CN210736227U - 一种氢氧化钾生产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种氢氧化钾生产系统，包括化盐装置、无机膜过滤装置、树脂塔、及电解装置；化盐装置将含有硫酸根离子的氯化钾原盐化为饱和盐水，饱和盐水经无机膜过滤装置一次精制、树脂塔二次精制、电解装置电解得到脱氯盐水和氢氧化钾；无机膜过滤装置包括折流槽、反应池、无机膜过滤器、及盐泥池；氢氧化钾生产系统还包括硫酸根离子处理装置，其包括与折流槽连接的氯化钡第一加入罐、与盐泥池连接的氯化钡第二加入罐、及与盐泥池连接的脱氯盐水罐。本实用新型提供的氢氧化钾生产系统先在折流槽中加入氯化钡除去一部分硫酸根离子，再在盐泥池中二次加入氯化钡除去硫酸根离子，清除效果更好，避免生成的硫酸钡沉淀对无机膜的堵塞。
Description
技术领域
本实用新型涉及氢氧化钾生产技术领域，特别是涉及一种氢氧化钾生产系统。
背景技术
氢氧化钾，化学式为KOH，一种白色粉末或片状固体，其性质与烧碱相似，具强碱性及腐蚀性，极易吸收空气中水分而潮解。作为基本化工原料，氢氧化钾广泛应用于多种行业，如用于生产钾硼氢、安体舒通等医药工业，用于生产钾肥皂、碱性蓄电池等轻工业，用于还原染料等染料工业，用于电镀等电化学工业，用于印染、漂白和丝光等纺织工业中。
在片状氢氧化钾生产过程中，氯化钾原盐化为盐水，再经过无机膜一次精制、树脂塔二次精制、离子膜电解制得氢氧化钾。氯化钾原盐常含有硫酸根离子，高含量的硫酸根离子容易使钾盐的溶解度降低；而且离子膜电解盐水时，一旦盐水中硫酸根离子含量超标，就会影响氯气纯度、降低电流效率，影响氢氧化钾的生产、增加成本。
现有的氢氧化钾生产系统常在氯化钾原盐化为盐水的过程中加入氯化钡溶液，生成不溶性的硫酸钡沉淀以将硫酸根离子除去，但氯化钡溶液的加入量较难控制，若加入量少，则硫酸根离子清除效果差，部分未清除的硫酸根离子会始终富集在系统中，影响生产；若加入量多，硫酸钡沉淀易堵塞无机膜，膜组件更换频繁，而且过量的钡离子容易被树脂塔吸附，增加了树脂塔的负荷，影响精制效率，在后续离子膜电解过程中，钡离子和电解阴极产物易生成沉淀，堵塞离子膜，降低电流效率，严重影响盐水质量以及氢氧化钾的产量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种氢氧化钾生产系统以解决现有生产系统中氯化钡溶液加入量少则硫酸根离子清除效果差、加入量多则离子膜易堵塞的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种氢氧化钾生产系统，所述氢氧化钾生产系统包括依次连接的化盐装置、无机膜过滤装置、树脂塔、以及电解装置；所述化盐装置将含有硫酸根离子的氯化钾原盐化为饱和盐水，所述饱和盐水经所述无机膜过滤装置一次精制得到一次盐水与盐泥，所述一次盐水经所述树脂塔二次精制、所述电解装置电解得到脱氯盐水和氢氧化钾；所述无机膜过滤装置包括依次连接的折流槽、反应池、无机膜过滤器、以及盐泥池；所述折流槽与所述化盐装置连接，所述无机膜过滤器与所述树脂塔连接；所述盐泥池储存所述盐泥；所述氢氧化钾生产系统还包括硫酸根离子处理装置，所述硫酸根离子处理装置包括与所述折流槽连接的氯化钡第一加入罐、与所述盐泥池连接的氯化钡第二加入罐、以及与所述盐泥池连接的脱氯盐水罐，所述脱氯盐水罐内储存所述脱氯盐水。
进一步地，所述硫酸根离子处理装置还包括混合罐，所述混合罐的一端分别与所述氯化钡第二加入罐和所述脱氯盐水罐连接，另一端与所述盐泥池连接。
进一步地，所述无机膜过滤装置还包括与所述盐泥池连接的压滤机，所述压滤机与所述化盐装置连接。
进一步地，所述压滤机为板框压滤机。
进一步地，所述无机膜过滤装置还包括设于所述反应池与所述无机膜过滤器之间的粗过滤器。
进一步地，所述化盐装置包括配水槽、以及与所述配水槽连接的化盐池，所述化盐池与所述折流槽连接，所述配水槽与所述压滤机连接。
相比于现有技术，本实用新型提供的氢氧化钾生产系统具有以下优势：
本实用新型提供的氢氧化钾生产系统先在折流槽中加入氯化钡除去一部分原盐中的硫酸根离子，再在盐泥池中二次加入氯化钡除去一部分原盐中的硫酸根离子和系统富集的硫酸根离子，分两次加入氯化钡使得硫酸根离子的清除效果更好，避免生成的硫酸钡沉淀对无机膜以及后续生产工序的堵塞，减少树脂塔的负荷，保证电解装置的电流效率，以提高盐水质量以及氢氧化钾的产量。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型提供的一种优选实施方式的氢氧化钾生产系统的结构示意图。
附图标记：
1-化盐装置， 11-配水槽，
12-化盐池， 2-无机膜过滤装置，
21-折流槽， 22-反应池，
23-反应池， 24-盐泥池，
25-压滤机， 26-粗过滤器，
3-树脂塔， 4-电解装置，
5-硫酸根离子处理装置， 51-氯化钡第一加入罐，
52-氯化钡第二加入罐， 53-脱氯盐水罐，
54-混合罐。
具体实施方式
本实用新型提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本实用新型的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本实用新型的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本实用新型范围的限制。
下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的描述。
如图1所示，其中，图1为本实用新型提供的一种优选实施方式的氢氧化钾生产系统的结构示意图。
本实施例提供一种氢氧化钾生产系统，所述氢氧化钾生产系统包括依次连接的化盐装置1、无机膜过滤装置2、树脂塔3、以及电解装置4；
所述化盐装置1将含有硫酸根离子的氯化钾原盐化为饱和盐水，所述饱和盐水经所述无机膜过滤装置2一次精制得到一次盐水与盐泥，所述一次盐水经所述树脂塔3二次精制、所述电解装置4电解得到脱氯盐水和氢氧化钾；
所述无机膜过滤装置2包括依次连接的折流槽21、反应池22、无机膜过滤器23、以及盐泥池24；所述折流槽21与所述化盐装置1连接，所述无机膜过滤器23与所述树脂塔3连接；所述盐泥池24储存所述盐泥；
所述氢氧化钾生产系统还包括硫酸根离子处理装置5，所述硫酸根离子处理装置5包括与所述折流槽21连接的氯化钡第一加入罐51、与所述盐泥池24连接的氯化钡第二加入罐52、以及与所述盐泥池24连接的脱氯盐水罐53，所述脱氯盐水罐53内储存所述脱氯盐水。
本实施例提供的所述氢氧化钾生产系统设有硫酸根离子处理装置5，先在所述折流槽21中加入氯化钡除去一部分原盐中的硫酸根离子，再在所述盐泥池24中二次加入氯化钡除去一部分原盐中的硫酸根离子和系统富集的硫酸根离子，分两次加入氯化钡使得硫酸根离子的清除效果更好，避免生成的硫酸钡沉淀对无机膜以及后续生产工序的堵塞，减少所述树脂塔3的负荷，保证所述电解装置4的电流效率，以提高盐水质量以及氢氧化钾的产量。
所述化盐装置1用于将含有硫酸根离子的氯化钾原盐化为饱和盐水。
进一步地，所述化盐装置1包括配水槽11、以及与所述配水槽11连接的化盐池12，所述化盐池12与所述折流槽21连接。
所述配水槽11用于收集化盐的化盐水，所述化盐水包括氯化钾生产过程中产生的生产水、淡盐水、滤液等，均可以用于化盐。
所述氯化钾原盐与所述化盐水在所述化盐池12中化盐，化盐后的饱和盐水为190～200g/l的氯化钾溶液，其中含有硫酸根离子，还有可能含有钙离子或镁离子等杂质、或是除菌藻类等其他有机物。
所述饱和盐水经所述无机膜过滤装置2一次精制得到一次盐水与盐泥；所述无机膜过滤装置2包括依次连接的折流槽21、反应池22、无机膜过滤器23、以及盐泥池24；所述折流槽21与所述化盐装置1的化盐池12连接，所述无机膜过滤器23与所述树脂塔3连接；所述盐泥池24储存所述盐泥。
所述折流槽21用做盐水和精制剂混合进一步反应的装置，可提高盐水精制效果。
由于所述饱和盐水中含有硫酸根离子，所述硫酸根离子处理装置5设有所述氯化钡第一加入罐51，所述氯化钡第一加入罐51与所述折流槽21连接，用于提供氯化钡溶液，氯化钡溶液中的钡离子与硫酸根离子反应，生成不溶性的硫酸钡沉淀，以将所述折流槽21中饱和盐水含有的硫酸根离子进行第一次清除。
所述氯化钡溶液的第一次加入量根据所述饱和盐水中SO4 2-含量进行调整，使得SO4 2-≤5g/l，所述氯化钡溶液的第一次加入量不宜过量，第一，过量Ba2+的存在将增加所述树脂塔3的负荷，而且Ba2+易和所述电解装置4的电解产物生成Ba(OH)2沉淀，堵塞离子膜；第二，所述折流槽21比较小，反应时间较短，过量的氯化钡溶液会来不及与硫酸根离子反应而进入后续工序。
进一步地，若所述饱和盐水中含有原盐带来的除菌藻类及其它有机物，则所述折流槽21内加入未脱氯淡盐水，通过未脱氯淡盐水中的游离氯将除菌藻类及其它有机物氧化分解；所述未脱氯淡盐水的添加量根据除菌藻类及其它有机物的含量调节。
进一步地，若所述饱和盐水中含有钙离子，则所述折流槽21内加入碳酸钾，以生成不溶性的碳酸钙沉淀。为了将Ca2+除净，碳酸钾的加入量必须超过反应式的理论需要量，碳酸钾的加入量优选为0.2～0.6g/L。
所述反应池22为所述饱和盐水提供进一步反应的空间。
进一步地，若所述饱和盐水中含有镁离子，则所述反应池22内加入氢氧化钾，生成不溶性的Mg(OH)2沉淀，为了将Mg2+除净，KOH的加入量必须超过反应理论需要量，氢氧化钾的加入量优选为0.2～0.8g/L。
反应完全的所述饱和盐水输送进所述无机膜过滤器23，所述无机膜过滤器23采用无机膜管作为过滤元件，膜孔径规格为50nm，孔径分布在30～50nm之间；以错流过滤的方式，过滤去除所述饱和盐水中的悬浮粒子，生成一次盐水提供至所述树脂塔3，同时产生盐泥提供至所述盐泥池24，所述一次盐水的工艺要求为：悬浮物≤1ppm，Ca2++Mg2+≤1ppm，SO4 2-≤5g/l。
经过所述无机膜过滤器23的处理，所述饱和盐水中含有的硫酸根离子，一部分随所述盐泥进入所述盐泥池24，一部分随所述一次盐水进入所述树脂塔3等后续工序。
所述盐泥池24储存所述盐泥。
进一步地，所述无机膜过滤装置2还包括与所述盐泥池24连接的压滤机25，所述压滤机25与所述化盐装置1的配水槽11连接。所述压滤机25将所述盐泥进行压滤使之固液分离，得到压滤清液和滤饼，所述压滤清液返回至所述配水槽11内，作为化盐水重复利用。
进一步地，所述压滤机25为板框压滤机。板框压滤机具有较高的承受污泥比阻，且滤饼的含固率高、滤液清澈、固体回收率高。
进一步地，所述无机膜过滤装置2还包括设于所述反应池22与所述无机膜过滤器23之间的粗过滤器26，所述粗过滤器26截留粒径≥1mm的机械杂质，避免堵塞所述无机膜过滤器23。
所述树脂塔3用于二次精制，进一步除去所述一次盐水中的钙镁离子等杂质，得到二次盐水，提供至所述电解装置4。
所述树脂塔3优选为螯合树脂塔，螯合树脂是一类能与金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料，螯合树脂吸附金属离子的机理是树脂上的功能原子与金属离子发生配位反应，形成类似小分子螯合物的稳定结构，螯合树脂与金属离子的结合力更强，选择性也更高。
所述电解装置4用于电解所述二次盐水，得到氢氧化钾，同时得到淡盐水。
所述电解装置4优选为离子膜电解槽，离子膜电解槽是利用阳离子交换膜将单元电解槽分隔为阳极室和阴极室，使电解产品分开的装置，产品质量高、能耗低。
所述二次盐水进入所述离子膜电解槽的阳极室，纯水进入阴极室，通入直流电后，阳极室产生氯气和淡盐水，氯气输送到氯气总管，淡盐水含氯化钾200-220g/l，经脱氯气处理后为脱氯盐水；阴极室产生氢气和氢氧化钾。
所述硫酸根离子处理装置5包括与所述折流槽21连接的氯化钡第一加入罐51、与所述盐泥池24连接的氯化钡第二加入罐52、以及与所述盐泥池24连接的脱氯盐水罐53，所述脱氯盐水罐53内储存所述脱氯盐水。所述连接包括直接连接，也包括通过其他罐体或结构间接连接。
所述氯化钡第一加入罐51与所述折流槽21连接，用于第一次提供氯化钡溶液，氯化钡溶液中的钡离子与硫酸根离子反应，生成不溶性的硫酸钡沉淀，以将所述折流槽21中饱和盐水含有的硫酸根离子进行第一次清除。
由于所述氯化钡第一加入罐51提供的氯化钡溶液仅能除去少量的硫酸根离子，达到所述一次盐水的工艺要求，剩余未除净的一部分硫酸根离子会进入所述盐泥池24中，一部分硫酸根离子在通过所述树脂塔3、所述电解装置4后富集于所述脱氯盐水中，
所述氯化钡第二加入罐52与所述盐泥池24连接，用于第二次提供氯化钡溶液，氯化钡溶液中的钡离子与所述盐泥中的硫酸根离子反应，生成不溶性的硫酸钡沉淀，以将所述盐泥中的硫酸根离子进行第二次清除；而且储存所述脱氯盐水的脱氯盐水罐53也与所述盐泥池24连接，所述氯化钡第二加入罐52提供的氯化钡溶液可以同时除去所述脱氯盐水中的硫酸根离子，避免硫酸根离子始终富集于系统中，并随着盐水循环，影响盐水质量。所述氯化钡溶液的第二次加入量根据所述SO4 2-含量进行调整，稍微过量，以所述脱氯盐水中含氯化钾190-200g/l为例，加入16～20wt％的所述氯化钡溶液。
进一步地，所述硫酸根离子处理装置5还包括混合罐54，所述混合罐54的一端分别与所述氯化钡第二加入罐52和所述脱氯盐水罐53连接，另一端与所述盐泥池24连接。所述氯化钡第二加入罐52提供的氯化钡溶液和所述脱氯盐水罐53提供的脱氯盐水可以先在所述混合罐54内混合反应，除去一部分所述脱氯盐水中的硫酸根离子，再进入所述盐泥池24，提高反应效率。
应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。
Claims (6)
1.一种氢氧化钾生产系统，其特征在于，所述氢氧化钾生产系统包括依次连接的化盐装置(1)、无机膜过滤装置(2)、树脂塔(3)、以及电解装置(4)；
所述化盐装置(1)将含有硫酸根离子的氯化钾原盐化为饱和盐水，所述饱和盐水经所述无机膜过滤装置(2)一次精制得到一次盐水与盐泥，所述一次盐水经所述树脂塔(3)二次精制、所述电解装置(4)电解得到脱氯盐水和氢氧化钾；
所述无机膜过滤装置(2)包括依次连接的折流槽(21)、反应池(22)、无机膜过滤器(23)、以及盐泥池(24)；所述折流槽(21)与所述化盐装置(1)连接，所述无机膜过滤器(23)与所述树脂塔(3)连接；所述盐泥池(24)储存所述盐泥；
所述氢氧化钾生产系统还包括硫酸根离子处理装置(5)，所述硫酸根离子处理装置(5)包括与所述折流槽(21)连接的氯化钡第一加入罐(51)、与所述盐泥池(24)连接的氯化钡第二加入罐(52)、以及与所述盐泥池(24)连接的脱氯盐水罐(53)，所述脱氯盐水罐(53)内储存所述脱氯盐水。
2.根据权利要求1所述的氢氧化钾生产系统，其特征在于，所述硫酸根离子处理装置(5)还包括混合罐(54)，所述混合罐(54)的一端分别与所述氯化钡第二加入罐(52)和所述脱氯盐水罐(53)连接，另一端与所述盐泥池(24)连接。
3.根据权利要求1所述的氢氧化钾生产系统，其特征在于，所述无机膜过滤装置(2)还包括与所述盐泥池(24)连接的压滤机(25)，所述压滤机(25)与所述化盐装置(1)连接。
4.根据权利要求3所述的氢氧化钾生产系统，其特征在于，所述压滤机(25)为板框压滤机。
5.根据权利要求1所述的氢氧化钾生产系统，其特征在于，所述无机膜过滤装置(2)还包括设于所述反应池(22)与所述无机膜过滤器(23)之间的粗过滤器(26)。
6.根据权利要求3所述的氢氧化钾生产系统，其特征在于，所述化盐装置(1)包括配水槽(11)、以及与所述配水槽(11)连接的化盐池(12)，所述化盐池(12)与所述折流槽(21)连接，所述配水槽(11)与所述压滤机(25)连接。
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