CN112897553A - 一种高浓盐水为原料制酸碱的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，包括相连的小苏打生产系统、NH3生产系统、HCl生产系统；经水处理后得到的浓度为8‑12％的NaCl溶液，经过小苏打生产系统得到NaHCO3和NH4Cl，所述NH4Cl在NH3生产系统中与Mg(OH)2反应放出NH3，并生成MgCl2，所述MgCl2在HCl生产系统中生成HCl，得到的Mg(OH)2打回NH3生产系统中循环使用。本装置能够减少传统水处理工艺中固体废弃物的产量，基本实现石油化工、煤化工、制药等行业废水零排放，并固定大气中的CO2，减缓温室效应。
Description
技术领域
本发明属于酸碱生产技术领域，具体涉及一种高浓盐水为原料制酸碱的装置。
背景技术
近二十年来，我国经济增长速度一直稳居世界前列。其中经济快速增长的一个主要原因是我国工业的迅速崛起，随之而来的就是石油化工、煤化工、制药、电镀、冶金等行业产生的高盐废水，废水量大，主要成分为NaCl。目前，此高盐废水国内甚至国际上都没有有效处理方法，而环保要求越来越高，高盐废水能否得到高效处理关系到煤化工、石油化工等行业的持续、健康发展。近几年，环保部门和人们对环境要求不断提高，环保部门不仅要求废水达标排放，还鼓励对废水进行最大化回收利用，以实现零排放的目标，将废水中的有用成分回收利用，进而降低废水处理成本，有利于我国煤化工、石油化工、制药、冶金等行业的持续健康发展。
全球变暖已经成为全球科学家持续关注的热点话题，CO2作为主要的温室气体，其在大气中含量的提高为全球变暖提供助力。全球很多科学家正致力于固定CO2的工作中。
本专利主要针对煤化工、石油化工等行业产生的高盐灰水，该类高盐灰水在一系列处理后其主要组分为氯化钠，一般其含盐量分别在5％至12％之间。本研究拟以高盐灰水为主要原料，将其主要成分NaCl转化为Na2CO3、HCl、NH3等可循环利用的化学品，减少传统水处理工艺中固体废弃物的产量，并固定大气中的CO2。
发明内容
本申请目的在于提供一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，该装置能够减少传统水处理工艺中固体废弃物的产量，基本实现石油化工、煤化工、制药等行业废水零排放，并固定大气中的CO2，减缓温室效应。
为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，包括相连的小苏打生产系统、NH3生产系统、HCl生产系统；经水处理后得到的浓度为8-12％的NaCl溶液，经过小苏打生产系统得到NaHCO3和NH4Cl，所述NH4Cl在NH3生产系统中与Mg(OH)2反应放出NH3，并生成MgCl2，所述MgCl2在HCl生产系统中生成HCl，得到的Mg(OH)2打回NH3生产系统中循环使用。
进一步的，所述小苏打生产系统，包括反应沉降器1、离心泵a2、喷射器3、加热器a4、压滤机5、NaHCO3储存槽6、离心泵b7和超滤装置a8；灰水主管路依次通过离心泵a、喷射器与加热器a相连，CO2输送管路通过单向阀与灰水主管路相连并位于离心泵a前端，NH3输送管路通过单向阀与喷射器相连，所述加热器a与反应沉降器入口相连，所述反应沉降器出口与压滤机相连，所述压滤机固相出口位于NaHCO3储存槽上方，液相出口通过离心泵b与超滤装置a入口相连，所述超滤装置a固相出口NaHCO3储存槽相连，液相出口分别通过阀门与反应沉降器回流口、NH3生产系统相连。
进一步的，所述NH3生产系统包括离心泵c9、加热器b10、反应器a11、离心泵d12、离心泵e14、Mg(OH)2储存槽13，超滤装置a液相出口依次通过离心泵c、加热器b与反应器a的一个入口相连，Mg(OH)2储存槽通过离心泵d与反应器a的另一个入口相连，所述反应器a的气体出口依次通过离心泵e、单向阀、阀门与小苏打生产系统的反应沉降器相连，液体浆料出口与HCl生产系统相连。
进一步的，HCl生产系统包括离心泵F16、加热器c15、反应器b17、离心泵G18、超滤装置b19、离心泵H20、离心泵I22、盐酸储存槽21、吸收器23、冷却器24、离心泵J25；反应器a的液体浆料出口依次通过离心泵F、加热器c与反应器b相连，所述反应器b的气体出口依次通过阀门、离心泵H与吸收器相连，所述吸收器还通过离心泵I与盐酸储存槽相连；
所述反应器b的液体浆料出口通过离心泵G与超滤装置b相连，所述超滤装置b的固相出口与Mg(OH)2储存槽相连，液相出口通过冷却器、离心泵J连接至小苏打生产系统的离心泵a前端。
更进一步的，小苏打生产系统内的来水为8-12％的NaCl溶液，该溶液与NH3、CO2反应生成小苏打，如反应式1所示，小苏打NaHCO3加热得到Na2CO3；
NaCl+NH3+H2O+CO2→NaHCO3↓+NH4Cl (1)。
更进一步的，NH3生产系统是将反应式1得到的NH4Cl与Mg(OH)2在反应器a中混合加热，得到氨气和MgCl2，如反应式2所示；
2NH4Cl+Mg(OH)2→MgCl2+2NH3↑+4H2O (2)。
更进一步的，HCl生产系统是将反应式2得到的MgCl2溶液加热，MgCl2·6H2O分解得到HCl和Mg(OH)2，如反应式3所示，其中产物Mg(OH)2在反应式2中循环使用。
MgCl2·6H2O→Mg(OH)2+2HCl↑+2H2O (3)。
更进一步的，所述加热器a、加热器b、加热器c均与蒸汽管路、蒸汽回水管路相连。
作为更一步的，所述反应器a的气体出口依次通过离心泵e、单向阀、阀门连接至小苏打生产系统的加热器a与反应沉降器之间的管路。
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本发明既可以消耗CO2将其固化到NaHCO3中，减少了温室气体CO2；又可以消耗工业灰水处理后得到大量的、无法处理的NaCl，并获得NH3和HCl等可循环利用的化学品。该方法消耗的CO2和NaCl对降低煤气化工业的环境污染具有重大意义。
附图说明
图1为一种高浓盐水为原料制酸碱的装置结构原理图；
图中序号说明：1.反应沉降器、2.离心泵a、3.喷射器、4.加热器a、5.压滤机、6.NaHCO3储存槽、7.离心泵b、8.超滤装置a、9.离心泵c、10.加热器b、11.反应器a、12.离心泵d、13.Mg(OH)2储存槽、14.离心泵e、15.加热器c、16.离心泵F、17.反应器b、18.离心泵G、19.超滤装置b、20.离心泵H、21.盐酸储存槽、22.离心泵I、23.吸收器、24.冷却器、25.离心泵J。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：以此为例对本申请做进一步的描述说明。
实施例1
本实施例提供一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，主要针对煤气化工业产生的高盐灰水，包括相连的小苏打生产系统、NH3生产系统、HCl生产系统；经水处理后得到的浓度为8-12％的NaCl溶液，经过小苏打生产系统得到NaHCO3和NH4Cl，所述NH4Cl在NH3生产系统中与Mg(OH)2反应放出NH3，并生成MgCl2，所述MgCl2在HCl生产系统中生成HCl，得到的Mg(OH)2打回NH3生产系统中循环使用。
NH3和CO2通过单向阀和喷射器3与高浓盐水主管路连接并混合，经过加热器a4预热到30℃，然后进入反应沉降器a1，在反应沉降器a1中静止、冷却并析出结晶，经过压滤机5分离固液两相。固相进入NaHCO3储存槽6，液相再经过超滤装置a8进行二次分离，二次分离后的固相进入NaHCO3储存槽6，液相通过阀门控制回流至反应沉降器a1，如此循环两次，再打开阀门进入NH3生产系统。
经小苏打生产系统的超滤装置8a得到的液体，经过离心泵c、加热器b进入反应器a，Mg(OH)2储存槽13经离心泵d进入反应器a中，实现Mg(OH)2与液体混合，通过阀门控制反应器a内的浆料再进入离心泵c，循环数次直至反应器a内温度达到110℃，停止加热循环。反应器a反应产生的气体经过离心泵e、单向阀、阀门进入小苏打生产系统的反应沉降器1中循环利用，液体浆料进入HCl生产系统。
NH3生产系统的反应器a反应后得到的液体，经过离心泵F16、加热器c15进入反应器b17。通过阀门控制反应器b17内的浆料再进入离心泵F16，循环数次直至反应器b内温度达到315℃停止加热循环。反应产生的气体经过离心泵H20、单向阀、阀门进入吸收器23，盐酸储存槽21中的稀盐酸经离心泵I22进入吸收器23中循环吸收HCl。反应器b的液体浆料进入超滤装置b19进行过滤，得到的固体进入Mg(OH)2储存槽13中，液体经冷却器24、离心泵25进入小苏打生产系统的反应沉降器1中循环利用。
本发明主要针对煤化工、石油化工等行业产生的高盐灰水，该类高盐灰水在一系列处理后其主要组分为氯化钠，一般其含盐量分别在5％至12％之间。本发明以高盐灰水为主要原料，将其主要成分NaCl转化为Na2CO3、HCl、NH3等可循环利用的化学品，减少传统水处理工艺中固体废弃物的产量，并固定大气中的CO2。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，其特征在于，包括相连的小苏打生产系统、NH3生产系统、HCl生产系统；经水处理后得到的浓度为8-12％的NaCl溶液，经过小苏打生产系统得到NaHCO3和NH4Cl，所述NH4Cl在NH3生产系统中与Mg(OH)2反应放出NH3，并生成MgCl2，所述MgCl2在HCl生产系统中生成HCl，得到的Mg(OH)2打回NH3生产系统中循环使用。
2.根据权利要求1所述一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，其特征在于，所述小苏打生产系统，包括反应沉降器(1)、离心泵a(2)、喷射器(3)、加热器a(4)、压滤机(5)、NaHCO3储存槽(6)、离心泵b(7)和超滤装置a(8)；灰水主管路依次通过离心泵a、喷射器与加热器a相连，CO2输送管路通过单向阀与灰水主管路相连并位于离心泵a前端，NH3输送管路通过单向阀与喷射器相连，所述加热器a与反应沉降器入口相连，所述反应沉降器出口与压滤机相连，所述压滤机固相出口位于NaHCO3储存槽上方，液相出口通过离心泵b与超滤装置a入口相连，所述超滤装置a固相出口NaHCO3储存槽相连，液相出口分别通过阀门与反应沉降器回流口、NH3生产系统相连。
3.根据权利要求1所述一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，其特征在于，所述NH3生产系统包括离心泵c(9)、加热器b(10)、反应器a(11)、离心泵d(12)、离心泵e(14)、Mg(OH)2储存槽(13)，超滤装置a液相出口依次通过离心泵c、加热器b与反应器a的一个入口相连，Mg(OH)2储存槽通过离心泵d与反应器a的另一个入口相连，所述反应器a的气体出口依次通过离心泵e、单向阀、阀门与小苏打生产系统的反应沉降器相连，液体浆料出口与HCl生产系统相连。
4.根据权利要求1所述一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，其特征在于，HCl生产系统包括离心泵F(16)、加热器c(15)、反应器b(17)、离心泵G(18)、超滤装置b(19)、离心泵H(20)、离心泵I(22)、盐酸储存槽(21)、吸收器(23)、冷却器(24)、离心泵J(25)；反应器a的液体浆料出口依次通过离心泵F、加热器c与反应器b相连，所述反应器b的气体出口依次通过阀门、离心泵H与吸收器相连，所述吸收器还通过离心泵I与盐酸储存槽相连；所述反应器b的液体浆料出口通过离心泵G与超滤装置b相连，所述超滤装置b的固相出口与Mg(OH)2储存槽相连，液相出口通过冷却器、离心泵J连接至小苏打生产系统的离心泵a前端。
5.根据权利要求1所述一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，其特征在于，小苏打生产系统内的来水为8-12％的NaCl溶液，该溶液与NH3、CO2反应生成小苏打，如反应式(1)所示，小苏打NaHCO3加热得到Na2CO3；
NaCl+NH3+H2O+CO2→NaHCO3↓+NH4Cl (1)。
6.根据权利要求5所述一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，其特征在于，NH3生产系统是将反应式(1)得到的NH4Cl与Mg(OH)2在反应器a中混合加热，得到氨气和MgCl2，如反应式(2)所示；
2NH4Cl+Mg(OH)2→MgCl2+2NH3↑+4H2O (2)。
7.根据权利要求6所述一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，其特征在于，HCl生产系统是将反应式(2)得到的MgCl2溶液加热，MgCl2·6H2O分解得到HCl和Mg(OH)2，如反应式(3)所示，其中产物Mg(OH)2在反应式(2)中循环使用；
MgCl2·6H2O→Mg(OH)2+2HCl↑+2H2O (3)。
8.根据权利要求2所述一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，其特征在于，所述加热器a、加热器b、加热器c均与蒸汽管路、蒸汽回水管路相连。
9.根据权利要求3所述一种高浓盐水为原料制酸碱的装置，其特征在于，所述反应器a的气体出口依次通过离心泵e、单向阀、阀门连接至小苏打生产系统的加热器a与反应沉降器之间的管路。
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