CN217051663U - 一种粗盐水除镁装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种粗盐水除镁装置，包括化助沉剂装置，依次通过管线连接的化盐桶、粗盐水流槽、前曲径槽、调和液集中槽、后曲径槽、并联流槽、一次澄清桶；前曲径槽设有灰乳管线接口；化助沉剂装置包括依次连接的助沉剂罐、助沉剂泵和助沉剂高位槽，助沉剂罐带搅拌并设有助沉剂加入口和精盐水加入口，助沉剂高位槽出液管线分为两路，一路连接至调和液集中槽，另一路再分为两路，分别连接到并联流槽的助沉剂溶液加入口。使用本实用新型装置可达到改善粗盐水除镁效果，减轻设备内部结疤，稳定重质碳酸钠生产工况，降低生产消耗，提高产品质量的目的。

Description

一种粗盐水除镁装置

技术领域

本实用新型涉及一种粗盐水除镁装置。

背景技术

在氨碱法制碱工艺中，盐水精制工序的任务是为后续生产配置合格精盐水，先将原盐溶解制成高浓度盐水，即粗盐水，化盐的杂水包括淡水、海水、卤水、盐泥洗水等，为降低带入系统的钙镁离子杂质，近几年又开发应用了纳滤精制卤水技术，采用纳滤精制卤水化盐可大幅降低后续精制卤水的费用；粗盐水加石灰乳将其中的镁除去，得到一次盐水；再利用氨和二氧化碳将一次盐水中的钙除去，得到二次盐水，即精盐水。盐水精制的主要目的有三个，一是提高纯碱产品的质量，纯碱产品中的水不溶物碳酸镁和碳酸钙等，主要来源于盐水中的镁、钙盐类，盐水精制可以除去镁、钙杂质，有利于纯碱产品质量的提高，增强产品的竞争力；二是减少后续生产过程中设备和管线内部结疤，盐水中的镁、钙盐类，在后续生产过程中与CO2和NH3反应生成Mg（OH）2、CaCO3沉淀和Mg CO3·Mg（OH）2·3H2O、NaCl·MgCO3·Na2CO3等复盐结晶，在设备和管线内部结疤，引起堵塞，使设备能力下降，运行周期大为缩短；三是减少生产过程中氨、氯化钠和二氧化碳的损失，盐水中的镁、钙杂质带到后续工序除去，将会造成氨、氯化钠和二氧化碳损失，降低了原料的利用率。

盐水精制一般有四种方法，即石灰-纯碱法、石灰-碳酸铵法、碳酸氨法和石灰-芒硝法。山东海化纯碱厂老线采用石灰-碳酸铵法盐水精制工艺，即利用石灰乳、氨及二氧化碳除去粗盐水中的镁和钙盐，粗盐水除镁和除钙是分两步进行的。首先向粗盐水加灰（灰指石灰乳）除镁，其化学反应为：

Mg2+ + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + Ca2+

除镁后的清液，即一次盐水进入除钙塔，与碳酸化尾气进行反应，除镁反应生成的Ca²⁺和粗盐水中固有的Ca²⁺一并生成碳酸钙沉淀而除去，除钙的化学反应为：

NH₃ + H₂O + CO₂→ (NH₄)₂CO₃

Ca²⁺ + (NH₄)₂CO₃ →CaCO₃ + 2NH₄ ⁺

粗盐水加灰除镁后的得到一次盐水，工艺要求在质量上应符合两个要求，一是一次盐水必须将镁离子沉淀完全，二是一次盐水的浊度必须控制在150ppm以下，否则，一次盐水中残留的镁离子和所带的氢氧化镁沉淀，在精盐水中都将成为镁离子，进入后续生产体系下，对生产造成很大困难。

传统的粗盐水除镁装置一般包括：化助沉剂溶解装置，依次通过管线连接的化盐桶、粗盐水流槽、调和液集中槽、曲径槽、并联流槽、一次澄清桶，其中化助沉剂装置包括依次连接的助沉剂罐、助沉剂泵和助沉剂高位槽，调和液集中槽还连接有灰乳管线，助沉剂高位槽在灰乳管线后连接至调和液集中槽。其工艺流程为：由化盐桶出来的粗盐水，经粗盐水流槽依次通过调和液集中槽、曲径槽、并联流槽和一次澄清桶，调和液集中槽经由灰乳管线先加入灰乳，再由助沉剂高位槽加入助沉剂溶液，最后由一次澄清桶得到一次盐水和一次泥。粗盐水与石灰乳混合后的溶液称为调和液。

传统的粗盐水除镁装置存在的问题主要有：

1、粗盐水和石灰乳反应时间不足，混合不均匀，除镁反应不彻底。

粗盐水和石灰乳必须有充足的反应时间，混合均匀，才能使除镁反应完全。上述装置中，除镁反应是在调和液集中槽中进行的，粗盐水和石灰乳在集中槽内的停留时间较短，而且集中槽内没有搅拌，导致粗盐水和石灰乳反应时间不足，混合不均匀，除镁反应不彻底，未生成沉淀的镁离子进入后续工序中，易造成设备内部结疤、影响产品质量。在此之前，也有的厂家采用带有搅拌的调和液罐进行除镁反应，粗盐水和石灰乳先进入调和液罐内，充分混合并停留一段时间后再进入一次澄清桶，使除镁反应在调和液罐内反应完全，但是调和液罐存在罐内结疤严重、清理困难的问题，严重影响一次盐水的产量。如果将调和液罐改为调和液集中槽，与调和液罐相比，调和液集中槽结疤的清理难度和频次大大降低，但是相应的又会造成反应时间大大缩短，导致除镁反应不彻底。

2、冬季一次盐水温度低，聚丙烯酰胺溶解速度慢。

化助沉剂用水的温度要求控制在60℃以内，超过60℃，造成聚丙烯酰胺分子量下降，影响助沉效果，而水温越低，聚丙烯酰胺的溶解速度越慢，溶解效果越差。目前采用一次盐水化助沉剂，冬季时一次盐水的温度只有30℃左右，导致聚丙烯酰胺溶解效果差，化不开，溶剂中容易生成“疙瘩”，影响助沉效果。

3、助沉剂掺兑量调节滞后。

助沉剂高位槽出液管线上缺少流量计，助沉剂流量的大小必须由操作工根据高位槽液位的变化来判断。当生产工况发生变化时，助沉剂的掺兑量调节滞后，无法做到精确控制。

4、调和液路径长，氢氧化镁大絮团在流动过程中被打散。

调和液依次经集中槽、曲径槽、并联流槽，最后进入一次澄清桶，在流动过程中部分絮凝氢氧化镁沉淀被冲击打散，使大絮团变得散碎，影响了澄清沉降效果。

粗盐水除镁的效果，不仅关系到纯碱产品质量的好坏，还影响到生产工况的稳定和生产消耗的高低。尤其是冬季生产中，随着气温的降低，化盐杂水温度逐渐降低，导致氢氧化镁沉淀在澄清桶内的沉降速度变慢，一次盐水浊度升高，未除净的镁离子进入后续生产工序中，引起设备和管线内部结疤，设备运行周期变短，对后续生产尤其是重质碳酸钠的生产工况造成很大影响，产品质量下降，消耗升高，甚至发生浊高次品碱的质量事故。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种粗盐水除镁装置，改善助沉剂助沉效果，提高氢氧化镁沉淀的澄清分离效率，进而达到降低一次盐水浊度，改善纯碱生产工况，降低生产消耗的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型包括化助沉剂装置，依次通过管线连接的化盐桶、粗盐水流槽、前曲径槽、调和液集中槽、后曲径槽、并联流槽、一次澄清桶；前曲径槽设有灰乳管线接口；化助沉剂装置包括依次连接的助沉剂罐、助沉剂泵和助沉剂高位槽，助沉剂罐带搅拌并设有助沉剂加入口和精盐水加入口，助沉剂高位槽出液管线分为两路，一路连接至调和液集中槽，另一路再分为两路，分别连到并联流槽的助沉剂溶液加入口。

所述的助沉剂高位槽出液管线上设有流量计。

所述的助沉剂高位槽设有溢流回流管线连接至助沉剂罐。

本实用新型粗盐水除镁装置工作步骤如下：

（1）将精盐水和聚丙烯酰胺送入助沉剂罐中，通过搅拌使聚丙烯酰胺充分溶解，得到浓度为0.8—1.0‰（质量百分比）的助沉剂溶液；

（2）将步骤（1）得到的助沉剂溶液，通过助沉剂泵送至助沉剂高位槽。助沉剂高位槽采用高液位回流操作，使部分助沉剂通过溢流管线回流至助沉剂罐，回流比控制30%—40%。剩下的助沉剂溶液通过助沉剂高位槽的出液管线送入调和液集中槽和并联流槽内，助沉剂流量控制8-9m3/h；

（3）原盐、杂水进入化盐桶，溶解制得粗盐水，粗盐水盐份控制108-108.5ti；

（4）步骤（3）制得的粗盐水通过粗盐水流槽进入前曲径槽，加入浓度150—160ti的石灰乳，与粗盐水充分混合，进行除镁反应，石灰乳流量控制15-20m³/h，粗盐水在曲径槽内的停留时间控制30-50S，粗盐水与石灰乳的调和液中过剩灰控制0.1—0.15ti；

（5）步骤（4）制得的调和液进入调和液集中槽，加入0.8—1.0‰的助沉剂溶液进行絮凝，并在并联流槽内加入助沉剂溶液做进一步絮凝，通过絮凝将细小的氢氧化镁悬浮物絮凝成大絮团；

（6）由步骤（5）制得的絮凝后的调和液进入一次澄清桶做澄清沉降处理，调和液在一次澄清桶内的停留时间控制10-12小时，最终得到浊度80—100ppm的上层清液，上层清液通过一次盐水泵去除钙塔除钙，一次泥去洗泥桶洗泥。

所述的步骤（1）中，化助沉剂用的精盐水温度控制40—45℃。

本实用新型为了解决除镁反应不彻底的问题，在粗盐水流槽和调和液集中槽之间增加一个前曲径槽，灰乳管线连接至前曲径槽，粗盐水在前曲径槽内的停留时间控制30-50S，延长除镁反应时间，使粗盐水中的镁离子在进入一次澄清桶前沉淀完全，与调和液罐相比较，前曲径槽有处理能力大，能满足高负荷生产的要求，结疤易清理等优点。

为了改善聚丙烯酰胺溶解效果，采用精盐水作为化助沉剂用水，提高化助沉剂用水的温度，冬季精盐水的温度控制在40℃左右，相较于一次盐水，温度提高10℃，采用精盐水化助沉剂，能显著提高聚丙烯酰胺溶解速度。

所述的助沉剂高位槽采用高液位回流操作，使部分助沉剂通过溢流管线回流至助沉剂罐，进一步改善聚丙烯酰胺的溶解效果，提高助沉剂浓度。

为了解决氢氧化镁大絮团在流动过程中被冲击打散的问题，我们在调和液集中槽后去一次澄清桶的并联流槽处，各增加一个助沉剂加入点，助沉剂分三点加入既能保证助沉剂与调和液混合均匀，又能保证了氢氧化镁沉淀的絮凝效果，提高氢氧化镁在一次澄清桶内澄清分离的速度。

通过在助沉剂高位槽出液管线上增加流量计的措施，不仅能对助沉剂流量的变化做到实时监控，发现问题能够及时作出调整；还能为操作工在调节助沉剂流量时提供数据参考，做到精准控制。

采用本实用新型，可以提高聚丙烯酰胺溶解速度，改善氢氧化镁澄清分离效果。表1是本实用新型与传统装置的查定效果对比，重点观察了助沉剂的溶解效果、粗盐水含镁量、调和液上层清液浊度、一次盐水浊度、精盐水浊度、重质碳酸钠（重质纯碱）产量、浊高次品碱等方面的变化，查定过程中，外界操作条件与改造前完全相同。

表1：本实用新型与传统粗盐水除镁装置运行数据对比

从数据对比情况来看，本实用新型的各项数据明显好于传统装置，主要表现在：

1）助沉剂的溶解效果好于传统装置，浓度升高0.06‰，助沉剂溶液温度升高9.4℃，助沉剂溶液中的“疙瘩”完全消失；

2）调和液上层清液浊度从162ppm下降至85ppm，透明度良好；

3）一次盐水浊度下降约20ppm，精盐水浊度下降约10ppm；

4）重质碳酸钠班产提高100吨，重质碳酸钠工况明显改善；

5）未出现过浊高次品的质量事故。

通过对比说明，本实用新型达到了改善粗盐水除镁效果，减轻设备内部结疤，稳定生产工况，降低生产消耗，提高产品质量的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1 是本实用新型的结构示意图。

图中：1、化盐桶，2、粗盐水流槽，3、前曲径槽，3-1、石灰乳加入口，4、调和液集中槽，4-1、助沉剂溶液加入口，5、后曲径槽，6、第一并联流槽，6-1、第一助沉剂溶液加入口，7、第二并联流槽，7-1、第二助沉剂溶液加入口，8、一次澄清桶，9、一次盐水泵，10、助沉剂罐，10-1、聚丙烯酰胺加入口，10-2、精盐水加入口，11、助沉剂泵，12、助沉剂高位槽，13、助沉剂溢流管，14、流量计。

具体实施方式

参照图1，该粗盐水除镁装置，包括化助沉剂装置，依次通过管线连接的化盐桶1、粗盐水流槽2、前曲径槽3、调和液集中槽4、后曲径槽5、并联流槽6和7、一次澄清桶8，一次盐水泵9；前曲径槽设有灰乳管线接口3-1；化助沉剂装置包括依次连接的助沉剂罐10、助沉剂泵11和助沉剂高位槽12，助沉剂罐带搅拌并设有聚丙烯酰胺加入口10-1和精盐水加入口10-2，助沉剂高位槽12出液管线分为两路，一路连接至调和液集中槽4，另一路再分为两路，分别连接到并联流槽的助沉剂溶液加入口6-1、7-1；助沉剂高位槽出液管线上设有流量计14，助沉剂高位槽还设有溢流回流管线13连接至助沉剂罐10。

本实用新型工艺流程如下：

（1）将精盐水和聚丙烯酰胺送入助沉剂罐10中，精盐水温度控制40—45℃，通过搅拌使聚丙烯酰胺充分溶解，得到浓度为0.8—1.0‰的助沉剂溶液；

（2）将步骤（1）得到的助沉剂溶液，通过助沉剂泵11送至助沉剂高位槽12，助沉剂高位槽12采用高液位回流操作，使部分助沉剂通过溢流管线13回流至助沉剂罐10，回流比控制30%—40%，剩下的助沉剂溶液通过助沉剂高位槽的出液管线送入调和液集中槽4和并联流槽6和7内，助沉剂流量控制8-9m³/h；

（3）原盐、杂水进入化盐桶1，溶解制得粗盐水，粗盐水盐份控制108-108.5ti；

（4）步骤（3）制得的粗盐水通过粗盐水流槽2进入前曲径槽3，加入浓度150—160ti的石灰乳，与粗盐水充分混合，进行除镁反应，石灰乳流量控制15-20m3/h，粗盐水在曲径槽3内的停留时间控制30-50S，粗盐水与石灰乳的调和液中过剩灰控制0.1—0.15ti；

（5）步骤（4）制得的调和液进入调和液集中槽4，加入0.8—1.0‰的助沉剂溶液进行絮凝，并在并联流槽6和7内加入助沉剂溶液做进一步絮凝，通过絮凝将细小的氢氧化镁悬浮物絮凝成大絮团；

（6）由步骤（5）制得的絮凝后的调和液进入一次澄清桶8做澄清沉降处理，调和液在一次澄清桶8内的停留时间控制10-12小时，最终得到浊度80—100ppm的上层清液，上层清液通过一次盐水泵9送往除钙塔除钙，一次泥去洗泥桶洗泥。

本实用新型采用的设备均为通用设备，ti指滴度，即当量浓度的二十分之一，在制碱行业中用滴度来表述溶液浓度。

Claims (3)

1.一种粗盐水除镁装置，其特征在于包括化助沉剂装置，依次通过管线连接的化盐桶、粗盐水流槽、前曲径槽、调和液集中槽、后曲径槽、并联流槽、一次澄清桶；前曲径槽设有灰乳管线接口；化助沉剂装置包括依次连接的助沉剂罐、助沉剂泵和助沉剂高位槽，助沉剂罐带搅拌并设有助沉剂加入口和精盐水加入口，助沉剂高位槽出液管线分为两路，一路连接至调和液集中槽，另一路再分为两路，分别连接到并联流槽的助沉剂溶液加入口。

2.按照权利要求1所述的粗盐水除镁装置，其特征在于所述的助沉剂高位槽出液管线上设有流量计。

3.按照权利要求1所述的粗盐水除镁装置，其特征在于所述的助沉剂高位槽设有溢流回流管线连接至助沉剂罐。

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