CN210206461U

CN210206461U - 一种低硬度氯化钠溶液的浓缩装置

Info

Publication number: CN210206461U
Application number: CN201920471359.5U
Authority: CN
Inventors: Huilin Huang; 黄汇林; Qingfeng Chi; 迟庆峰; Jianlu Liu; 刘建路; Haobo Zhang; 张浩波; Wei Cai; 蔡巍; Zongrui Wang; 王宗瑞; Liguo Zhu; 朱立国; Jinfang Xia; 夏金方; Yaomin Wang; 王耀敏; Hong Han; 韩红
Original assignee: SHANDONG OCEAN CHEMICAL IMP AND EXP CO Ltd; CNOOC Refining and Chemical Co Ltd
Current assignee: SHANDONG OCEAN CHEMICAL IMP AND EXP CO Ltd; CNOOC Refining and Chemical Co Ltd
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2029-04-09

Abstract

一种低硬度氯化钠溶液的浓缩装置，包括至少三级正渗透装置依次连接，每级正渗透装置设有原料液进口、浓缩液出口、汲取液进口、汲取液出口，原料液进口和汲取液进口同向，上一级浓缩液出口连接到下一级原料液进口，下一级的汲取液出口连接到上一级汲取液入口，最后一级正渗透装置设有浓缩完成液出口；每级正渗透装置设置有包括原料液循环管路和汲取液循环管路。本实用新型的装置采取原料液整体顺流，汲取液整体逆流，每级正渗透装置采取原料液和汲取液壳内顺流方式进料。本实用新型可将原料液二级纳滤浓水由氯化钠含量8‑9wt%浓缩到大于18‑20wt%，可以作为离子交换提钾工艺洗脱剂或直接用于真空制盐，能够有效降低成本。

Description

一种低硬度氯化钠溶液的浓缩装置

技术领域

本实用新型涉及一种低硬度氯化钠溶液的浓缩装置，尤其是一种纳滤浓水的浓缩装置。

背景技术

山东海化集团地处渤海莱州湾，地下卤水资源丰富，山东海化羊口盐场利用该地下卤水晒制原盐，年生产能力达180万吨。地下卤水晒盐后副产苦卤量约100万m³/年，苦卤中含有丰富的Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄ ^2-等成分。为综合利用苦卤资源，使苦卤中的各组分得到有效利用，进而发挥企业资源优势，形成盐化产业链条，增强企业竞争力，山东海化集团建有硫酸钾厂，该厂以苦卤为原料生产六水氯化镁、硫酸钾和高温盐产品，实现“变废为宝”，年可利用苦卤总量的50%以上，但仍有大量的苦卤资源未被利用，造成极大的浪费。

盐化工是山东海化集团的支柱产业之一。山东海化集团前期自主研发了纳滤精制卤水工业化示范技术，采用纳滤精制卤水替代海水化盐，每立方米精制卤水可减少固体原盐（92 wt %）用量约80kg，纳滤产水是指将原卤水（纳滤进水）去除大部分钙、镁、硫酸根等二价离子后的氯化钠溶液，纳滤浓水是指对应于纳滤产水后，钙、镁、硫酸根含量相对原卤水浓度高的溶液。一级纳滤产水进入二级纳滤，氯化钠回收率80%左右，剩余20%左右氯化钠随二级纳滤浓水作为一级纳滤的进水返回系统，由于二级纳滤的回收率为50%左右，将有一半的二级纳滤浓水返回盐场晒盐，该部分水已经过一级纳滤处理水质较好，返回盐场晒盐存在一定的资源浪费情况。纳滤各部分卤水组分如下表：

	Ca<sup>2+</sup>/ppm	Mg<sup>2+</sup>/ppm	SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>/ppm	NaCL/ wt %
					原卤水	1102	6080	9846	8～9
一纳产水	432	830	217	8～9
					二纳产水	265	220	14	8～9
二级纳滤浓水	1247	3722	337	8～9

正渗透技术 (FO)是一种 “绿色” 技术，水通过半渗透膜的流动过程，就像是自然界中树木从土壤中获取水份，输送到树干、树枝及树叶中的过程。FO不同于高压驱动的反渗透工艺（RO），正渗透是通过渗透压差将水分子通过膜分离出来，无需反渗透工艺中所需的额外的泵及水压为动力。因此，正渗透系统是用来过滤高污染进料流体的更适合的选择，正渗透可用作预处理来替代整个压力膜过滤系统。

汲取液是影响正渗透的关键技术之一。由于正渗透过程的动力来源是原料液与汲取液之间的渗透压差，渗透压差越大，过程驱动力就越大，汲取液本身的渗透压直接影响正渗透的运行效率汲取液再生过程的难易程度和经济性直接关系正渗透工艺的能耗与运行成本。为保证正渗透渗透压长时间不变，目前国际上通常采用的汲取液包括碳酸氢铵体系或氯化钠体系。其中，碳酸氢铵体系的汲取液调试困难，且氨气容易挥发到空气或水中造成二次污染。

本实用新型中低硬度是相对于纳滤进水即原卤水而言，硬度主要针对原料液中钙离子及硫酸根离子浓度，本实用新型适用于同时含有钙离子和硫酸根离子，但钙离子浓度低于1500ppm、硫酸根离子浓度低于800ppm，或只含有钙离子或硫酸根离子，电导率小于150ms/cm的无机盐溶液。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种采用正渗透将低硬度的氯化钠溶液高效低能耗浓缩回收利用的系统，实现卤水资源综合利用，降本增效。

为实现上述目的，本实用新型包括至少三级正渗透装置依次连接，每级正渗透装置设有原料液进口、浓缩液出口、汲取液进口、汲取液出口，原料液进口和汲取液进口同向，上一级正渗透装置的浓缩液出口连接到下一级正渗透装置的原料液进口，下一级正渗透装置的的汲取液出口连接到上一级正渗透装置的汲取液入口，最后一级正渗透装置设有浓缩完成液出口，每个装置原料液进口和汲取液进口同向。

作为优选，所述的每级正渗透装置设置有包括原料液循环管路和汲取液循环管路，原料液通过原料液循环泵在正渗透膜片外层循环，汲取液通过汲取液循环泵在正渗透膜汲取液支撑层内侧循环。

本实用新型装置采取原料液整体顺流，汲取液整体逆流，每级正渗透单元采取原料液和汲取液壳内顺流方式进料。

作为优选，一级正渗透装置还连接汲取液再生装置，汲取液再生装置设有三级汲取液进口和汲取液出口，三级汲取液进口与一级正渗透装置三级汲取液出口连接，汲取液出口与三级正渗透单元汲取液进口连接；最后一级正渗透装置汲取液出口与上一级正渗透装置汲取液进口连接，直到与第一级正渗透装置汲取液进口连接。

汲取液再生的主要目的是增浓，汲取液再生装置包括盐田日晒浓缩、膜蒸馏装置、反渗透装置之一种或几种的组合来实现。

所述的汲取液再生装置的汲取液出口还连接有过滤装置，过滤装置出口与最后一级正渗透装置汲取液进口相连，汲取液经过预处理后进入正渗透装置最后一级正渗透装置之汲取液进口；过滤装置包括带式过滤机、沙滤、超滤之一种或几种之组合，过滤精度不大于100μm。采用过滤装置保证汲取液指标满足正渗透进水要求，延长正渗透膜的使用寿命。

本实用新型的浓缩装置，可以采用二级纳滤浓水为原料，以苦卤为汲取液，采用至少三级正渗透浓缩，每个正渗透浓缩装置可进行循环，不需要添加阻垢剂，既实现了氯化钠溶液的浓缩，又避免了物料的二次污染，可将二级纳滤浓水由氯化钠含量8-9 wt %浓缩到大于18-20 wt %。二级纳滤浓水浓缩后的浓缩完成液，用于真空制盐或作为连续离子交换洗脱液，可以达到优化产业链条，实现降本增效、节能减排的目的。

附图说明

图1是本实用新型的系统连接示意图；

图2是本实用新型物料膜内流向示意图；

图3是本实用新型流程示意图。

图中：1.原料液进口，2.二级汲取液进口，3.一级浓缩液出口，4.三级汲取液出口，5.一级正渗透装置，6.一级原料液循环泵，7.三级汲取液循环泵，8. 一级浓缩液进口，9.一级汲取液进口，10.二级浓缩液出口，11.二级汲取液出口，12. 二级正渗透装置，13.二级原料液循环泵，14.二级汲取液循环泵，15.二级浓缩液进口，16.汲取液进口，17.浓缩完成液出口，18.一级汲取液出口，19.三级正渗透装置，20.三级原料液循环泵，21.一级汲取液循环泵，22.汲取液再生装置，23.三级汲取液进口，24.汲取液出口，25.过滤装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，本实施例采用三级正渗透单元依次连接，每级正渗透装置设有原料液进口、浓缩液出口、汲取液进口、汲取液出口，每级装置的原料液进口和汲取液进口同向，一级正渗透装置5的一级浓缩液出口3连接到二级正渗透装置12的一级浓缩液进口8，二级正渗透装置12的二级浓缩液出口10连接到三级正渗透装置19的二级浓缩液进口15，三级正渗透装置19设置浓缩完成液出口17；三级正渗透装置19的一级汲取液出口18连接到二级正渗透装置12的一级汲取液入口9，二级正渗透装置12的二级汲取液出口11连接到一级正渗透装置5的二级汲取液入口2；本实用新型装置采取原料液整体顺流，汲取液整体逆流，每级正渗透装置采取原料液和汲取液壳内顺流方式进料。

本实施例中，一级正渗透装置5还连接有汲取液再生装置22，汲取液再生装置22设有三级汲取液进口23和汲取液出口24，三级汲取液进口23与一级正渗透装置5的三级汲取液出口4连接，汲取液出口24先连接过滤装置25后再与三级正渗透装置19的汲取液进口16连接；三级正渗透装置19的一级汲取液出口18与上一级正渗透装置汲取液进口连接，直到与一级正渗透装置5的二级汲取液进口2连接；汲取液再生采用盐田日晒浓缩方式，过滤装置25采用超滤，过滤精度不大于100μm。

参照图2，每级正渗透装置设置有包括原料液循环管路和汲取液循环管路，原料液通过原料液循环泵在正渗透膜片外层循环，汲取液通过汲取液循环泵在正渗透膜汲取液支撑层内侧循环。

本实用新型的工作过程：

以二级纳滤浓水为原料，以盐田苦卤为汲取液。二级纳滤浓水及苦卤组分含量如下：

二级纳滤浓水组分含量表

组分	Ca<sup>2+</sup>/ppm	Mg<sup>2+</sup>/ppm	SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>/ppm	NaCL/ wt %	电导率/ms/cm
						含量	1247	3722	337	8～9	120

苦卤组分含量表

组分	硫酸镁/g/L	氯化镁/g/L	氯化钾/g/L	氯化钠/ wt %	电导率/ms/cm
						含量	65.6	165.6	17.9	10～11	310

参照图3，温度室温，原料二级纳滤浓水与汲取液苦卤进料体积比1:1，压力0.2MPa，原料液由一级正渗透单元进料，汲取液由三级正渗透单元进料，包括如下步骤：

（1）原料液由一级正渗透装置原料液进口进入该装置，同时从二级正渗透装置汲取液出口来的二级汲取液送入一级正渗透装置的汲取液进口，原料液和二级汲取液分别通过循环管路循环，将原料液浓缩到氯化钠含量在12%～13%从浓缩液出口排出一级浓缩液，同时从汲取液出口排出三级汲取液；

（2）步骤（1）的一级浓缩液作为原料液由二级正渗透装置原料液进口进入该装置，同时从三级正渗透装置汲取液出口来的一级汲取液送入二级正渗透装置的汲取液进口，一级浓缩液和一级汲取液分别通过循环管路循环，将一级浓缩液浓缩到氯化钠含量在15%～16%从浓缩液出口排出二级浓缩液，同时从汲取液出口排出二级汲取液；

（3）步骤（2）二级浓缩液作为原料液由三级正渗透装置原料液进口进入该装置，同时从超滤装置来的汲取液送入三级正渗透装置的汲取液进口，二级浓缩液和汲取液分别通过循环管路循环，将二级浓缩液浓缩到氯化钠含量在18-20%从浓缩液出口排出浓缩完成液，同时从汲取液出口排出一级汲取液。

步骤（1）的三级汲取液电导率为160～180ms/cm左右，先送去盐田日晒浓缩得到苦卤，再经过超滤装置过滤后送入三级正渗透装置作为汲取液。

Claims

1.一种低硬度氯化钠溶液的浓缩装置，其特征在于包括至少三级正渗透装置依次连接，每级正渗透装置设有原料液进口、浓缩液出口、汲取液进口、汲取液出口，上一级正渗透装置浓缩液出口连接到下一级正渗透装置原料液进口，下一级正渗透装置的汲取液出口连接到上一级正渗透装置汲取液入口，最后一级正渗透装置设有浓缩完成液出口，每个装置原料液进口和汲取液进口同向。

2.根据权利要求1所述的低硬度氯化钠溶液的浓缩装置，其特征在于每级正渗透装置设置有包括原料液循环管路和汲取液循环管路，原料液通过原料液循环泵在正渗透膜片外层循环，汲取液通过汲取液循环泵在正渗透膜汲取液支撑层内侧循环。

3.根据权利要求1所述的低硬度氯化钠溶液的浓缩装置，其特征在于所述装置的原料液整体顺流，汲取液整体逆流，每级正渗透装置采取原料液和汲取液壳内顺流方式进料。

4.根据权利要求1所述的低硬度氯化钠溶液的浓缩装置，其特征在于一级正渗透装置还连接汲取液再生装置，汲取液再生装置设有三级汲取液进口和汲取液出口，三级汲取液进口与一级正渗透装置三级汲取液出口连接，汲取液出口与三级正渗透装置汲取液进口连接；最后一级正渗透装置汲取液出口与上一级正渗透装置汲取液进口连接，直到与第一级正渗透装置汲取液进口连接。

5.根据权利要求4所述的低硬度氯化钠溶液的浓缩装置，其特征在于汲取液再生装置包括盐田日晒浓缩、膜蒸馏装置、反渗透装置之一种或几种的组合。

6.根据权利要求4所述的低硬度氯化钠溶液的浓缩装置，其特征在于所述的汲取液再生装置的汲取液出口还连接有过滤装置，过滤装置出口与最后一级正渗透装置汲取液进口相连，汲取液经过预处理后进入正渗透装置最后一级正渗透装置之汲取液进口。

7.根据权利要求6所述的低硬度氯化钠溶液的浓缩装置，其特征在于过滤装置包括带式过滤机、沙滤、超滤之一种或几种之组合，过滤精度不大于100μm。