CN217051939U - 一种钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统,涉及盐水处理技术领域，包括纳滤膜装置、化盐釜和冷却结晶釜，化盐釜上具有加热结构，冷却结晶釜上具有冷却结构，且纳滤膜装置与化盐釜之间连接有输送富硝淡盐水的第二输送管道，化盐釜上具有进料口，化盐釜与冷却结晶釜之间连接有第三输送管道。本实用新型使整个硫酸根脱除系统无任何三废产生，使硫酸根脱除环境更加绿色、环保；同时，还能有效降低硫酸根脱除系统的能耗，提高了硫酸根脱除效率。

Description

一种钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统

技术领域

本实用新型涉及盐水处理技术领域，具体而言，涉及一种钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统。

背景技术

在离子膜法电解工艺中，盐水系统中的SO₄ ^2-除原料引入之外，主要由淡盐水脱氯过程产生，由于淡盐水需返回化盐工序使用，因此SO₄ ^2-会在系统中不断累积。较大量的SO₄ ^2-会对整个电解系统形成危害，当盐水电解过程中SO₄ ^2-的浓度超过5g/L时，将会阻碍Cl^-放电，促使OH^-放电产生O₂，同时会在膜层中形成硫酸盐沉积阻塞离子膜，从而使电解槽电流效率降低，电耗升高，同时也加快了电解槽阳极的腐蚀。

当前，氯碱行业的盐水硫酸根脱除方式主要为钡法和膜法两种。钡法脱硝虽然效果显著，但存在原料毒性大、环境污染严重等问题；膜法脱硝具有效率高、污染低的优势，通过膜法浓缩后再经冷冻结晶，即可将硫酸根以芒硝的形式移出盐水系统，但目前仅在烧碱行业广泛运用，其主要原因是烧碱行业盐水中的硫酸根经膜法浓缩后能得到较高浓度的硫酸钠，约60～80g/L，可直接进行冷冻结晶将其分离脱除。而钾碱行业盐水中的硫酸根经膜法浓缩后仅能得到浓度约为30g/L的硫酸钾，直接冷冻结晶，硫酸钾的析出率不高，达不到脱除硫酸根的效果。

公开号为CN113184882A的专利申请中公开了一种氯化钾盐水热法脱硝副产硫酸钾产品的方法，通过纳滤膜系统进行硫酸根浓缩得到富硝盐水，然后通过蒸发结晶的方式从富硝盐水中分离出K₂SO₄结晶，达到脱除硫酸根的目的。然而该工艺需要增设一套MVR蒸发结晶装置，该装置投资较大，设备投资成本和蒸汽成本均较为高昂；且采用蒸发结晶分离K₂SO₄结晶的过程，对蒸发终点的控制要求非常高，蒸发终点过早，硫酸根脱除率无法满足生产需求，蒸发终点滞后，氯化钾会析出导致副产品硫酸钾氯化物过高，影响副产物经济价值。

公开号为CN105776251A的专利申请中公开了一种环保经济的去除氯化钾盐水系统中硫酸根的方法，将氯化钾盐水A，通过纳滤膜单元，纳滤浓缩硫酸根，获得富含硫酸钾的盐水(也称富硝盐水)B和纳滤膜的渗透液(也称贫硝盐水)C；将纳滤膜截留的富硝盐水B送入气液固反应单元，与精制剂D氯化钙溶液进行反应，得到硫酸钙与氯化钾浆状物料E；将反应生成的硫酸钙与氯化钾浆状物料E送入固液分离单元，获得硫酸钙湿料F和低硫酸钾的淡盐水G，获得的低硫酸钾的淡盐水G送至后续的配水单元，用于化盐；对获得的硫酸钙湿料经加水洗涤进一步回收氯化钾后送入干燥单元干燥，粉碎，获得石膏粉，干燥温度为180～300℃。该工艺中虽相对于现有的钡法脱硝和膜法脱硝绿色、环保，但由于气液固反应单元的管路系统较为复杂，使后期控制要求较高，且由于管路系统所用的设备较多，从而使能耗较高；同时，该专利申请在得到富硝盐水后需要添加精制剂，使硫酸根以硫酸钙的形式沉淀，由于盐水中含有高浓度的氯离子，使得原本可以用作建筑材料的硫酸钙即石膏中会夹带氯离子，因此经济附加值会大幅度降低，而由于硫酸钙的溶度积较大，因此含钙精制剂必须过量才能保障脱硝率，导致脱硝后盐水中钙含量过度增加，进一步增加一次盐水工段的钙精制剂用量，从而增加企业运营成本。

因此，随着化工行业对环保的要求不断提高，钡资源日益缩减，钾碱行业亟需开发出一种绿色、环保、高效的钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，使整个硫酸根脱除系统无任何三废产生，使硫酸根脱除环境更加绿色、环保；同时，还能有效降低硫酸根脱除系统的能耗，提高了硫酸根脱除效率。

为实现本实用新型目的，采用的技术方案为：一种钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，包括纳滤膜装置、化盐釜和冷却结晶釜，化盐釜上具有加热结构，冷却结晶釜上具有冷却结构，且纳滤膜装置与化盐釜之间连接有输送富硝淡盐水的第二输送管道，化盐釜上具有进料口，化盐釜与冷却结晶釜之间连接有第三输送管道。

进一步的，还包括淡盐水循环槽，淡盐水循环槽与纳滤膜装置之间连接有输送钾碱淡盐水的第一输送管道。

进一步的，所述第一输送管道和第三输送管道上均安装有循环泵。

进一步的，所述第二输送管道上并联有与淡盐水循环槽连接的循环管道。

进一步的，所述纳滤膜装置上还具有用于排出贫硝淡盐水的贫硝淡盐水出口。

进一步的，所述加热结构为包覆在化盐釜外壁上的蒸汽加热夹套，且加热结构上还设有蒸汽进口和蒸汽出口。

进一步的，所述冷却结构为包覆在冷却结晶釜上的冷却水夹套，且冷却结构上具有冷冻水进口和冷冻水出口。

进一步的，所述化盐釜和冷却结晶釜内均安装有搅拌结构。

进一步的，还包括离心机，冷却结晶釜与离心机连接，且离心机上还具有产品出口和脱硝浓盐水出口。

进一步的，所述脱硝浓盐水出口与贫硝淡盐水出口并联。

本实用新型的有益效果是,

(1)相比于钡法脱硫对环境、操作人员健康的危害，本系统具有显著的绿色化，可持续化，安全化优势。

(2)相比于烧碱行业的膜法-冷冻脱硝技术需冷却至0℃及以下，本系统冷却所需的温度更高，能耗更低。

(3)相比膜法-蒸发结晶技术设备投资大，蒸汽成本高，蒸发终点控制要求高，本系统成本低廉，仅需计算氯化钾投加量即可达到精准的终点，控制方面更加便捷。

(4)本系统艺的副产物为硫酸钾，具有较高的经济价值，可以有效降低生产运营成本。

附图说明

附图示出了本实用新型的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本实用新型的原理，其中包括了这些附图以提供对本实用新型的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本实用新型提供的钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统的系统图；

图2是淡盐水循环槽与纳滤膜装置的连接示意图；

图3是化盐釜与冷却结晶釜的连接示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1、淡盐水循环槽，2、纳滤膜装置，3、贫硝淡盐水出口，4、化盐釜，5、冷却结晶釜，6、进料口，7、第一输送管道，8、第二输送管道，9、第三输送管道，10、循环管道，11、循环泵，12、加热结构，13、蒸汽进口，14、蒸汽出口，15、冷却结构，16、冷冻水进口，17、冷冻水出口，18、搅拌结构，19、离心机，20、产品出口，21、脱硝浓盐水出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

如图1、图2、图3所示，本实用新型提供的一种钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，包括纳滤膜装置2、化盐釜4和冷却结晶釜5；纳滤膜装置2用于对钾碱淡盐水进行过滤，以此得到富硝淡盐水和贫硝淡盐水；化盐釜4用于对富硝淡盐水进行进一步的浓缩；冷却结晶釜5用于对富硝浓盐水进行冷却结晶。所述化盐釜4上具有加热结构12，加热结构12用于对化盐釜4内部进行加热，使富硝淡盐水能与加入的物料进行充分的反应，从而使得生成的富硝浓盐水的浓度更高。冷却结晶釜5上具有冷却结构15，冷却结构15用于对冷却结晶釜5内部进行制冷，使进入到冷却结晶釜5内的富硝浓盐水能进行冷却结晶。

纳滤膜装置2与化盐釜4之间连接有第二输送管道8，第二输送管道8用于将纳滤膜装置2产生的富硝淡盐水自动输送至化盐釜4内，而化盐釜4上还具有进料口6，进料口6用于向化盐釜4内投入其他物料，使其他物料能与送入到化盐釜4内的富硝淡盐水进行反应混合；同时，化盐釜4与冷却结晶釜5之间连接有第三输送管道9，第三输送管道9用于将化盐釜4内生成的富硝浓盐水自动送入到冷却结晶釜5内。

当需要脱除钾碱淡盐水中的硫酸根时，先将钾碱淡盐水送入到纳滤膜装置2内，通过纳滤膜装置2进行过滤得到富硝淡盐水和贫硝淡盐水，贫硝淡盐水排出纳滤膜装置2后直接送入到下一步化盐工序中，而富硝淡盐水则通过第二输送管道8送入到化盐釜4中，并向化盐釜4中加入氯化钾，通过加热结构12对化盐釜4内进行加热，使氯化钾与富硝淡盐水充分反应生成富硝浓盐水，生成的富硝浓盐水通过第三输送管道9送入到冷却结晶釜5中，通过冷却结构15进行对冷却结晶釜5内进行制冷，使进入到冷却结晶釜5内的富硝浓盐水逐渐结晶，从而得到脱硫后的脱硝浓盐水和硫酸钾晶体。

在一些实施方式中，钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统还包括淡盐水循环槽1，淡盐水循环槽1主要用于对钾碱淡盐水进行储存，且淡盐水循环槽1与纳滤膜装置2之间连接有第一输送管道7，第一输送管道7用于将储存在淡盐水循环槽1内的钾碱淡盐水自动送入到纳滤膜装置2中，保证了纳滤膜装置2在运行时能保持稳定。

在一些实施方式中，所述第一输送管道7和第三输送管道9上均安装有循环泵11，第一输送管道7上的循环泵11用于将储存在淡盐水循环槽1内的钾碱淡盐水抽送至纳滤膜装置2中，第三输送管道9上的循环泵11用于将化盐釜4内生成的富硝浓盐水抽送至冷却结晶釜5内，保证了对钾碱淡盐水和富硝浓盐水的输送。

在一些实施方式中，所述第二输送管道8上并联有与淡盐水循环槽1连接的循环管道10，当纳滤膜装置2过滤后产生的富硝淡盐水中硫酸根浓度不能达到设定值时或化盐釜4内在进行富硝淡盐水与氯化钾混合时，此时纳滤膜装置2过滤后产生的富硝淡盐水则可通过循环管道10回流至淡盐水循环槽1内，使后期进入到化盐釜4中富硝淡盐水的硫酸根含量达到标准。

在一些实施方式中，所述纳滤膜装置2上还具有贫硝淡盐水出口3，贫硝淡盐水出口3用于将纳滤膜装置2过滤产生的贫硝淡盐水送出。

在一些实施方式中，所述加热结构12为包覆在化盐釜4外壁上的蒸汽加热夹套，且加热结构12上还设有蒸汽进口13和蒸汽出口14，蒸汽进口13用于将高温蒸汽送入到蒸汽加热夹套内部，而进入到蒸汽加热夹套内部的高温蒸汽与化盐釜4内部进行热交换，高温蒸汽在化盐釜4内部热交换后则直接通过蒸汽出口14排出，从而实现对化盐釜4内部加热。当然，本实用新型中的加热结构12并非只有上述的蒸汽加热夹套，例如加热结构12还可以为电加热结构12。本实用新型通过采用高温蒸汽进行加热，在满足化盐釜4需求的情况下，使能耗更低，从而能使成本大大降低。

在一些实施方式中，所述冷却结构15为包覆在冷却结晶釜5上的冷却水夹套，冷却结构15上具有冷冻水进口16和冷冻水出口17，冷冻水进口16用于将冷冻水送入到冷却水夹套内部，而进入到冷却水夹套内的冷冻水在与冷却结晶釜5内部进行热交换后，冷冻水在与冷却结晶釜5内部进行热交换后则直接通过冷冻水出口17排出，从而实现对冷却结晶釜5内部制冷。当然，本实用新型中的冷却结构15并非只有上述的冷却水夹套，例如冷却结构15还可以为电制冷结构。本实用新型通过采用冷冻水进行制冷，在满足冷却结晶釜5需求的情况下，使能耗更低，从而能使成本大大降低。

在一些实施方式中，所述化盐釜4和冷却结晶釜5内均安装有搅拌结构18；化盐釜4内的搅拌结构18不仅能使富硝淡盐水与氯化钾的反应效率更高，且能使化盐釜4内受热更加均匀；冷却结晶釜5内的搅拌结构18能使富硝浓盐水在结晶时冷却更加均匀，使富硝浓盐水的结晶效果更好，结晶效率更高。

在一些实施方式中，钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统还包括离心机19，冷却结晶釜5与离心机19连接，使富硝淡盐水在冷却结晶后产生的浆料能直接进入到离心机19内，并通过离心机19对结晶后形成的浆料进行离心分离，且离心机19上还具有产品出口20和脱硝浓盐水出口21，使离心分离出的硫酸钾直接通过产品出口20排出，而离心分离出的脱硝浓盐水则直接通过脱硝浓盐水出口21排出。

在一些实施方式中，所述脱硝浓盐水出口21与贫硝淡盐水出口3并联，使纳滤膜装置2过滤产生的贫硝淡盐水与离心机19分离出的脱硝浓盐水能通过同一管道送入到下一化盐工序，使管路系统更加简单。

在本实用新型中，为了方便对第一输送管道7、第二输送管道8、第三输送管道9、循环管道10、贫硝淡盐水出口3、蒸汽进口13、蒸汽出口14、冷冻水进口16、冷冻水出口17等均可安装开关阀。

当需要脱除钾碱淡盐水中的硫酸根时，启动第一输送管道7上的循环泵11，第一输送管道7上的循环泵11将淡盐水循环槽1内的钾碱淡盐水通过第一输送管道7抽送至纳滤膜装置2，通过纳滤膜装置2进行过滤得到富硝淡盐水和贫硝淡盐水，贫硝淡盐水排出纳滤膜装置2后直接送入到下一化盐工序中，富硝淡盐水通过第二输送管道8送入到化盐釜4中，并通过进料口6向化盐釜4中加入氯化钾，化盐釜4内的搅拌结构18进行搅拌，同时，高温蒸汽通过蒸汽进口13进入到加热结构12内，进入到加热结构12内的高温蒸汽与化盐釜4内进行热交换，使化盐釜4内被加热，使氯化钾与富硝淡盐水反应，而高温蒸汽在热交换后通过蒸汽出口14排出。

当氯化钾与富硝淡盐水反应在化盐釜4内反应完毕后，启动第三输送管道9上的循环泵11，第三输送管道9上的循环泵11将化盐釜4内反应生成的富硝浓盐水通过第三输送管道9抽送至冷却结晶釜5中，通过冷却结构15对冷却结晶釜5内进行制冷，冷却结晶釜5内的搅拌结构18进行搅拌，同时，冷冻水通过冷冻水进口16进入到冷却结构15内，进入到冷却结构15内的冷冻水与冷却结晶釜5内的富硝浓盐水进行热交换，使富硝浓盐水逐渐冷却结晶，当脱硝浓盐水结晶完成后，将脱硝浓盐水结晶后的形成的脱硝浓盐水、硫酸钾晶体共同送入到离心机19内，离心机19进行离心处理，离心分离出的硫酸钾直接通过产品出口20排出，离心分离出的脱硝浓盐水则直接通过脱硝浓盐水出口21排出后直接送入到下一化盐工序中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本实用新型，而并非是对本实用新型的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本实用新型的范围内。

Claims (10)

1.一种钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，其特征在于，包括纳滤膜装置(2)、化盐釜(4)和冷却结晶釜(5)，化盐釜(4)上具有加热结构(12)，冷却结晶釜(5)上具有冷却结构(15)，且纳滤膜装置(2)与化盐釜(4)之间连接有输送富硝淡盐水的第二输送管道(8)，化盐釜(4)上具有进料口(6)，化盐釜(4)与冷却结晶釜(5)之间连接有第三输送管道(9)。

2.根据权利要求1所述的钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，其特征在于，还包括淡盐水循环槽(1)，淡盐水循环槽(1)与纳滤膜装置(2)之间连接有输送钾碱淡盐水的第一输送管道(7)。

3.根据权利要求2所述的钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，其特征在于，所述第一输送管道(7)和第三输送管道(9)上均安装有循环泵(11)。

4.根据权利要求1所述的钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，其特征在于，所述第二输送管道(8)上并联有与淡盐水循环槽(1)连接的循环管道(10)。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，其特征在于，所述纳滤膜装置(2)上还具有用于排出贫硝淡盐水的贫硝淡盐水出口(3)。

6.根据权利要求5所述的钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，其特征在于，所述加热结构(12)为包覆在化盐釜(4)外壁上的蒸汽加热夹套，且加热结构(12)上还设有蒸汽进口(13)和蒸汽出口(14)。

7.根据权利要求5所述的钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，其特征在于，所述冷却结构(15)为包覆在冷却结晶釜(5)上的冷却水夹套，且冷却结构(15)上具有冷冻水进口(16)和冷冻水出口(17)。

8.根据权利要求1所述的钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，其特征在于，所述化盐釜(4)和冷却结晶釜(5)内均安装有搅拌结构(18)。

9.根据权利要求5所述的钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，其特征在于，还包括离心机(19)，冷却结晶釜(5)与离心机(19)连接，且离心机(19)上还具有产品出口(20)和脱硝浓盐水出口(21)。

10.根据权利要求9所述的钾碱淡盐水中硫酸根脱除系统，其特征在于，所述脱硝浓盐水出口(21)与贫硝淡盐水出口(3)并联。

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