CN2714539Y - 用于离子膜烧碱生产的一次盐水精制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于离子膜烧碱生产的一次盐水精制装置，属于盐水的精制提纯装置，它有真空脱硫塔上部连接有淡盐水进水管，真空脱硫塔经活性炭过滤器与保安过滤器相连，保安过滤器的出口端经纳滤膜过滤器与硫酸钠分离器相连，纳滤膜过滤器的出口端与化盐桶相连，化盐桶出口端与前反应槽相连，前反应槽经汽水混合器与加压溶气罐的上端相连，加压溶气罐的下端经文丘里混合器与浮上澄清桶相连，浮上澄清桶上部经后反应槽与微滤膜过滤器相连，微滤膜过滤器的上部连接有精盐水出水管，这种盐水精制装置，精制盐水质量高，稳定性好，设备占地面积小，精制过程中无新的杂质带入，操作成本低，污水量低，有利于环保。

Description

用于离子膜烧碱生产的一次盐水精制装置

                      技术领域

本实用新型提供了一种盐水的精制提纯装置，尤其是一种用于离子膜烧碱生产的一次盐水精制装置。

                      背景技术

离子膜烧碱生产，是将原盐(NaCl)溶解成饱和盐水，再进行电解生产出氢氧化钠和氯气等产品。如果盐水中含有过量的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄ ^2-等二价离子杂质，阳离子会损坏离子膜上被增强纤维围绕的“窗口”区域，阴离子则会损坏离子膜上的增强纤维，而且电解过程中会发生副反应，所以必须在电解前除去以上杂质。现有的盐水精制装置主要由真空脱氯塔、化盐桶、反应罐、道尔澄清桶、砂滤器、碳素管过滤器等组成，其主要缺点是：1、精制质量差且不稳定。粗盐水用道尔澄清桶和砂滤器分别经过自然沉降和石英砂层，对粗精制反应后的粗盐水进行固液分离，工艺落后，难以解决澄清桶的反浑问题。砂滤器难以阻挡直径极小的颗粒，精盐水质量差，不稳定，同时设备能力受原盐质量的影响很大，当原盐中的镁离子含量较高时，将造成主要设备的处理能力下降，并严重影响精盐水质量。2、精制过程中带入新的有害杂质。原先装置采取化学法脱除SO₄ ^2-，利用钡盐或钙盐作为精制剂，加入盐水系统中后，会造成处理过程中钡离子或钙离子的升高，导致副反应增多、槽电压升高、电流效率降低等一系列电槽问题。同时砂滤器的滤料一般采用石英砂，会导致盐水中的二氧化硅含量升高；助沉剂一般采用了苛化麸皮或聚丙烯酸钠等高分子有机物，会导致精盐水中TOC含量较高；3、运行成本高。原先装置去除SO₄ ^2-原料是钡盐或钙盐，价格较高，所以运行费用也很高，另外在离子膜电解时需要进行二次过滤，并投加α纤维素助滤剂，也造成了生产成本的增加。4、设备体积大，工艺复杂。道尔澄清桶必须具有很大容积才能达到澄清效果，外形尺寸庞大，整套装置占地面积大；对于离子膜生产装置，必须配套碳素管过滤器进行二次过滤，使得装置较复杂。5、不利于安全和防护。钡盐或钙盐是有毒、有害的物质，难于操作和防护，并产生难以处理的含钡盐固体废弃物。

                      发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种用于离子膜烧碱生产的一次盐水精制装置，以提高盐水的质量和稳定性，降低运行费用。

本实用新型是这样实现的，用于离子膜烧碱生产的一次盐水精制装置，它有真空脱氯塔上部连接有淡盐水进水管，连接在氯水槽上的水力真空泵与真空脱硫塔的上端相连，真空脱氯塔的下端通过淡盐水泵与活性炭过滤器的进口端相连，活性炭过滤器的出口端与保安过滤器的进口端相连，保安过滤器的出口端与纳滤膜过滤器的进口端相连，纳滤膜过滤器的出口端与化盐桶相连，化盐桶出口端与前反应槽相连，前反应槽的出口端与汽水混合器相连，汽水混合器的出口端与加压溶气罐的上端相连，加压溶气罐的下端经文丘里混合器与浮上澄清桶相连，浮上澄清桶上部的清盐水出口端与后反应槽相连，后反应槽的出口端与微滤膜过滤器相连，微滤膜过滤器的上部连接有精盐水出水管。

采用上述结构的盐水精制装置，与现有装置相比，具有下列优点：1、精制盐水质量高，稳定性好。由于采用了微滤膜过滤器，固液分离效果非常好，精盐水质量高，精盐水含钙镁离子总量小于1ppm，并且质量稳定，能够达到直接进离子膜二次盐水精制螯合树脂塔的质量要求。2、对原盐具有很高的适应性。它采用了镁、钙离子分步去除的方法，使得对原盐有更好的适应性。3、设备占地面积小。采用微滤膜过滤器后，精盐水可以直接进离子膜二次盐水精制螯合树脂塔，去掉了碳素管过滤器等二次过滤设备，而浮上澄清桶替代了体积庞大的道尔澄清桶，使得装置占地面积大大缩小。4、精制过程中无新的杂质带入。纳滤膜过滤器不再使用钡盐和有机助沉剂，去掉了砂滤操作，盐水不再接触石英砂滤料，使得精盐水降低了钡离子、二氧化硅、TOC超标的可能，精盐水的品质得到进一步提高。5、运行费用低。纳滤膜过滤器运行仅仅消耗进料泵所需的电能。不需要加入价格较高且有毒的钡盐化学品，并减少了二价盐的沉淀，可以实现盐水的回收。6、污水量低。这种装置只产生很少的污水，有利于环保。

                      附图说明

图1是本实用新型结构的示意图。

图2是本实用新型中的微滤膜过滤器的结构的示意图。

图3是本实用新型中的纳滤膜过滤器的结构的示意图。

图中，1-氯水槽，2-水力真空泵，3-真空脱氯塔，4-活性炭过滤器，5-保安过滤器，6-纳滤膜过滤器，6-1-I级纳滤膜过滤器，6-2-II级纳滤膜过滤器，6-3-III级纳滤膜过滤器，6-4-I级过滤泵，6-5-II级过滤泵，6-6-III级过滤泵，7-二价阴离子盐分离器，8-化盐桶，9-前反应槽，10-汽水混合器，11-加压溶气罐，12-文丘里混合器，13-浮上澄清桶，14-后反应槽，15-微滤膜过滤器，15-1-筒体，15-2-精盐水聚集腔，15-3-微滤膜组件，15-4-过滤腔，15-5-盐泥聚集腔，16-板框压滤机，17-精盐水出水管，18-淡盐水进水管，19-淡盐水泵。

                      具体实施方式

下面结合附图给出的实施例说明本实用新型的结构和工作原理。

如附图所示，本实用新型之用于离子膜烧碱生产的一次盐水精制装置，它有真空脱氯塔(3)上部连接有淡盐水进水管(18)，连接在氯水槽(1)上的水力真空泵(2)与真空脱硫塔的上端相连，真空脱氯塔的下端通过淡盐水泵(19)与活性炭过滤器(4)的进口端相连，活性炭过滤器的出口端与保安过滤器(5)的进口端相连，保安过滤器的出口端与纳滤膜过滤器(6)的进口端相连，纳滤膜过滤器的出口端与化盐桶(8)相连，化盐桶出口端与前反应槽(9)相连，前反应槽的出口端与汽水混合器(10)相连，汽水混合器的出口端与加压溶气罐(11)的上端相连，加压溶气罐的下端经文丘里混合器(12)与浮上澄清桶(13)相连，浮上澄清桶上部的清盐水出口端与后反应槽(14)相连，后反应槽的出口端与微滤膜过滤器(15)相连，微滤膜过滤器的上部连接有精盐水出水管(17)。

在所述的微滤膜过滤器(15)上有筒体(15-1)，筒体内的上、中、下部分别为精盐水聚集腔(15-2)、过滤腔(15-4)、盐泥聚集腔(15-5)，过滤腔内有微滤膜组件(15-3)。

在所述的纳滤膜过滤器(6)的下面还连接有二价阴离子盐分离器(7)。

在所述的浮上澄清桶(13)的下端、微滤膜过滤器(15)的下端与板框压滤机(16)相连。

如图3所示，在所述的纳滤膜过滤器(6)上，I级过滤泵(6-4)与I级纳滤膜过滤器(6-1)的下部进口端相连，I级纳滤膜过滤器的上部出口端经II级过滤泵(6-5)与II级纳滤膜过滤器(6-2)的下部进口端相连，II级纳滤膜过滤器的上部出口端经III级过滤泵(6-6)与III级纳滤膜过滤器(6-3)的下部进口端相连，III级纳滤膜过滤器的上部出口端与二价阴离子盐分离器(7)相连，I、II、III级纳滤膜过滤器的下部出口端与化盐桶(8)相连。

前反应槽(9)上端接有氢氧化钠输送管。汽水混合器(10)上接有压缩空气进气管。文丘里混合器(12)上接有FeCl₃输送管。后反应槽(14)的上端接有碳酸钠输送管。在浮上澄清桶(13)上部有上浮泥输送管与板框压滤机(16)相连。

本实用新型的工作原理是，1、来自电解工序的电解槽的淡盐水用泵打入真空脱氯塔，水力真空泵在真空脱氯塔内产生合适的操作压力，通过降低气体平衡分压，从淡盐水中除去游离氯。在淡盐水泵入口添加亚硫酸钠溶液除去游离氯，并用活性炭过滤器吸附残留的游离氯，保安过滤器则防止大的颗粒进入纳滤膜过滤器。2、将脱除氯气的淡盐水加压，使其进入纳滤膜过滤器，淡盐水中的多数氯化钠和水通过纳滤膜，得到二价阴离子浓度较低的淡盐水渗透液，二价阴离子被纳滤膜排斥浓缩，浓缩液的二价阴离子(如SO₄ ^2-)浓度达到一定浓度时排出进入二价阴离子盐分离器进行处理。3、从纳滤膜过滤器出来的精制盐水和其他的回收盐水和补充水，进入化盐桶，并通过盐层与原盐逆流接触，使得盐水达到饱和状态，进入后续装置。4、化盐后的饱和盐水及进入前反应槽，并加入氢氧化钠，将pH值调节到10.5-11.5之间，使饱和粗盐水中的镁离子与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀。氢氧化镁沉淀是不容易沉降和过滤的颗粒极小、絮状的沉淀。可利用浮上澄清桶将氢氧化镁沉淀除去。5、在前反应槽内充分反应后的粗盐水，打到加压溶气罐，并通过送入压缩空气，保持加压溶气罐中的压力在0.1MPa-0.3Mpa，使一定量的空气溶解到粗盐水中。粗盐水自加压溶气罐流出后，通过FeCl₃输送管加入三氯化铁溶液，三氯化铁溶液和粗盐水中的氢氧化钠反应生成具有絮凝作用的氢氧化铁。粗盐水进入浮上澄清桶后压力骤然下降，溶于水中的空气释出，形成极其细小的气泡。在氢氧化铁的絮凝作用下，氢氧化镁随同气泡与微量的有机物等其他机械杂质絮集在一起，形成假比重较小的颗粒浮上水面被排出。6、经过以上处理后的含有大量的钙离子的粗盐水，进入后反应槽，加入一定量的碳酸钠，使反应时间保持30分钟以上，保持反应后的盐水中有0.3-0.6g/l的过量碳酸钠，盐水中的钙离子和碳酸钠发生沉淀反应，可生成碳酸钙沉淀。7、含有大量碳酸钙和少量其它杂质的粗盐水经过微滤膜过滤器的过滤后制成纯度较高的精盐水，精盐水送至电解工序进行电解。

从浮上澄清桶、微滤膜过滤器下端排放出来的含氢氧化镁和碳酸钙的盐泥，经板框压滤机脱水，制成泥饼排放。

从纳滤膜过滤器出来的二价阴离子浓缩液(主要为硫酸钠溶液)进入二价阴离子盐分离器进行处理，获得二价阴离子结晶物(主要为无水硫酸钠)。

在纳滤膜过滤器上的纳米过滤膜(即纳滤膜)，可对淡盐水中的离子进行选择性过滤。纳滤膜存在带电基团，这些带电基团可以选择性的排斥例如SO₄ ^2-等多价阴离子，但它不会从进料溶液中析出像Cl^-、ClO₃ ^-一样的单价的离子种类。这样，淡盐水中的氯化钠和水可通过纳滤膜后送去化盐桶，而被排斥的二价阴离子被浓缩后进入二价阴离子盐分离器进行处理。如图3所示，可采用三级纳滤膜过滤器进行过滤。来自保安过滤器的淡盐水经I级级过滤泵(6-4)送入I级纳滤膜过滤器(6-1)进行过滤；从其上部出口端出来的过滤后的淡盐水经II级过滤泵(6-5)再送入II级纳滤膜过滤器(6-2)进行过滤；从其上部出口端出来的过滤后的淡盐水经III级过滤泵(6-6)再送入III级纳滤膜过滤器(6-3)进行过滤，过滤后从其上部出口端出来的二价阴离子浓缩液送入二价阴离子盐分离器进行处理，从I、II、III级纳滤膜过滤器下部出口端出来的精制盐水合在一起，送化盐桶进行化盐。

取出来自电解工序的淡盐水作为二价阴离子的控制对象，是因为淡盐水中的固体悬浮物SS和二价阳离子含量很低，可简化处理工艺，并且淡盐水是整套装置中二价阴离子浓度最高的地方，可以提高纳滤的效率。

在微滤膜过滤器中，微滤膜组件(15-3)由带小孔的笼骨、套在笼骨外的滤袋组成，滤袋可由膨体聚四氟乙烯薄膜制成。薄膜的孔径为0.3～3.0微米，最好为0.5～1微米。粗盐水进入筒体内的过滤腔后，经过滤袋的过滤，清液通过滤袋、笼骨上的小孔上升至精盐水聚集腔，经管道送至电解工序进行电解。碳酸钠和其他机械杂质被挡在滤袋外表面。一段时间后，可进行反冲洗膜，也就是使精盐水聚集腔内的精盐水反向(向下)流动，将滤袋外表面的碳酸钠和其他机械杂质反冲下来，沉降到盐泥聚集腔内，最后送至板框压滤机内进行处理。

Claims (4)

1、用于离子膜烧碱生产的一次盐水精制装置，其特征在于，它有真空脱氯塔(3)上部连接有淡盐水进水管(18)，连接在氯水槽(1)上的水力真空泵(2)与真空脱硫塔的上端相连，真空脱氯塔的下端通过淡盐水泵(19)与活性炭过滤器(4)的进口端相连，活性炭过滤器的出口端与保安过滤器(5)的进口端相连，保安过滤器的出口端与纳滤膜过滤器(6)的进口端相连，纳滤膜过滤器的出口端与化盐桶(8)相连，化盐桶出口端与前反应槽(9)相连，前反应槽的出口端与汽水混合器(10)相连，汽水混合器的出口端与加压溶气罐(11)的上端相连，加压溶气罐的下端经文丘里混合器(12)与浮上澄清桶(13)相连，浮上澄清桶上部的清盐水出口端与后反应槽(14)相连，后反应槽的出口端与微滤膜过滤器(15)相连，微滤膜过滤器的上部连接有精盐水出水管(17)。

2、如权利要求1所述的用于离子膜烧碱生产的一次盐水精制装置，其特征在于，在所述的微滤膜过滤器(15)上有筒体(15-1)，筒体内的上、中、下部分别为精盐水聚集腔(15-2)、过滤腔(15-4)、盐泥聚集腔(15-5)，过滤腔内有微滤膜组件(15-3)。

3、如权利要求1所述的用于离子膜烧碱生产的一次盐水精制装置，其特征在于，在所述的纳滤膜过滤器(6)的下面还连接有二价阴离子盐分离器(7)。

4、如权利要求1或2所述的用于离子膜烧碱生产的一次盐水精制装置，其特征在于，在所述的浮上澄清桶(13)的下端、微滤膜过滤器(15)的下端与板框压滤机(16)相连。

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