+反应;
S22:在S21反应后的溶液中溶气加压后,加入过量的絮凝剂和精制剂进行反应,除去SiO2以及溶液中的悬浮物,泄压后排出沉淀物得到澄清溶液;
S23:在S22得到的澄清溶液中加入过量NaCO3,使NaCO3与溶液中的Ca2+反应;
S24:将S23反应后的溶液进行过滤排渣,得到精制盐水。
作为进一步的技术方案,S21反应后的溶液中NaOH的含量为0.1~0.3g/L,S23反应后的溶液中NaCO3的含量为0.1~0.3g/L。
作为进一步的技术方案,S22中的絮凝剂为FeCl3,精制剂为BaCl2,且S22中澄清溶液中的FeCl3和BaCl2的含量分别为0.1~0.3g/L和0.1~0.3g/L。
一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的生产工艺的装置,包括依次连接的用于井矿盐溶解的化盐装置、用于去除Mg2+的前反应槽、用于增压的加压溶气罐、用于去除SiO2的预处理器、用于去除Ca2+的后反应槽、用于过滤排渣的过滤器、精制盐水储罐以及电解槽。
作为进一步的技术方案,所述化盐装置包括与所述前反应槽连接的化盐池,所述化盐池的底部设置有喷头,所述化盐池内设置有加盐装置,所述加盐装置伸入所述化盐池底部,且所述加盐装置的底部设置有格栅孔。
作为进一步的技术方案,所述化盐池的其中一个侧壁顶端设置有开口,所述开口的一侧设置有折流板,所述折流板伸入所述化盐池内,其顶端不低于所述化盐池的上沿,其底部与所述化盐池的池底留有用于液体流过的折流口。
作为进一步的技术方案,所述电解槽包括与所述精制盐水储罐连接的电解槽管道,所述电解槽管道的外壁与一接地电极连接,所述电解槽管道内插入一筒体,所述筒体的筒壁上设置有卡住电解槽管道边缘的凸沿,所述凸沿接地连接,所述筒体和所述凸沿均为导电材质。
作为进一步的技术方案,所述凸沿上设置有接地的连接片,所述连接片为导电材质,所述连接片的自由端上设置有连接孔,所述凸沿呈环形,且设置在所述筒体端部的筒壁上。
作为进一步的技术方案,所述筒体的筒壁上设置有网孔,所述筒体内沿其轴向上设置有若干个网格状隔板,且所述网格状隔板为金属。
与现有技术相比,本发明工作原理和有益效果为:
1、本发明中,用井矿盐替代海盐作为原料制备烧碱,原料易得,并且井矿盐精度较高,在制备烧碱过程中能够降低能耗,提高设备的利用率,但是用传统的工艺得到的精制盐水中SiO2的含量超标,絮凝剂和精制剂的加入除去了溶液中的SiO2,使制备的烧碱符合工业的标准。
2、本发明中,将井矿盐溶解于化盐装置中,制备饱和盐水,饱和盐水通过折流槽通入至前反应槽中,加入NaOH与溶液中的Mg2+反应,除去Mg2+后的溶液中通过加压泵在加压溶气罐中加压,加压的溶液加入絮凝剂和精制剂并通入预处理器中,进行泄压放气后将沉淀滤出,得到的澄清溶液通入后反应槽中与NaCO3与溶液中的Ca2+反应,除去Ca2+后的溶液过滤后得到精制盐水,整体装置简单且生产效率高。
3、本发明中,井矿盐的质量较轻颗粒较小,溶解时容易漂浮在水面上,加盐装置位于化盐池中,其底部设置有格栅孔,原盐不断加入到加盐装置中,格栅孔的设置使原盐能够从加盐装置的底部漏出进入化盐池中,并且贴近化盐池的底部设置有喷头,使其尽快溶解,防止其漂浮在水面上,格栅孔的设置不影响加盐速率同时能够保证原盐的溶解效果,除此之外,水分能够通过格栅孔不断的渗入加盐装置内部,加快溶解速率,使制备的饱和盐水符合工业的需要;
4、本发明中,饱和盐水从折流口流出经过折流板后从开口处溢流,由于开口设置在化盐池的其中一个侧壁的顶端,使该侧壁的高度低于整体化盐池的高度,水面高于开口,因此饱和盐水能够自动从开口处流出,并且折流板顶部不低于化盐池的上沿,使化盐池表面即使有漂浮物,在折流板的作用下也不会通过折流口和开口流出,保证了饱和盐水的质量。
5、本发明中,实际使用中电解槽管道容易受到电腐蚀影响使用寿命,使用时,将电解槽管道通过接地电极进行接地,将电解槽管道上的电荷导出,一定程度上减少了电解槽管道的电腐蚀,但是由于通过电解槽管道中的溶液中带有一定的电荷,单单依靠接地电极将电解槽管道上的电荷导出,不能从根本上解决问题,因此在电解槽管道的连接处,将筒体插入至电解槽管道中,同时凸沿卡住电解槽管道的端部,利用法兰将电解槽管道进行连接时凸沿固定在两个法兰之间,同时将凸沿接地,因为筒体、凸沿均为导电材质例如金属材质,溶液通过电解槽管道中时,溶液与筒体充分接触,其中的电荷会通过筒体、凸沿而被导出,实现了去除溶液中电荷的作用,并且结构简单无需改装电解槽便可实现,因此接地电极和筒体的共同作用下,高效的将溶液中和管道上的电荷导出,解决了电解槽管道容易电腐蚀,延长了电解槽管道的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明中化盐装置A-A剖面结构示意图;
图3为本发明中化盐装置俯视结构示意图;
图4为本发明中化盐装置结构示意图;
图5为本发明中化盐装置又一实施例结构示意图;
图6为本发明中电解槽管道结构示意图;
图7为本发明中电解槽管道又一实施例结构示意图;
图8为本发明中连接装置结构示意图;
图9为本发明中筒体一实施例结构示意图;
图10为本发明中筒体又一实施例结构示意图;
图11为本发明中筒体再一实施例结构示意图;
图12为本发明中筒体侧视结构示意图;
图中:1-化盐装置,11-化盐池,111-喷头,112-开口,113-凹槽,114-密封垫,115-支撑杆,116-溢流口,12-加盐装置,121-格栅孔,122-支撑板,123-孔洞,13-折流板,131-折流口,2-前反应槽,3-加压溶气罐,4-预处理器,5-后反应槽,6-过滤器,7-精制盐水储罐,8-电解槽,81-电解槽管道,82-筒体,821-网孔,83-凸沿,831-通孔,832-橡胶垫,84-连接片,841-连接孔,85-网格状隔板,86-接地电极,861-U型开口,87-导线,88-连接装置,881-弹性半圆环,882-连接条,89-法兰。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1~图12所示,本发明提出一种种利用井矿盐生产离子膜烧碱的生产工艺,包括以下步骤:
S1:将井矿盐溶于水中得到饱和NaCl溶液;
S2:除去饱和NaCl溶液中的Ca2+、Mg2+以及SiO2,得到精制盐水;
S3:将精制盐水进行电解,得到烧碱、Cl2和H2。
进一步,S2包括以下步骤:
S21:向饱和NaCl溶液中加入过量的NaOH,使NaOH与饱和NaCl溶液中的Mg2+反应;
S22:在S21反应后的溶液中溶入空气增加压力后,加入过量的絮凝剂和精制剂进行反应,除去SiO2以及溶液中的悬浮物,泄压后排出沉淀物得到澄清溶液;
S23:在S22得到的澄清溶液中加入过量NaCO3,使NaCO3与溶液中的Ca2+反应;
S24:将S23反应后的溶液进行过滤排渣,得到精制盐水。
进一步,S21反应后的溶液中NaOH的含量为0.1~0.3g/L,S23反应后的溶液中NaCO3的含量为0.1~0.3g/L。
进一步,,S22中的絮凝剂为FeCl3,精制剂为BaCl2,且S22中澄清溶液中的FeCl3和BaCl2的含量分别为0.1~0.3g/L和0.1~0.3g/L。
本实施例中,用井矿盐替代海盐作为原料制备烧碱,原料易得,并且井矿盐精度较高,在制备烧碱过程中能够降低能耗,提高设备的利用率,但是用传统的工艺得到的精制盐水中SiO2的含量超标,絮凝剂和精制剂的加入除去了溶液中的SiO2,使制备的烧碱符合工业的标准。
一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的装置,包括依次连接的井矿盐溶解的化盐装置1、去除Mg2+的前反应槽2、增压的加压溶气罐3、去除SiO2的预处理器4、去除Ca2+的后反应槽5、过滤排渣的过滤器6、精制盐水储罐7以及电解槽8。
本实施例中,将井矿盐溶解于化盐装置1中,制备饱和盐水,饱和盐水通过折流槽通入至前反应槽2中,加入NaOH与溶液中的Mg2+反应,除去Mg2+后的溶液中通过加压泵在加压溶气罐3中加压,加压的溶液加入絮凝剂和精制剂并通入预处理器4中,进行泄压放气后将沉淀滤出,得到的澄清溶液通入后反应槽5中与NaCO3与溶液中的Ca2+反应,除去Ca2+后的溶液过滤后得到精制盐水,整体装置简单且生产效率高。
进一步,化盐装置1包括化盐池11,化盐池11的底部设置有喷头111,化盐池11内设置有加盐装置12,加盐装置12伸入化盐池11底部,且加盐装置12的底部设置有格栅孔121。
本实施例中,井矿盐的质量较轻颗粒较小,溶解时容易漂浮在水面上,加盐装置12位于化盐池11中,其底部设置有格栅孔121,原盐不断加入到加盐装置12中,格栅孔121的设置使原盐能够从加盐装置12的底部漏出进入化盐池11中,并且贴近化盐池11的底部设置有喷头111,使其尽快溶解,防止其漂浮在水面上,格栅孔121的设置不影响加盐速率同时能够保证原盐的溶解效果,除此之外,水分能够通过格栅孔121不断的渗入加盐装置12内部,加快溶解速率,使制备的饱和盐水符合工业的需要
进一步,化盐池11的其中一个侧壁顶端设置有开口112,开口112的一侧设置有折流板13,折流板13伸入化盐池11内,其顶部不低于化盐池11的上沿,其底部与化盐池11的池底留有液体流过的折流口131。
本实施例中,饱和盐水从折流口131流出经过折流板13后从开口112处溢流,由于开口112设置在化盐池11的其中一个侧壁的顶端,使该侧壁的高度低于整体化盐池11的高度,水面高于开口112,因此饱和盐水能够自动从开口112处流出,并且折流板13顶部不低于化盐池11的上沿,使化盐池11表面即使有漂浮物,在折流板13的作用下也不会通过折流口131和开口112流出,保证了饱和盐水的质量。
进一步,化盐池11靠近折流板13端部的两个侧壁上设置有凹槽113,折流板13的端部插入凹槽113中。
进一步,凹槽113与折流板13的接触处设置有密封垫114。
本实施例中,折流板13的端部插入化盐池11侧壁的凹槽113中,方便安装和拆卸,并且防止饱和盐水通过折流板13和化盐池11侧壁之间的缝隙溢出;密封垫114的设置进一步增强了密封效果,使饱和盐水只能通过折流口131流出。
进一步,折流板13通过若干个支撑杆115与化盐池11的池壁连接。
本实施例中,支撑杆115增强折流板13的连接效果并且保证液体的顺利流出。
进一步,化盐池11的其中一个侧壁靠近顶端处设置有溢流口116。
本实施例中,溢流口116设置在化盐池11靠近顶部的侧壁上,饱和盐水通过溢流口116流出。
进一步,加盐装置12呈上大下小的漏斗形,其顶部的两侧设置有搭在化盐池11上的支撑板122。
本实施例中,加盐装置12呈上大下小的漏斗形加盐效率高,且溶解效果好,顶部的两侧的支撑板122搭靠在化盐池11顶部,更加方便安装和拆卸。
进一步,加盐装置12靠近底部的四周侧壁上设置有孔洞123。
本实施例中,加盐装置12靠近底部的四周侧壁上设置有孔洞123,增加了水直接与加盐装置12中原盐的接触面积,化盐效率更高。
进一步,电解槽8包括与精制盐水储罐连接的电解槽管道81,电解槽管道81的外壁与一接地电极86连接,电解槽管道81内插入一筒体82,筒体82的筒壁上设置有卡住电解槽管道81边缘的凸沿83,凸沿83接地连接,筒体82和凸沿83均为导电材质。
本实施例中,将电解槽管道81通过接地电极86进行接地,将电解槽管道81上的电荷导出,一定程度上减少了电解槽管道81的电腐蚀,但是由于通过电解槽管道81中的溶液中带有一定的电荷,单单依靠接地电极86将电解槽管道81上的电荷导出,不能从根本上解决问题,因此在电解槽管道81的连接处,将筒体82插入至电解槽管道81中,同时凸沿83卡住电解槽管道81的端部,利用法兰89将电解槽管道81进行连接时凸沿83固定在两个法兰89之间,同时将凸沿83接地,因为筒体82、凸沿83均为导电材质例如金属材质,溶液通过电解槽管道81中时,溶液与筒体82充分接触,其中的电荷会通过筒体82、凸沿83而被导出,实现了去除溶液中电荷的作用,并且结构简单无需改装电解槽便可实现,因此接地电极86和筒体82的共同作用下,高效的将溶液中和管道上的电荷导出,解决了电解槽管道81容易电腐蚀,延长了电解槽管道81的使用寿命。
进一步,凸沿83通过导线87与接地电极86连接。
本实施例中,凸沿83接地时可以直接通过导线87与接地电极86连接,连接方便,节约成本。
进一步,凸沿83上设置有接地的连接片84,连接片84为导电材质,连接片84的自由端上设置有连接孔841,凸沿83呈环形,且设置在筒体82端部的筒壁上。
本实施例中,凸沿83接地时还可以通过与连接片84进行接地,与接地电极86分别接地,连接方式更加灵活;凸沿83呈环形,卡住电解槽管道81边缘的效果更好,连接更稳定,其设置在筒体82端部的筒壁上,更加便于安装,连接片84通过连接孔841接地,连接更方便。
进一步,筒体82的筒壁上设置有网孔821,筒体82内沿其轴向上设置有若干个网格状隔板85,且网格状隔板85为金属。
本实施例中,筒体82的筒壁上设置有网孔821,使溶液更加顺利的通过,减少对溶液的阻力,并且增大了筒体82与溶液的接触面积,网格状隔板85的轴向与筒体82的轴向相互平行,减少对溶液的阻力并且能够更加充分的与溶液接触,将溶液中的电荷尽量多的导出,例如两个交错设置的网格状隔板85便可以可起到较好的效果,网格状隔板85沿轴向贯穿筒体82,即网格状隔板85与筒体82等长,增大电荷去除的效率。
进一步,电解槽管道81的外壁通过一连接装置88与接地电极86连接,连接装置88包括套设在电解槽管道81外壁上的弹性半圆环881,弹性半圆环881底部设置有连接条882,接地电极86的顶部设置有连接条882插入的U型开口861。
本实施例中,连接时将弹性半圆环881套设在电解槽管道81上,再将连接条882插入到U型开口861并用螺栓固定连接,弹性半圆环881为金属材质,包裹在电解槽管道81外,接触面积大且连接方便,更容易将电解槽管道81上的电荷导出。
进一步,凸沿83上沿其周向上设置有若干个通孔831。
本实施例中,电解槽管道81通过法兰89连接时,法兰89上的螺栓同时穿过凸沿83上的通孔831,连接更加稳定。
进一步,凸沿83表面上设置有橡胶垫832,通孔831贯穿凸沿83和橡胶垫832。
本实施例中,橡胶垫832的设置增加密封效果,防止液体泄漏。
进一步,筒体82、凸沿83、连接片84以及网格状隔板85均为钨钢。
本实施例中,钨钢材料导电性能好并且耐电腐蚀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将井矿盐溶于水中得到饱和NaCl溶液;
S2:除去饱和NaCl溶液中的Ca2+、Mg2+以及SiO2,得到精制盐水;
S3:将精制盐水进行电解,得到烧碱、Cl2和H2。
2.根据权利要求2所述的一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的生产工艺,其特征在于,S2包括以下步骤:
S21:向饱和NaCl溶液中加入过量的NaOH,使NaOH与饱和NaCl溶液中的Mg2+反应;
S22:在S21反应后的溶液中溶气加压后,加入过量的絮凝剂和精制剂进行反应,除去SiO2以及溶液中的悬浮物,泄压后排出沉淀物得到澄清溶液;
S23:在S22得到的澄清溶液中加入过量NaCO3,使NaCO3与溶液中的Ca2+反应;
S24:将S23反应后的溶液进行过滤排渣,得到精制盐水。
3.根据权利要求2所述的一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的生产工艺,其特征在于,S21反应后的溶液中NaOH的含量为0.1~0.3g/L,S23反应后的溶液中NaCO3的含量为0.1~0.3g/L。
4.根据权利要求3所述的一种利用井矿盐生产离子膜烧碱的生产工艺,其特征在于,S22中的絮凝剂为FeCl3,精制剂为BaCl2,且S22中澄清溶液中的FeCl3和BaCl2的含量分别为0.1~0.3g/L和0.1~0.3g/L。
5.一种利用权利要求1~4任意一项所述生产工艺的装置,其特征在于,包括依次连接的用于井矿盐溶解的化盐装置(1)、用于去除Mg2+的前反应槽(2)、用于增压的加压溶气罐(3)、用于去除SiO2的预处理器(4)、用于去除Ca2+的后反应槽(5)、用于过滤排渣的过滤器(6)、精制盐水储罐(7)以及电解槽(8)。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述化盐装置(1)包括与所述前反应槽(2)连接的化盐池(11),所述化盐池(11)的底部设置有喷头(111),所述化盐池(11)内设置有加盐装置(12),所述加盐装置(12)伸入所述化盐池(11)底部,且所述加盐装置(12)的底部设置有格栅孔(121)。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述化盐池(11)的其中一个侧壁顶端设置有开口(112),所述开口(112)的一侧设置有折流板(13),所述折流板(13)伸入所述化盐池(11)内,其顶端不低于所述化盐池(11)的上沿,其底部与所述化盐池(11)的池底留有用于液体流过的折流口(131)。
8.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述电解槽(8)包括与所述精制盐水储罐(7)连接的电解槽管道(81),所述电解槽管道(81)的外壁与一接地电极(86)连接,所述电解槽管道(81)内部插入一筒体(82),所述筒体(82)的筒壁上设置有卡住所述电解槽管道(81)边缘的凸沿(83),所述凸沿(83)接地连接,所述筒体(82)和所述凸沿(83)均为导电材质。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述凸沿(83)上设置有接地的连接片(84),所述连接片(84)为导电材质,所述连接片(84)的自由端上设置有连接孔(841),所述凸沿(83)呈环形,且设置在所述筒体(82)端部的筒壁上。
10.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述筒体的筒壁上设置有网孔(821),所述筒体(82)内沿其轴向上设置有若干个网格状隔板(85),且所述网格状隔板(85)为金属。
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