CN1765774A

CN1765774A - 纯碱盐水预精制防垢工艺及预精制反应槽

Info

Publication number: CN1765774A
Application number: CN 200510012805
Authority: CN
Inventors: 李建渊; 马德春; 赵敬民; 郑怀顺; 门国文; 吕晓英; 范晓刚; 高峰; 孟庆松
Original assignee: TANGSHAN SANYOU CHEMICAL INDUSTRIES Co Ltd
Current assignee: TANGSHAN SANYOU CHEMICAL INDUSTRIES Co Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2006-05-03
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: CN100383062C

Abstract

一种纯碱盐水预精制防垢工艺及预精制反应槽，首先将化盐水、苛化液放入反应槽内，反应25～40分钟，消除化盐水中的钙镁杂质，然后将混合液打入化盐桶，苛化液中OH和CO₃ ^2－与化盐桶内粗盐水中的钙镁离子反应，在化盐桶内形成碳酸钙和氢氧化镁沉淀。所述的反应槽由筒体和置于筒体内的套桶等组成。本工艺利用专用的反应槽可以解决困扰生产多年的结垢问题，经济效益和社会效益十分显著。是纯碱厂提高精盐水盐份并预防化盐水管道结垢的优选工艺及预防管道结垢工艺中所使用的设备。

Description

纯碱盐水预精制防垢工艺及预精制反应槽

技术领域

本发明涉及一种纯碱盐水预精制防垢工艺及预精制反应槽，具体地说涉及一种纯碱厂提高精盐水盐份并预防化盐水管道结垢的工艺及预防管道结垢工艺中所使用的设备。

背景技术：

纯碱厂盐水工序化盐用水一般采用淡水(包括循环水、复用水)、海水或系统回收的杂水，里面含有Ca²⁺、Mg²⁺离子，洗涤盐泥后，又带入OH^-和CO₃ ^2-，在化盐水管道内反应生成碳酸钙和镁盐结垢，沉积在管道内壁上，年结垢厚度在10~20mm，既影响系统生产能力，清理时又浪费大量人力物力。另外，海水化盐或原盐钙镁杂质含量高时，石灰纯碱一步法盐水精制工艺，需要向系统添加大量苛化液，会造成精盐水盐份过低，使后道工序的生产能力下降，消耗升高，影响经济效益。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述纯碱盐水工序存在的两个问题，一是提供一种向化盐水中添加适量苛化液预防管道结垢并在化盐桶内除掉大部分钙镁杂质，附带提高精盐水盐份的纯碱盐水预精制防垢工艺，二是提供一种结构设计简单操作安全可靠的纯碱盐水预精制工艺使用的反应槽。

实现上述发明的目的采用以下技术方案：一种纯碱盐水预精制防垢工艺，其特征在于，首先将化盐水、苛化液放入反应槽内，反应25～40分钟，消除化盐水中的钙镁杂质，然后将混合液打入化盐桶，苛化液中OH^-和CO₃ ^2-与化盐桶内粗盐水中的钙镁离子反应，在化盐桶内形成碳酸钙和氢氧化镁沉淀。

一种纯碱盐水预精制防垢工艺使用的预精制反应槽，其结构要点是，该反应槽的筒体上设有进液口、出液口和沉淀物排放口，该筒体内设有套桶支撑架，筒体内内的下端设有搅耙，搅耙与搅耙减速机连接；该套桶用支撑架支承置于筒体内，套桶内设有搅拌框，该搅拌框的上端与搅拌减速机连接，下端与搅耙轴用轴瓦连接；该套桶上设有进液口。

由于采用了以上技术方案，向化盐水中添加适量的苛化液，在反应槽内除掉化盐水中的钙、镁杂质，然后在化盐桶内除掉粗盐水中大部分钙镁杂质，唐山三友化工股份有限公司盐水车间利用这一技术方案提高精盐水盐份取得了显著效果。该公司所用原盐制得的饱和粗盐水钙镁离子总量在1.0～2.0滴度，预精制过程控制化盐水中的OH^-和CO₃ ^2-总浓度在0.6～1.0滴度。完全可以将精盐水与饱和粗盐水的氯差控制在1tt以内。其效果见附表。

附表：2005年4月1日实施前后精盐水月平均值对比：

日期	实施前			实施后
	实施前			实施后				1月	2月	3月	4月	5月	6月	7月
	精盐水月平均值tt	106.5	107	107.1	107.63	107.68	107.54	1月	2月	3月	4月	5月	6月	7月	107.5
粗盐水月平均值tt	精盐水月平均值tt	106.5	107	107.1	107.63	107.68	107.54	108.5	108.5	108.5	108.5	108.5	108.5	108.5	107.5

为了达到预精制预防化盐水管道结垢的目的，唐山三友化工股份有限公司盐水车间已经本发明的反应槽中试成功。化盐水和苛化液在反应槽停留30分钟后，由于该反应槽搅拌力均匀，设计合理，使水中的钙镁离子大部分转化为沉淀物，流经管道时内壁不再结垢。

如果采用海水化盐和石灰纯碱法精制工艺，精盐水盐份约在103滴度，使用本技术对于提高精盐水盐份，效果将会十分显著。

附图说明

图1是中试流程图。

图2是本发明预精制反应槽结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。

本发明根据原盐溶解理论和石灰纯碱一步法盐水精制工艺反应原理，向化盐水中添加适量的苛化液，首先消除化盐水中的钙镁杂质，达到软水化盐的效果，防止管道结垢；具体步骤是：根据化盐水和原盐的杂质含量，确定苛化液的加入量。剩余的OH^-和CO₃ ^2-进入化盐桶，因为原盐溶解时间和精制反应时间大致相同，约为25～40分钟。所以苛化液中OH^-和CO₃ ^2-与化盐桶内粗盐水中的钙镁离子反应，在化盐桶内形成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，使大部分精制反应前移到化盐桶内进行，起到预精制的作用。减少后面的精制反应过程中苛化液加入量，防止过分稀释精盐水，达到提高精盐水盐份的目的。反应方程式：

参见图1，图1给出了预精制防垢工艺中试流程实施例。本实施例采集数据见下表：

项目	Ca²⁺	Mg²⁺	OH^-	HCO₃ ^-	CO₃ ^2-	SO₄ ^2-
项目	Ca²⁺	Mg²⁺	OH^-	HCO₃ ^-	CO₃ ^2-	SO₄ ^2-	管道结垢成份％	36	1.1	0.42	------	57.81	未检出
复用水mg/l	40.1	17	12	134.2	12	53.8	管道结垢成份％	36	1.1	0.42	------	57.81	未检出
复用水mg/l	40.1	17	12	134.2	12	53.8	加苛化液后洗泥桶上层出水mg/l	0	0	578	------	1260	362
不加苛化液时洗泥桶上层出水mg/l	10	10	30	0	120	190	加苛化液后洗泥桶上层出水mg/l	0	0	578	------	1260	362

数据分析：

由采集的数据可以看出，淡盐水管道之所以结垢，是因为复用水中含有较多的钙镁离子，当遇到碳酸根和氢氧根后，生成大量的碳酸钙和镁盐细小结晶随着流体的湍动被吸附在管道内壁。如果反应在足够的空间进行，并且具有足够的停留时间，那么，生成的晶核就会慢慢长大，最终形成人眼看得到的大分子沉淀物，就不会再被吸附到管道内壁上，从而避免管道内壁结垢。按照这一设想，我们设计了一套中试装置。

试验参数：

项目	复用水	苛化液	上层出水	套桶出水	冷却水温差	伴热管道外壁
项目	复用水	苛化液	上层出水	套桶出水	冷却水温差	伴热管道外壁	流量m³/h	26	0.54	20	6	1.3	----
温度℃	48	99	45	47	23-20	62	流量m³/h	26	0.54	20	6	1.3	----
温度℃	48	99	45	47	23-20	62	反应槽规格	直径2米，高4米，有效容积12立方米			套桶直径250毫米，高4米

中试过程简述：

试验时，将复用水和苛化液按所选流量同时加入反应槽中心套桶，其中一部分从套桶直接流入回收槽，另一部分从套桶下部出来后折流向上，从反应槽上层溢流口流入回收槽。试验过程中通过控制复用水流量，保证复用水在反应槽停留30分钟以上，同时，通过控制套桶出水和上层出水过剩OH^-和CO₃ ^2-在0.3tt以上，保证除钙镁效率。在试验中为了观察管壁温度对结疤的影响，在套桶出水管上分别进行蒸汽伴热和井水冷却。

预精制防垢工艺中试结论：

试验一个月后对上层出水管和套桶出水管分别进行拆检发现：(1)加热和冷却出水管壁对结垢几乎无影响；(2)上层出水管内壁一点结垢没有，而套桶出水管内壁结垢厚度有1毫米。这一现象充分证明：当复用水中加入苛化液后，并保证反应时间在30分钟以上时，流体流经管道后不会产生任何结垢。这一成果应用到生产实际，可以解决困扰生产多年的结垢问题，经济效益和社会效益十分显著。

通过中试可以看出，化盐水管道结垢的主要原因就是化盐水中含钙镁离子和氢氧根、碳酸氢根、碳酸根时，没有足够的反应时间，化盐水在管道流动过程中，生成细小结晶被吸附到管壁上。因此，根据实际生产用量，必须制作一台带中心套桶和搅拌装置的预精制反应槽，见附图2，其结构是：预精制反应槽是锥形结构，由套桶4、筒体3等组成。入液口a位于筒体3的下部一侧，出液口b位于筒体3上端一侧，沉淀物排放口g位于筒体3的下端中部，在沉淀物排放口g上设有反冲口f。筒体3内设有支撑架7，筒体3内的下端设有搅耙1，搅耙1与搅耙减速机6连接。套桶4用支撑架7支承置于筒体3内，套桶4内设有搅拌框2，该搅拌框2的上端与搅拌减速机5连接，下端与搅耙轴用轴瓦连接。该套桶4上设有进液口c、d、e。用搅拌减速机5驱动搅拌框2运转，用搅耙减速机6驱动搅耙1运转。反应槽容积为化盐水瞬时流量的一半以上，越大越好，(比如：化盐水用量为800m³/h，则反应器有效容积至少在400m³)。套桶直径约为桶体直径的30~40％。所有化盐用水和苛化液由反应器套桶上部进入，并经搅拌框加速反应，从套桶下部折流后经反应器上部流出，保证反应时间达到30分钟以上，然后进入淡盐水澄清桶。淡盐水适当澄清后溢流至淡盐水储槽，最后去化盐。苛化泥由底部排出，用泵打入洗泥桶，洗涤回收其中的盐份、OH^-和CO₃ ^2-。

预精制防垢工艺主要控制参数、步骤和计算：

控制化盐水加入苛化液后的OH^-和CO₃ ^2-离子浓度与粗盐水中Mg²⁺、Ca²⁺离子浓度的差值在0.1～0.4滴度为宜，过高，不利于提高精盐水盐份；过低，后面的精制过程没有足够的调节余地，精盐水过剩量无法控制，影响最终精制效果。可根据不加苛化液时粗盐水中钙镁杂质含量情况，用当量计算确定苛化液加入量，并在一个时期内相对固定，其余的钙镁离子在后面的精制过程中予以消除。

为了达到防止化盐水管道结垢目的，化盐水中的OH^-离子浓度和CO₃ ^2-离子浓度均应不小于0.3滴度。

分析预精制后的粗盐水钙镁离子含量时，必须用滤纸进行过滤，分析滤液，否则分析结果偏高，影响最终精制效果。保证化盐用水与含有OH^-和CO₃ ^2-离子的苛化液有25～40分钟的反应时间，使碳酸钙和镁盐结晶有足够的成长时间，形成沉淀析出，防止细晶被吸附到化盐水管道内壁上。

控制反应器搅拌速度在10～15rpm，使化盐水中的钙镁离子和苛化液带入的OH^-和CO₃ ^2-离子充分混合，加快反应速度。

苛化液配比的计算：

本发明的苛化液采用石灰乳和纯碱液配制，石灰乳与纯碱液的体积比是1∶2～4，苛化液中OH^-和CO₃ ^2-浓度的配比要与粗盐水中钙镁离子含量相匹配，既

[OH^-]/[CO₃ ^2-]＝[Mg²⁺]/[Ca²⁺]

苛化液加入量根据化学反应式计算。

Claims

1、一种纯碱盐水预精制防垢工艺，其特征在于，首先将化盐水、苛化液放入反应槽内，反应25～40分钟，消除化盐水中的钙镁杂质，然后将混合液打入化盐桶，苛化液中OH^-和CO₃ ^2-与化盐桶内粗盐水中的钙镁离子反应，在化盐桶内形成碳酸钙和氢氧化镁沉淀。

2、根据权利要求1所述的纯碱盐水预精制防垢工艺，其特征在于，所述的苛化液采用石灰乳和纯碱液配制，其中石灰乳与纯碱液的体积比1∶2～4，苛化液中OH^-和CO₃ ^2-浓度的配比要与粗盐水中钙镁离子含量相匹配。

3、一种如权利要求1所述纯碱盐水预精制防垢工艺使用的预精制反应槽，其特征在于，该反应槽的筒体上设有进液口、出液口和沉淀物排放口，该筒体内设有套桶支撑架，筒体内的下端设有搅耙，搅耙与搅耙减速机连接；该套桶用支撑架支承置于筒体内，套桶内设有搅拌框，该搅拌框的上端与搅拌减速机连接，下端与搅耙轴用轴瓦连接；该套桶上设有进液口。

4、根据权利要求3所述的纯碱盐水预精制防垢工艺使用的预精制反应槽，其特征在于，所述的预精制反应槽呈锥形结构，入液口位于桶体内套桶上端的一侧，出液口位于桶体上端一侧，沉淀物排放口位于桶体的下端中部。

5、根据权利要求4所述的纯碱盐水预精制防垢工艺使用的预精制反应槽，其特征在于，所述沉淀物排放口上设有反冲口。