CN113526530A - 一种含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统和方法，通过膜浓缩单元将卤水分为硫酸钠浓缩液和过滤清液，然后将硫酸钠浓缩液送入连续流盐析单元，然后对盐析单元所得硫酸钠悬浮液卤水物料进行分级处理，大颗粒硫酸钠脱出系统，细小的硫酸钠颗粒返回盐析单元，再对脱出的大颗粒硫酸钠进行离心、干燥处理，得到副产的大颗粒元明粉，同时将干燥过程中气流携带的硫酸钠晶体细小颗粒收集回用于盐析单元。本发明解决了氯碱企业全卤离子膜中硫酸钠富集的问题，同时也解决了目前副产元明粉生产品质较差，产品销路差的缺点，将卤水中的硫酸钠转化成工业副产品，实现清洁生产，促进了氯碱企业的节能增效过程。

Description

一种含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统及方法

技术领域

本发明涉及元明粉制备技术领域，特别是一种含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统及方法。

背景技术

氯碱行业在近几年连续扩产，采用离子膜法生产已经成为行业内普遍生产工艺。由于原盐中总会携带一定的硫酸钠，因此长时间电解后，硫酸钠就会持续富集，硫酸钠浓度过高对电解过程有严重影响，例如阻碍氯离子放电，同时也会在阳极放电产生氧气，降低电槽电流效率，因此在实际生产过程中需要连续稳定地从含硝卤水中脱除硫酸钠。

对于硫酸根去除的问题，目前主要应用的技术有：氯化钡法、氯化钙法、膜法除硝等。钡法除硝和钙法除硝虽然能够脱除水中硫酸根离子，但也会引入二次离子进入盐水体系，同时在工艺实施过程中还存在消耗过大，化学品接触人体不利等缺点，因此目前已经逐步被膜法除硝所取代。膜法除硝主要是通过纳滤膜截留二价及以上离子的原理，完成硫酸根截留，其清液可保证硫酸根在极低的浓度。经浓缩后的高硝卤水中硫酸钠浓度可做到70g/L左右，然后通过冷冻的手段，将高硝卤水降温，从而完成硫酸钠的析出过程，析出产物为十水芒硝。该法可有效解决传统钙法和钡法的缺点，在氯碱企业得到了极大的推广。

然而由于冷冻析出的芒硝含有结晶水，其实际使用过程总被使用单位诟病。例如在温度较低温度时，十水芒硝会出现压实结晶的现象，导致物料出现严重的结块现象，在后期无法使用。而在较高温度时，十水芒硝中的结晶水会转化成液态水，给运输带来麻烦。最关键的是，由于十水芒硝分子结构中水分子式量大于硫酸钠分子式量，从而导致芒硝实际使用过程中引入了大量的水分子，改变后续使用工序的水平衡。

为了解决上述问题，需要将盐卤中的硫酸钠制备成无水元明粉。CN105480990A公开了一种制备无水硫酸钠的设备。通过将闭路循环膜浓缩系统将含硫酸钠卤液浓缩至硫酸钠过饱和溶液，然后使用常温盐析结晶的方式，得到无水硫酸钠。该法虽然可以完成硫酸钠的制备过程，但因为需要将硫酸钠溶液浓缩至过饱和溶液，其浓缩膜系统难以在实践过程中稳定运行，后期制备的硫酸钠颗粒也因为晶种激发过量，因此成品颗粒极细，不满足后续元明粉厂家使用要求。CN111533143A公开了一种工业级元明粉制备装置和方法。通过料液中过饱和溶液与含晶体回流液之间的共混来实现硫酸钠晶体的成长控制，并通过氯化钠加药点的优化实现硫酸钠晶体脱除系统工序的颗粒排出，从而达到大颗粒硫酸钠的产出。该法仍然需要过饱和溶液的制备，且大量的回流溶液在体系内循环，产生大量循环能耗。同时，生产单元过于冗长，过程控制实难工程化实现。CN110217805A公开了一种大颗粒元明粉的制备方法，需要通过旋风分离进行粒径筛分，完成元明粉的粒径品质控制。该法虽然能得到大颗粒元明粉，但主要是采用蒸发结晶以及旋风分离，旋风分离本身需要气固夹带，因此需要极大的能源消耗。

发明内容

针对上述情况，为弥补现有技术所存在的不足，本发明提供一种含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统及方法。

本发明解决问题的技术方案如下：

为了解决上述含硝卤水元明粉制备的工程技术问题，本发明充分利用纳滤分离膜的特点和结晶成长特性，结合粒径分级筛选的工程化手段，实现了大颗粒元明粉的生产制备。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统，包括：

膜浓缩单元，设有含硝卤水进液口、硫酸钠浓缩液出口和过滤清液出口，用于含硝卤水的浓缩；

连续流盐析单元，设有硫酸钠浓缩液进口、顶流流股进口、氯化钠悬浮液混合液进口、硫酸钠悬浮液物料出口及成品液出口，用于盐析制备硫酸钠颗粒；所述硫酸钠浓缩液进口与所述膜浓缩单元的硫酸钠浓缩液出口连通；

悬浮液分级处理单元，设有悬浮液进口、底流出口和顶流出口，用于对硫酸钠悬浮物料分级处理；所述悬浮液进口与所述连续流盐析单元的硫酸钠悬浮物料出口连通；所述顶流出口与所述连续流盐析单元的顶流流股进口连通；

离心单元，设有离心液进口、固体物料出料口和离心母液出口，用于对悬浮液分级处理单元的底流流股进行固液分离；所述离心液进口与所述悬浮液分级处理单元的底流出口连通；

氯化钠悬浮液混合单元，设有氯化钠投加口、离心母液进口、混合液出口，用于向连续流盐析单元提供氯化钠与晶种，促进硫酸钠晶体析出；所述离心母液进口与所述离心单元的离心母液出口连通，所述混合液出口与所述连续流盐析单元的氯化钠悬浮液混合液进口连通；

干燥单元，用于对所述离心单元固体物料出料口所得的固体物料进行干燥。

进一步地，所述制备系统还包括配水单元，设有含硝卤水进口及调配后含硝卤水出口，用于调配含硝卤水；所述含硝卤水进口连接卤水来源；所述调配后含硝卤水出口连接所述膜浓缩单元的含硝卤水进液口。

进一步地，所述膜浓缩单元包括膜浓缩装置；所述含硝卤水进液口、硫酸钠浓缩液出口和过滤清液出口设于所述膜浓缩装置上。

进一步地，所述制备系统中，所述膜浓缩单元的硫酸钠浓缩液出口与所述连续流盐析单元的硫酸钠浓缩液进口的连通通路上还设有换热装置，用于加热硫酸钠浓缩液。

进一步地，所述连续流盐析单元包括连续流盐析结晶反应器；所述硫酸钠浓缩液进口、顶流流股进口、氯化钠悬浮液混合液进口、硫酸钠悬浮液物料出口及成品液出口设于所述连续流盐析结晶反应器上。

进一步地，所述悬浮液分级处理单元包括旋液分离器；所述悬浮液进口、底流出口和顶流出口设于所述旋液分离器上。

进一步地，所述离心单元包括离心机；所述离心液进口、固体物料出料口和离心母液出口设于所述离心机上。

进一步地，所述氯化钠悬浮液混合单元包括氯化钠悬浮液混合器和氯化钠定量投加装置；所述氯化钠投加口、离心母液进口、混合液出口设于氯化钠悬浮液混合器上，所述氯化钠定量投加装置设有氯化钠出料口，所述氯化钠出料口与所述氯化钠悬浮液混合器的氯化钠投加口连通；

进一步地，所述干燥单元包括元明粉干燥装置和抽吸风机，所述元明粉干燥装置设有抽吸口，并通过所述抽吸口连接抽吸风机。

本发明第二方面提供一种含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备方法，包括如下步骤：

a)将含硝卤水经膜浓缩分离，得到硫酸钠浓缩液和过滤清液；

b)步骤a)得到的硫酸钠浓缩液经连续流盐析处理，得到硫酸钠悬浮液物料；

c)步骤b)得到的硫酸钠悬浮液物料进行分级处理，得到底流物流和顶流物流；所述顶流返回参与步骤b)所述连续流盐析处理；

d)步骤c)得到的底流物流进行离心处理，得到固体硫酸钠和离心母液；将所述离心母液与氯化钠固体混合后返回参与步骤b)所述连续流盐析处理；

e)步骤d)得到的固体硫酸钠进行干燥处理，即得大颗粒元明粉。

本发明的主要处理对象为含硝卤水，所述含硝卤水主要成分为NaCl含量：200g/L，Na₂SO₄含量：42-67g/L。本发明采用含硝卤水或通过配水单元将含硝卤水与氯化钠进行合理配比混合后的液体作为膜浓缩单元的进液，然后经膜浓缩单元将原料卤水分为高硫酸钠含量的硫酸钠浓缩液和低硫酸钠含量的过滤清液，提高了后续处理单元的硫酸钠浓度，有利于提高后续处理效率；接下来与硫酸钠浓缩液一同进入连续流盐析单元的还有含有固体氯化钠颗粒的氯化钠饱和溶液，其能起到减溶作用，保证了硫酸钠的溶出，还有干燥单元中空气过滤装置截留后由粉料输送装置送来的元明粉，由于这些元明粉为极细颗粒物，可以用作晶种继续生长，本发明通过对连续流盐析单元进出物料进行控制，使得硫酸钠颗粒成长充足；盐析反应完成后的悬浮体系送入旋液分离器进行分级处理，得到底流物流和顶流物流；对所得底流物流进行离心处理，使固液分离，得到硫酸钠固体和悬浮液，顶流物流送入连续流盐析单元，在最后再对硫酸钠固体进行干燥处理，即得大颗粒元明粉产品。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明提供的含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统及方法对盐析所需硫酸钠浓缩液物料可控制在近饱和点，降低了膜面浓差极化现象，保证了膜浓缩系统的运行稳定；硫酸钠颗粒熟化更彻底，粒径更大，没有粉尘的问题出现，攻克了元明粉使用的难点，便利了元明粉使用；通过优化盐析反应终点，降低盐析体系溶液的硫酸根残留，可有效减少盐析所需的氯化钠盐量需求；通过颗粒分级技术，实现大颗粒硫酸钠生产，同时离心分离中含水率更低，可保证溶液中氯化钠残留更少，从而提升了最终元明粉的品质。

2.本发明针对含硝卤水的特性，运用合理的工艺路线和工艺参数，解决了氯碱企业全卤离子膜中硫酸钠富集的问题，同时也解决了目前副产元明粉生产品质较差，产品销路差的缺点。将卤水中的硫酸钠转化成工业副产品，实现循环经济和清洁生产，促进了氯碱企业的节能增效过程。

附图说明

图1为本发明含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统示意图。

图2为本发明一较佳实施例含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统示意图。

其中，101-配水单元；102-膜浓缩单元；103-连续流盐析单元；104-悬浮分级单元；105-离心单元；106-干燥单元；107-氯化钠悬浮液混合单元；108-一级换热装置；109-二级换热装置；107a-氯化钠悬浮液混合器；107b-氯化钠定量投加装置；106a-元明粉干燥装置；106b-抽吸风机；106c-空气过滤装置；106d-粉料输送装置。

具体实施方式

一种含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统，如图1所示，包括膜浓缩单元102、连续流盐析单元103、悬浮液分级处理单元104、离心单元105、干燥单元106和氯化钠悬浮液混合单元107。

所述膜浓缩单元102，设有含硝卤水进液口、硫酸钠浓缩液出口和过滤清液出口，用于含硝卤水的浓缩；

所述连续流盐析单元103，设有硫酸钠浓缩液进口、顶流流股进口、氯化钠悬浮液混合液进口、硫酸钠悬浮液物料出口及成品液出口，用于盐析制备硫酸钠颗粒；所述硫酸钠浓缩液进口与所述膜浓缩单元102的硫酸钠浓缩液出口连通；

所述悬浮液分级处理单元104，设有悬浮液进口、底流出口和顶流出口，用于对硫酸钠悬浮物料分级处理；所述悬浮液进口与所述连续流盐析单元103的硫酸钠悬浮物料出口连通；所述顶流出口与所述连续流盐析单元103的顶流流股进口连通；

所述离心单元105，设有离心液进口、固体物料出料口和离心母液出口，用于对悬浮液分级处理单元的底流流股进行固液分离；所述离心液进口与所述悬浮液分级处理单元104的底流出口连通；

氯化钠悬浮液混合单元107，设有氯化钠投加口、离心母液进口、混合液出口，用于向连续流盐析单元提供氯化钠与晶种，促进硫酸钠晶体析出；所述离心母液进口与所述离心单元105的离心母液出口连通，所述氯化钠悬浮液混合单元107的混合液出口与所述连续流盐析单元103的氯化钠悬浮液混合液进口连通；

干燥单元106，用于对所述离心单元105固体物料出料口所得的固体物料进行干燥。

为了获得合适硝含量的卤水，在一种优选的实施方式中，如图1所示，含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统还包括配水单元101，所述配水单元101设有含硝卤水进口及调配后含硝卤水出口，用于调配含硝卤水；所述含硝卤水进口连接含硝卤水来源；所述调配后含硝卤水出口连接所述膜浓缩单元102的含硝卤水进液口。作为优选，所述配水单元101设有含硝卤水进口、成品液进口及调配后含硝卤水出口，用于将含硝卤水与盐析反应降温后成品液调配得到高硝卤水。本发明的一些实施例中，所述配水单元101包括配水槽；所述配水槽设有含硝卤水进口、降温成品液进口和含硝卤水出口，所述含硝卤水出口与所述膜浓缩单元102的含硝卤水进液口连通；所述降温成品液进口与所述连续流盐析单元103的成品液出口连通；在本发明的优选实施例中，所述高硝水配水槽为锥底或斜底的贮槽。

在本发明的一些实施例中，所述膜浓缩单元102包括膜浓缩装置；所述含硝卤水进液口、硫酸钠浓缩液出口和过滤清液出口设于所述膜浓缩装置上；所述含硝卤水进液口与所述配水单元101的调配后含硝卤水出口连通；所述硫酸钠浓缩液出口与所述连续流盐析单元103的硫酸钠浓缩液进口连通；所述过滤清液出口与过滤清液收集器连通。在本发明的优选实施例中，所述膜浓缩装置为纳滤膜分离装置。在本发明的另一些优选实施例中，所述膜浓缩单元102还包括提升泵，将含硝卤水提升至所述膜浓缩装置的含硝卤水进液口。

在本发明的一些实施例中，所述膜浓缩单元102的硫酸钠浓缩液出口与所述连续流盐析单元103的硫酸钠浓缩液进口的连通通路上还设有换热装置，用于加热硫酸钠浓缩液。在本发明的优选实施例中，如图2所示，所述换热装置包括一级换热器108和二级换热器109，所述一级换热器108设有硫酸钠浓缩液进口、第一次升温硫酸钠浓缩液出口，用于硫酸钠浓缩液第一次升温；所述二级换热器109设有第一次升温硫酸钠浓缩液进口和第二次升温硫酸钠浓缩液出口，用于硫酸钠浓缩液第二次升温；所述第一次升温硫酸钠浓缩液进口与所述一级换热器108的第一次升温硫酸钠浓缩液出口连通；所述硫酸钠浓缩液进口与所述膜浓缩单元102的硫酸钠浓缩液出口连通；所述连续流结晶反应器硫酸钠浓缩液进口与所述二级换热器的第二次升温硫酸钠浓缩液出口连通。在本发明的更优实施例中，所述一级换热器108还设有成品液入口、降温成品液出口，用于硫酸钠浓缩液与成品液发生热交换；所述二级换热器109设有热源，用于硫酸钠浓缩液与热源发生热交换，二次升温；所述连续流结晶反应器的成品液出口与所述一级换热器的成品液入口连通；所述配水单元101还设有降温成品液入口，所述降温成品液入口与所述一级换热器的降温成品液出口连通。

在本发明的一些实施例中，所述连续流盐析单元103包括连续流盐析结晶反应器；所述硫酸钠浓缩液进口、顶流流股进口、氯化钠悬浮液混合液进口、硫酸钠悬浮液物料出口及成品液出口设在所述连续流盐析结晶反应器上；所述连续流盐析结晶反应器设有元明粉粉料进口，所述粉料传送装置与所述元明粉粉料进口连通。

在本发明的一些实施例中，所述悬浮液分级处理单元104包括旋液分离器；所述悬浮液进口、底流出口和顶流出口设在所述旋液分离器上；所述旋液分离器利用离心沉降原理从悬浮液中分离出固体颗粒；通过分级处理完成悬浮液的颗粒粒径筛选。

在本发明的一些实施例中，所述离心单元105包括离心机；所述离心液进口、固体物料出料口和离心母液出口设在所述离心机上。在本发明的优选实施例中，所述离心机为固液分离离心机。在本发明的更优实施例中，所述固液分离离心机为双极推料离心机或真空分离机。

在本发明的一些实施例中，所述氯化钠悬浮液混合单元107包括氯化钠悬浮液混合器107a和氯化钠定量投加装置107b；所述氯化钠投加口、离心母液进口、混合液出口设在所述氯化钠悬浮液混合器107a上，所述氯化钠定量投加装置107b设有氯化钠出料口，所述氯化钠出料口与所述氯化钠悬浮液混合器107a的氯化钠投加口连通。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，所述干燥单元106包括元明粉干燥装置106a和抽吸风机106b，所述元明粉干燥装置设有抽吸口，并通过所述抽吸口连接抽吸风机。在本发明的一些优选实施例中，所述元明粉干燥装置为盘式干燥机、桨叶式干燥机或流化床干燥机中任一种。在本发明的另一些优选实施例中，如图2所示，所述抽吸风机还连接有空气过滤装置106c和粉料传送装置106d。在本发明的更优实施例中，所述空气过滤装置106c内设有过滤介质。所述干燥机内一部分残余元明粉随着干燥气流进入空气过滤装置106d，定期清灰后所得元明粉粉料被输送装置106d输送至所述连续流盐析结晶反应器内。

一种含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备方法，包括如下步骤：

a)将含硝卤水经膜浓缩分离，得到硫酸钠浓缩液和过滤清液；

b)步骤a)得到的硫酸钠浓缩液经连续流盐析处理，得到硫酸钠悬浮液物料；

c)步骤b)得到的硫酸钠悬浮液物料进行分级处理，得到底流物流和顶流物流；所述顶流返回参与步骤b)所述连续流盐析处理；

d)步骤c)得到的底流物流进行离心处理，得到固体硫酸钠和离心母液；将所述离心母液与氯化钠固体混合后返回参与步骤b)所述连续流盐析处理；

e)步骤d)得到的固体硫酸钠进行干燥处理，即得大颗粒元明粉。

在本发明的一些实施例中，步骤a)中所述含硝卤水为将含硝卤水原液。在本发明的一些优选实施例中，步骤b)硫酸钠浓缩液经连续流盐析处理还获得连续流盐析成品液，所述含硝卤水为含硝卤水原液与降温后的所述连续流盐析成品液按比例配比得到。

在本发明的一些实施例中，步骤a)中，所述硫酸钠浓缩液中氯化钠含量不低于200g/L，硫酸钠含量不高于140g/L，在该条件控制下，硫酸钠的含量接近极限溶解度，但仍未达到饱和；所述过滤清液的硫酸根浓度为1～5g/L，可用过滤清液收集器收集后回用于氯碱厂化盐工段。

在本发明的一些实施例中，步骤b)中，连续流盐析结晶反应进料包括硫酸钠浓缩液、顶流物流、氯化钠悬浮液混合液；在本发明的优选实施例中，步骤b)中，连续流盐析结晶反应进料还包括将步骤e)干燥过程中干燥气流夹带的被截留并输送至连续流盐析处理的元明粉；该元明粉颗粒极细，可以用作晶种。

在本发明的一些实施例中，步骤b)中，所述连续流盐析结晶反应器内盐析温度在50～80℃之间，更优选地，在50～65℃之间。

在本发明的优选实施例中，所述硫酸钠浓缩液进入多级换热装置进行温度提升，同时也完成盐析反应回流清液的显热回收；所述一级换热装置中硫酸钠浓缩液与盐析成品液进行换热，使硫酸钠浓缩液温度提升至45～65℃；所述二级换热装置中经一级换热装置升温后的硫酸钠浓缩液与热源进行换热，使硫酸钠浓缩液温度提升至50～80℃。

在本发明的优选实施例中，连续流盐析处理所用装置为连续流盐析结晶反应器，所述连续流盐析结晶反应器可以选自型号为Coflore ATR的连续结晶反应器(AMTechnology)，或其他现有盐析结晶反应器经连续流改造能够实现相应的功能即可。

在本发明的一些实施例中，步骤c)中，所述顶流物流返回参与步骤b)所述连续流盐析处理；在本发明的优选实施例中，将所述离心母液与氯化钠固体混合采用氯化钠悬浮液混合器和氯化钠定量投加装置，通过氯化钠定量投加装置将氯化钠固体盐投加到氯化钠悬浮液混合器，与经所述离心处理后的离心母液共混得到氯化钠悬浮液；所述氯化钠固体为氯化钠定量投加，采用预溶解系统，所述预溶解系统溶解投加氯化钠盐量应满足盐析结晶所需的需盐比，同时溶解后氯化钠颗粒物含量不低于20％，此时因为预溶氯化钠盐的存在，会有一部分硫酸钠颗粒在氯化钠的盐析作用已经部分析出，析出的颗粒硫酸钠也起到一部分晶种预生成的作用。

在本发明的更优实施例中，通过氯化钠定量投加装置将盐析结晶的需盐比可控制在氯化钠：硫酸钠质量比为1.2～1.6，促进硫酸钠晶体析出。

在本发明的更优实施例中，在本发明步骤c)中，硫酸钠悬浮液物料进行分级处理过程中底流物流的含固量控制在不低于20％，优选为20％～30％，颗粒粒径0.2mm～1.5mm；顶流物流的含固量0.5％～3％，颗粒粒径<0.3mm。

在本发明的更优实施例中，本发明步骤d)中，所述离心处理采用固液分离离心机；作为优选，所述固液分离离心机为双极推料离心机或真空分离机；所得硫酸钠固体为含水率低于5％的硫酸钠固体颗粒。

在本发明的更优实施例中，本发明步骤e)中，所述干燥处理过程中将干燥气流夹带的极细元明粉颗粒物截留并输送至步骤b)连续流盐析处理，使其进一步结晶生长。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例

国内某氯碱厂产生的含硝卤水：NaCl含量200g/L，Na₂SO₄含量42-67g/L。

本发明含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统如图2所示，处理含硝卤水能力约为1125m³/日，大颗粒元明粉产量为4320kg/日。

a)、含硝卤水收集后由送水泵输送，转移至含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统配水单元101的配水槽中，经过降温处理后的盐析反应器成品液也送入配水槽中，两者混合，完成卤水中硫酸钠含量的配比得到高硝卤水，其NaCl含量190～200g/L，Na₂SO₄含量70～90g/L；由提水泵将高硝卤水输送至膜浓缩单元102的膜浓缩装置，膜浓缩装置运行压力65～80bar，进行硫酸钠增浓，控制浓缩后所得硫酸钠浓缩液中氯化钠含量不低于200g/L，硫酸钠含量不高于140g/L，此时，硫酸钠浓度接近三元体系的极限饱和浓度，无硫酸钠过饱和现象；过滤清液的硫酸根浓度在1～5g/L，可返回氯碱厂化盐工段。

b)、将硫酸钠浓缩液(硫酸钠含量120～140g/L)送入一级换热装置108，与连续流盐析单元103的连续流盐析结晶反应器中的成品液进行换热操作，可提升硫酸钠浓缩液的温度至45～65℃，同时降低盐析结晶反应器中成品液的温度至35～45℃；经过一级换热装置108后的硫酸钠浓缩液进一步送入二级换热装置109，与热源进行换热操作，进一步提升硫酸钠浓缩液的温度至50～80℃；升温后的硫酸钠浓缩液送入连续流盐析结晶反应器，在反应器内膜浓缩单元102送出的硫酸钠浓缩液、悬浮液分级处理单元104送出的顶流流股、氯化钠悬浮液混合单元107的氯化钠悬浮液混合器107a送出的氯化钠悬浮液混合溶液、干燥单元106的粉料输送装置106d送出的元明粉粉料共同混合，硫酸钠浓缩液在高强度搅拌的反应器内停留一定时间后，溶解的硫酸钠在悬浮体系中硫酸钠颗粒表面继续结晶析出，最终变成固体硫酸钠；通过控制连续流盐析结晶反应器温度在50～80℃，经过反应后成品液中氯化钠含量提升至23％～26％，硫酸钠含量降至45～80g/L，从顶流送入二级换热装置109。控制连续流盐析结晶反应器内底流出料硫酸钠含固量5％～20％送入悬浮液分级处理单元104的旋液分离器。

c)、反应完成后的硫酸钠悬浮物料送入悬浮液分级处理单元104的旋液分离器，通过旋液分离器的分流作用，将硫酸钠悬浮物料变成一股底流物流(大粒径、高颗粒浓度的底流)(含固量20％～30％，颗粒粒径0.2mm～1.5mm)和一股顶流物流(细粒径、低颗粒浓度的顶流)(含固量0.5％～3％，颗粒粒径<0.3mm)。在旋液分离器内的高速旋转流场中，硫酸钠悬浮物料内的颗粒粒径完成分级筛选，从而满足大粒径硫酸钠生产要求。细粒径、低颗粒浓度的顶流物流返回连续流盐析单元103的连续流盐析结晶反应器。

d)、将底流物流(大粒径、高颗粒浓度的底流)送入离心单元105的离心机，在离心机内，可得到含水率低于5％的固体硫酸钠，而极小粒径的物料随饱和卤水作为离心母液从离心机排出并送入氯化钠悬浮液混合单元107的氯化钠悬浮液混合器107a；精制氯化钠通过氯化钠定量投加装置107b送入氯化钠悬浮液混合器107a内。在氯化钠悬浮液混合器107a内固体氯化钠的投入可显著降低溶液中硫酸钠的饱和溶解度，使得溶液中的硫酸钠以晶种方式析出。将硫酸钠晶种析出后的悬浮液物料送入连续流盐析单元103的连续流盐析结晶反应器内，既满足盐析所需NaCl投加要求，又可引入硫酸钠晶种颗粒，使得硫酸钠析出物在固定的同类晶型表面成长。

e)离心单元105的离心机出料固体硫酸钠(含水硫酸钠固体颗粒)送入干燥单元106的元明粉干燥装置106a，在元明粉干燥装置106a中固体硫酸钠含水率进一步地降低，达到工业硫酸钠品质一级粒径要求，得到大颗粒元明粉产品；同时，元明粉干燥装置106a内有一部分残余细粉物料随着干燥气流经抽吸风机106b送入空气过滤装置106c内，干燥气流在过滤介质的分离作用下变成清洁气外排。干燥气流夹带的极细的元明粉颗粒物被空气过滤装置106c的滤袋截留，通过定期粉尘振捣跌落到粉料输送装置106d中；进入到粉料输送装置106d中的元明粉颗粒极细，输送至连续流盐析单元103的连续流盐析结晶反应器内进一步进行结晶成长。

该含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统投入运行后，副产元明粉质量稳定，主要指标如下表1所示：

表1：元明粉质量指标

序号	指标	数值
			1	硫酸钠质量分数(％)	98.3
2	水不溶物质量分数(％)	0.08
			3	氯化物(以Cl计)(％)	0.61
4	粒径小于100um(％)	10.1
			5	粒径100～200um(％)	12.3
6	粒径200～500um(％)	68.9
			7	粒径大于500um(％)	8.7

本发明提出了一种优化的含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统和方法，充分利用纳滤分离膜的特点和晶体的成长特性，结合粒径分级筛选的工程化手段，完成了大颗粒元明粉的生产制备，系统运行稳定；通过膜浓缩得到硫酸钠浓缩液，使得盐析过程硫酸钠颗粒熟化更彻底，粒径更低，没有粉尘的问题出现，通过颗粒分级技术，实现大颗粒硫酸钠生产，同时离心分离中含水率更低，可保证溶液中氯化钠残留更少，所得大颗粒元明粉的平均粒径范围为200～500μm，粒径均匀，杂质少且氯化物含量低。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统，其特征在于，包括：

膜浓缩单元(102)，设有含硝卤水进液口、硫酸钠浓缩液出口和过滤清液出口，用于含硝卤水的浓缩；

连续流盐析单元(103)，设有硫酸钠浓缩液进口、顶流流股进口、氯化钠悬浮液混合液进口、硫酸钠悬浮液物料出口及成品液出口，用于盐析制备硫酸钠颗粒；所述硫酸钠浓缩液进口与所述膜浓缩单元(102)的硫酸钠浓缩液出口连通；

悬浮液分级处理单元(104)，设有悬浮液进口、底流出口和顶流出口，用于对硫酸钠悬浮物料分级处理；所述悬浮液进口与所述连续流盐析单元(103)的硫酸钠悬浮物料出口连通；所述顶流出口与所述连续流盐析单元(103)的顶流流股进口连通；

离心单元(105)，设有离心液进口、固体物料出料口和离心母液出口，用于对悬浮液分级处理单元的底流流股进行固液分离；所述离心液进口与所述悬浮液分级处理单元(104)的底流出口连通；

氯化钠悬浮液混合单元(107)，设有氯化钠投加口、离心母液进口、混合液出口，用于向连续流盐析单元提供氯化钠与晶种，促进硫酸钠晶体析出；所述离心母液进口与所述离心单元(105)的离心母液出口连通，所述混合液出口与所述连续流盐析单元(103)的氯化钠悬浮液混合液进口连通；

干燥单元(106)，用于对所述离心单元(105)固体物料出料口所得的固体物料进行干燥。

2.如权利要求1所述的含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)所述制备系统还包括配水单元(101)，设有含硝卤水进口及调配后含硝卤水出口，用于调配含硝卤水；所述含硝卤水进口连接含硝卤水来源；所述调配后含硝卤水出口连接所述膜浓缩单元(102)的含硝卤水进液口；

2)所述膜浓缩单元(102)包括膜浓缩装置；所述含硝卤水进液口、硫酸钠浓缩液出口和过滤清液出口设于所述膜浓缩装置上；

3)所述制备系统中，所述膜浓缩单元(102)的硫酸钠浓缩液出口与所述连续流盐析单元(103)的硫酸钠浓缩液进口的连通通路上还设有换热装置，用于加热硫酸钠浓缩液；

4)所述连续流盐析单元(103)包括连续流盐析结晶反应器；所述硫酸钠浓缩液进口、顶流流股进口、氯化钠悬浮液混合液进口、硫酸钠悬浮液物料出口及成品液出口设于所述连续流盐析结晶反应器上；

5)所述悬浮液分级处理单元(104)包括旋液分离器；所述悬浮液进口、底流出口和顶流出口设于旋液分离器上；

6)所述离心单元(105)包括离心机；所述离心液进口、固体物料出料口和离心母液出口设于离心机上；

7)所述氯化钠悬浮液混合单元(107)包括氯化钠悬浮液混合器和氯化钠定量投加装置；所述氯化钠投加口、离心母液进口、混合液出口设于氯化钠悬浮液混合器上，所述氯化钠定量投加装置设有氯化钠出料口，所述氯化钠出料口与所述氯化钠悬浮液混合器的氯化钠投加口连通；

8)所述干燥单元(106)包括元明粉干燥装置和抽吸风机，所述元明粉干燥装置设有抽吸口，并通过所述抽吸口连接抽吸风机。

3.如权利要求2所述的含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：

i.特征1)中，所述配水单元(101)包括配水槽；所述硝卤水进口和调配后含硝卤水出口设于配水槽上，所述配水池设有含成品液进口；所述成品液进口与所述连续流盐析单元(103)的成品液出口连通；

ii.特征2)中，所述膜浓缩装置为纳滤膜分离装置；

iii.特征3)中，所述换热装置包括一级换热器和二级换热器，所述硫酸钠浓缩液进口设于一级换热器上，所述一级换热器上还设有第一次升温硫酸钠浓缩液出口，用于硫酸钠浓缩液第一次升温；所述二级换热器设有第一次升温硫酸钠浓缩液进口和第二次升温硫酸钠浓缩液出口，用于硫酸钠浓缩液第二次升温；所述第一次升温硫酸钠浓缩液进口与所述一级换热器的第一次升温硫酸钠浓缩液出口连通；所述硫酸钠浓缩液进口与所述膜浓缩单元(102)的硫酸钠浓缩液出口连通；所述连续流结晶反应器的硫酸钠浓缩液进口与所述二级换热器的第二次升温硫酸钠浓缩液出口连通；

iv.特征6)中，所述离心机为固液分离离心机；

v.特征8)中，所述元明粉干燥装置为盘式干燥机、桨叶式干燥机或流化床干燥机中任一种；

vi.特征8)中，所述抽吸风机还连接有空气过滤装置和粉料传送装置。

4.如权利要求3所述的含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统，其特征在于，所述一级换热器还设有成品液入口、降温成品液出口，用于硫酸钠浓缩液与成品液发生热交换；所述二级换热器设有热源进口与热源出口，用于硫酸钠浓缩液与热源发生热交换，二次升温；所述连续流盐析结晶反应器的所述连续流盐析结晶反应器的成品液出口与所述一级换热器的成品液入口连通；所述配水单元(101)还设有降温成品液入口，所述降温成品液入口与所述一级换热器的降温成品液出口连通。

5.如权利要求3所述的含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统，其特征在于，所述固液分离离心机为双极推料离心机或真空分离机。

6.如权利要求3所述的含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备系统，其特征在于，所述连续流盐析结晶反应器设有元明粉粉料进口，所述粉料传送装置与所述元明粉粉料进口连通。

7.一种含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)将含硝卤水经膜浓缩分离，得到硫酸钠浓缩液和过滤清液；

b)步骤a)得到的硫酸钠浓缩液经连续流盐析处理，得到硫酸钠悬浮液物料；

c)步骤b)得到的硫酸钠悬浮液物料进行分级处理，得到底流物流和顶流物流；所述顶流返回参与步骤b)所述连续流盐析处理；

d)步骤c)得到的底流物流进行离心处理，得到固体硫酸钠和离心母液；将所述离心母液与氯化钠固体混合后返回参与步骤b)所述连续流盐析处理；

e)步骤d)得到的固体硫酸钠进行干燥处理，即得大颗粒元明粉。

8.如权利要求7所述的含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：

a1)、步骤b)硫酸钠浓缩液经连续流盐析处理还获得连续流盐析成品液，步骤a)中，所述含硝卤水由含硝卤水原液与降温后的所述连续流盐析成品液按比例配比得到；

a2)、步骤a)中，所述硫酸钠浓缩液中氯化钠含量不低于200g/L，硫酸钠含量不高于140g/L；

a3)、步骤a)中，所述过滤清液的硫酸根浓度为1～5g/L，适于回用于氯碱厂化盐工段；

a4)、步骤a)中，所述膜浓缩的过滤温度为30～40℃，运行压力为65～80bar；

b1)、步骤b)中，在连续流盐析处理前通过换热使硫酸钠浓缩液升温；

b2)、步骤b)中，连续流盐析处理的盐析温度在50～80℃之间；

c1)、步骤c)中，控制底流物流的含固量20％～30％，颗粒粒径0.2mm～1.5mm；顶流物流的含固量0.5％～3％，颗粒粒径<0.3mm；

d1)、步骤d)中，所述离心处理采用固液分离离心机；

d2)、步骤d)中，所得固体硫酸钠为含水率低于5％的硫酸钠固体颗粒；

e1)、步骤e)中，所述干燥处理过程中将干燥气流夹带的元明粉截留并输送至步骤b)所述连续流盐析处理进一步结晶生长；

e2)、步骤e)中，所述大颗粒元明粉的平均粒径范围为200～500μm。

9.如权利要求8所述的含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：

(1)所述硫酸钠浓缩液与所述连续流盐析成品液进行换热，使硫酸钠浓缩液温度提升至45～65℃；使连续流盐析成品液降温至35～45℃，即为所述连续流盐析处理降温后成品液；升温后的硫酸钠浓缩液再与热源进行换热，使硫酸钠浓缩液温度提升至50～80℃；

(2)所述氯化钠固体为氯化钠定量投加，所述氯化钠定量投加采用预溶解系统，所投加氯化钠的量应满足盐析结晶所需的需盐比，同时溶解后氯化钠颗粒物含量不低于20％。

10.如权利要求9所述的含硝卤水副产大颗粒元明粉的制备方法，其特征在于，所述盐析结晶的需盐比为氯化钠：硫酸钠质量比为1.2～1.6。

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