專利名稱：鹽水溶液冷凍分離芒硝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高芒鹽水溶液分離芒硝的方法，用于氯堿、純堿、制鹽等行業(yè)的高芒鹽水溶液的處理。
背景技術(shù)：
在氯堿等領(lǐng)域的膜法脫硝技術(shù)中，產(chǎn)生的含高硫酸鈉濃度的鹽水溶液稱為高芒鹽水，目前有以下幾種處理方法一是采用排放的方法來達(dá)到排除硫酸根的目的，雖然能夠脫除硫酸根，但由于濃縮液中還含有氯化鈉，若不進(jìn)行處理而直接排放濃縮液，氯化鈉也隨之排放，將會污染環(huán)境，增加運(yùn)行成本。
二是采用常規(guī)的冷凍法，原理是利用NaCl和Na2SO4在不同的溫度下共飽和溶液的組分的差別，由NaCl-Na2SO4-H2O三元體系相圖可知，當(dāng)溫度低于17.9℃時(shí)Na2SO4的溶解度隨溫度的降低大幅降低，當(dāng)溫度降低到-5℃時(shí)達(dá)到最高效率點(diǎn)，絕大多數(shù)的硫酸鈉以Na2SO4·10H2O的形式結(jié)晶而出，達(dá)到分離的目的。其常規(guī)的工藝流程如圖1所示，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高芒鹽水經(jīng)過預(yù)冷換熱器預(yù)冷后，再經(jīng)過冷凍換熱器進(jìn)行冷卻降溫，將溫度降低到合適的溫度，使鹽水中的硫酸根以十水硫酸鈉結(jié)晶的形式析出，之后輸送到芒硝沉降器將十水硫酸鈉沉降分離，將結(jié)晶析出的Na2SO4·10H2O分離出來，并排出處理后的低芒鹽水。經(jīng)過初步預(yù)冷的高芒鹽水進(jìn)入冷凍換熱系統(tǒng)被進(jìn)一步降低溫度時(shí)，由于十水硫酸鈉在形成結(jié)晶后析出，極其容易堵塞冷凍換熱器和管道，這種工藝應(yīng)用在硫酸根濃度小于30g/L的溶液時(shí)還可以維持較長周期運(yùn)行，當(dāng)硫酸根的濃度超過此值時(shí)，因?yàn)槲龀隽看蠖乖O(shè)備堵塞加劇，將會出現(xiàn)生產(chǎn)周期縮短，刷罐或清洗換熱器頻繁的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的堵塞現(xiàn)象，使生產(chǎn)操作極不穩(wěn)定，且浪費(fèi)大量能源，因此高芒鹽水用常規(guī)的冷凍方法進(jìn)行鹽硝分離難以達(dá)到理想的運(yùn)行效果。
隨著氯堿、純堿、制鹽等領(lǐng)域NF法、MRO法、RO法等新型的脫芒硝(脫硫酸根)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，高芒鹽水的產(chǎn)生量將會大幅增加，由于高芒鹽水中含氯化鈉，若不進(jìn)行處理而直接排放濃縮液，氯化鈉也隨之排放，將會造成原料浪費(fèi)和環(huán)境污染，因此適用于硫酸根濃度大于30g/L的高芒鹽水的硝鹽分離技術(shù)迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種高芒鹽水溶液的冷凍分離芒硝方法，采用這種方法分離高芒鹽水，具有不易堵塞管理、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)周期長、工藝穩(wěn)定的特點(diǎn)。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種高芒鹽水溶液的冷凍分離芒硝方法，該方法包括如下過程(1)將待處理的含硫酸鈉的溶液先調(diào)節(jié)pH值為堿性；(2)將堿性的硫酸鈉溶液在預(yù)冷系統(tǒng)中進(jìn)行預(yù)冷，降低溫度至20～0℃；(3)將預(yù)冷后的硫酸鈉溶液與經(jīng)過脫芒硝處理后的溫度更低的含硫酸鈉的低溫低硝鹽水進(jìn)行混合，混合后的溫度控制在-10～0℃，混合后的溶液在芒硝沉降器中進(jìn)行固液分離，得到十水硫酸鈉晶體和低硝鹽水；(4)將經(jīng)過分離后的部分低硝鹽水經(jīng)過冷凍換熱器進(jìn)一步降低溫度，然后作為步驟(3)中的低溫低硝鹽水回用；另一部分低硝鹽水作為副產(chǎn)物排出。
由于經(jīng)常芒硝沉降器分離出十水硫酸鈉后的低硝鹽水溫度低于預(yù)冷后的含硫酸鈉的鹽水溶液的溫度，且硫酸鈉的濃度很低，因此為降低處理成本，作為一種優(yōu)選的方案，還可以將作為副產(chǎn)物的低硝鹽水作為步驟(2)中預(yù)冷系統(tǒng)的冷媒用于對堿性硫酸鈉進(jìn)行預(yù)冷處理。
所述的待處理的含硫酸鈉的溶液，可以為硫酸鈉濃度20g/L～100g/L，氯化鈉濃度180～320g/L的溶液，優(yōu)選硫酸鈉濃度30g/L～80g/L，氯化鈉濃度200～220g/L。
同傳統(tǒng)的高芒鹽水分離芒硝的工作相比，本發(fā)明具有如下有益效果經(jīng)過預(yù)冷后的高芒鹽水是通過與溫度更低的低硝鹽水溫合以使其混合溫度達(dá)到分離的溫度，在沉降器內(nèi)直接進(jìn)行固液分離，而不是通過冷凍設(shè)備冷卻高芒鹽水至分離溫度，低硝鹽水由于大部分的十水硫酸鈉已經(jīng)被分離出來，在冷卻過程中結(jié)晶析出量很低，不易堵塞設(shè)備和管路問題，因而可以延長裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期，降低清洗換熱器的費(fèi)用；而且工藝穩(wěn)定，操作方便。


圖1為現(xiàn)有的冷凍脫芒硝流程圖。
圖2為本發(fā)明的鹽水溶液冷凍分離芒硝的方法工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的高芒鹽水溶液的冷凍分離芒硝方法作進(jìn)一步說明。
鹽水溶液冷凍分離芒硝的方法的流程如圖2所示，高芒鹽水溶液來自氯堿、純堿、制鹽等領(lǐng)域用NF法、MRO法、RO法等幾種新型的脫芒硝過程中得到高硫酸鈉濃度的鹽水溶液。其具體分離過程為1)來自納濾膜、反滲透膜和改性反滲透膜技術(shù)脫除硫酸根而產(chǎn)生的高芒鹽水溶液出來后，首先用NaOH調(diào)整pH值為堿性，以pH值在9～11為宜，以減少酸性溶液對后序工序設(shè)備的腐蝕；2)濃縮液與鹽硝分離后的溫度為-10～0℃的冷鹽水進(jìn)行換熱預(yù)冷卻，降低濃縮液的溫度并提高鹽硝分離后冷鹽水的溫度，可以降低到20～0℃，溫度過高不利于后繼降溫及分離，過低易出現(xiàn)結(jié)晶，而提高鹽硝分離后冷鹽水的溫度有利于回收NaCl，并減少能源消耗，和防止在低硝鹽水輸送過程中有鹽結(jié)晶析出；3)預(yù)冷后的濃縮液直接進(jìn)入沉降器的進(jìn)口和循環(huán)回來的低溫低硝(一般硫酸鈉含量小于10g/L)鹽水進(jìn)行混合，混合后的溫度控制在-10～0℃，達(dá)到此溫度后濃縮液中的硫酸鈉以十水硫酸鈉的形式結(jié)晶而出，形成固體顆粒，經(jīng)沉降器進(jìn)行固液分離，分離后的鹽水一部分去和濃縮液進(jìn)行預(yù)冷換熱，并送出系統(tǒng)達(dá)到回收鹽的目的，另一部分送至冷凍換熱器進(jìn)行冷卻并循環(huán)回沉降器入口；控制的方法是通過控制循環(huán)鹽水的量和溫度，達(dá)到控制分離溫度的目的，換熱器可采用螺旋板式換熱器、板式換熱器的任何一種。
本發(fā)明的這種分離方法，換熱器的介質(zhì)進(jìn)行換熱時(shí)不采用濃縮液直接換熱的方式，而是采用芒硝沉降器中的清液與冷媒進(jìn)行換熱的方式，雖然在對低硝鹽水在冷凍換熱器內(nèi)冷卻時(shí)仍然會有十水硫酸鈉結(jié)晶析出，但由于其析出量同現(xiàn)有技術(shù)中相比大大降低，因此換熱設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)周期會大大延長，操作更加容易穩(wěn)定，運(yùn)行一段時(shí)間出現(xiàn)堵塞時(shí)，通過熱水、蒸汽或其它等適合的液體沖刷解決其堵塞；芒硝沉降器里的溫度控制在小于-4℃，在此溫度下，大多數(shù)硫酸鈉與氯化鈉分離開，硫酸鈉以十水硫酸鈉的形式沉積在芒硝沉降器的錐底，通過離心機(jī)把十水硫酸鈉分離出來，作為成品進(jìn)行包裝或進(jìn)一步加工處理成無水硫酸鈉。
權(quán)利要求
1.一種鹽水溶液冷凍分離芒硝的方法，該方法包括如下過程(1)將待處理的含硫酸鈉的溶液先調(diào)節(jié)pH值為堿性；(2)將堿性的硫酸鈉溶液在預(yù)冷系統(tǒng)中進(jìn)行預(yù)冷，降低溫度至20～0℃；(3)將預(yù)冷后的硫酸鈉溶液與經(jīng)過脫芒硝處理后的溫度更低的含硫酸鈉的低溫低硝鹽水進(jìn)行混合，混合后的溫度控制在-10～0℃，混合后的溶液在芒硝沉降器中進(jìn)行固液分離，得到十水硫酸鈉晶體和低硝鹽水；(4)將經(jīng)過分離后的部分低硝鹽水經(jīng)過冷凍換熱器進(jìn)一步降低溫度，然后作為步驟(3)中的低溫低硝鹽水回用；另一部分低硝鹽水作為副產(chǎn)物排出。
2.如權(quán)利要求1所述的鹽水溶液冷凍分離芒硝的方法，其特征在于所述的步驟(4)中作為副產(chǎn)物的低硝鹽水被循環(huán)至步驟(2)的預(yù)冷系統(tǒng)中，作為冷媒用于對堿性硫酸鈉進(jìn)行預(yù)冷處理。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鹽水溶液冷凍分離芒硝的方法，其特征在于所述的待處理的含硫酸鈉的溶液，是指硫酸鈉濃度20g/L～100g/L，氯化鈉濃度180～320g/L的溶液。
4.如權(quán)利要求1或2所述的鹽水溶液冷凍分離芒硝的方法，其特征在于所述的待處理的含硫酸鈉的溶液，是指硫酸鈉濃度30g/L～80g/L，氯化鈉濃度200～220g/L的溶液。
5.如權(quán)利要求1或2所述的鹽水溶液冷凍分離芒硝的方法，其特征在于所述的待處理的含硫酸鈉的溶液，是指使用納濾膜、反滲透膜和改性反滲透膜技術(shù)脫除硫酸根而產(chǎn)生的濃縮液。
6.如權(quán)利要求1或2所述的鹽水溶液冷凍分離芒硝的方法，其特征在于所述的步驟(1)中堿性是指pH值為9～11。
7.如權(quán)利要求1或2所述的鹽水溶液冷凍分離芒硝的方法，其特征在于芒硝沉降器里的溫度控制在小于-4℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鹽水溶液冷凍分離芒硝的方法，該方法包括如下過程(1)將待處理的含硫酸鈉的溶液先調(diào)節(jié)pH值為堿性；(2)將堿性的硫酸鈉溶液在預(yù)冷系統(tǒng)中進(jìn)行預(yù)冷；(3)將預(yù)冷后的硫酸鈉溶液與經(jīng)過脫芒硝處理后的溫度更低的含硫酸鈉的低溫低硝鹽水進(jìn)行混合，混合后的溫度控制在－10～0℃，混合后的溶液在芒硝沉降器中進(jìn)行固液分離，得到十水硫酸鈉晶體和低硝鹽水；(4)將經(jīng)過分離后的部分低硝鹽水經(jīng)過冷凍換熱器進(jìn)一步降低溫度，然后作為步驟(3)中的低溫低硝鹽水回用；另一部分低硝鹽水作為副產(chǎn)物排出。這種方法設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)周期長，工藝穩(wěn)定且便于操作。
文檔編號C01D5/00GK101041444SQ20071008824
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
發(fā)明者李德敏, 宋紹勇, 宋作強(qiáng) 申請人:山東布萊恩化工技術(shù)有限公司