专利名称：芒硝型卤水冷冻-结晶分离系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无机盐混合溶液的冷冻结晶分离技术领域，用于氯碱、纯碱、制盐等行业芒硝型卤水溶液的处理。
背景技术：
在我国四川、湖北、江西、江苏等地均有大规模的岩盐矿床，为当地发展盐化工提供了资源保证。可是岩盐常伴生芒硝，芒硝的存在不但制约了盐的使用，而且处理不好还会造成环境污染。在氯碱等领域的膜法脱硝技术中，产生的含高硫酸钠浓度的盐水目前有以下几种装置1.采用常规的冷冻结晶系统，其原理是利用氯化钠和硫酸钠在不同的温度下共饱和溶液的组分的差别，由NaCl-Na2SO4-H2O三元体系相图可知，当温度低于17. 9°C W Na2SO4 的溶解度随温度的降低大幅降低，当温度低到_5°C时达到最高效率点，绝大多数的Na2SO4 以Na2SCVlOH2O的形式结晶而出，达到分离的目的。其常规的工艺流程如图1所示，生产过程中产生的高芒盐水经过预冷换热器预冷后，再经过冷冻换热器进行冷却降温，将温度降低到合适的温度，盐水中的硫酸根以Na2SO4 · IOH2O晶体的形式析出，之后输送到芒硝沉降器将Na2SO4 · IOH2O沉降分离，将结晶析出的Na2SO4 · IOH2O分离出来，并排出处理后的低芒盐水。经过初步预冷的高芒盐水进入冷冻换热系统被进一步降低温度时，由于Na2SO4 ·IOH2O 在形成结晶后析出，容易产生设备及管道的堵塞。这种系统应用在硫酸根的浓度小于30g/ L的溶液时还可以维持较长周期运行，当硫酸根的浓度超过此值时，因为析出量大而使设备堵塞加剧，将会出现生产周期缩短，使生产操作极不稳定，且浪费大量能源，因此高芒盐水用常规的冷冻方法进行盐硝分离难以达到理想的运行效果。2.改进的盐水溶液冷冻分离芒硝的系统(CN 200710088246. 9)，其基本装置作用如下(1)待处理的含硫酸钠的溶液先调节PH值为碱性；(2)碱性的硫酸钠溶液在预冷系统中进行预冷；C3)将预冷后的硫酸钠溶液与经过脱芒硝处理后的温度更低的含硫酸钠的低温低硝盐水进行混合，混合后的溶液在芒硝沉降器中进行固液分离，达到Na2SO4 · IOH2O 晶体和低硝盐水；(4)将经过分离后的部分低硝盐水经过冷冻换热器进一步降低温度，然后作为步骤(3)中的低温低硝盐水使用；另一部分作为低硝盐水作为副产物排出。其系统流程图见图2.这种方法设备运转周期会变长，工艺相对稳定，得到的卤水中Na2SO4含量一般可以控制在10g/L以下，难以降得更低。随着氯碱、纯碱、制盐等领域各种膜法等新型的脱芒硝技术的迅速发展和广泛应用，高芒硝盐水的产量将会大幅度增加，由于高芒硝盐水中含氯化钠，若不进行处理而直接排放浓缩液，氯化钠也随之排放，将会造成原料浪费和环境污染，因此用于硫酸根浓度大于 30g/L的高芒盐水的硝盐分离技术迫在眉睫。现有工艺进行盐硝分离时，卤水中硫酸钠含量一般都大于7. 5g/L，其主要原因是现有设备结晶出的十水硫酸钠颗粒没有粒度控制装置，晶体细小，导致十水硫酸钠晶体与卤水分离困难，分离设备体积大。由于分离不彻底，分离后的卤水中仍含有较多的细小十水硫酸钠晶体，造成卤水中硫酸钠含量大于7. 5g/L，影响卤水的品质，进而影响了卤水在盐化工和两碱工业中的使用。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种芒硝型卤水冷冻-结晶分离系统，通过冷冻、结晶、分离等装置将卤水中的氯化钠与硫酸钠分离，分离后的低硝卤水的硫酸钠含量< 7. 5g/ L，可以满足制盐或制碱工业对卤水的质量要求，而分离出芒硝可用于生产元明粉，从而保证资源能得到综合利用。采用这种装置分离芒硝型卤水，具有不易堵塞、设备运转周期长、 运行稳定、节省人力等特点。根据本实用新型的芒硝型卤水冷冻结晶分离系统，其特征在于，其包括原料泵，其用于为系统提供原料卤水；预冷器，其用于对原料卤水进行预冷；粒度控制系统，其用于控制晶浆中的粒度大小；沉降系统，其用于对粒度控制系统中排出的芒硝晶浆进行重力沉降；离心分离系统，其中原料泵与预冷器连接，预冷器与粒度控制系统连接，粒度控制系统与沉降系统连接，沉降系统与离心分离系统连接。优选的是，所述原料泵适宜于泵送硫酸根浓度大于30g/L的高芒盐水。优选的是，所述预冷器采用从沉降系统中分离出来的清液卤水作为冷源。优选的是，所述粒度控制系统中包括带搅拌的导流筒挡板式结晶器。优选的是，所述沉降系统中采用重力沉降器来对从粒度控制系统中排出的芒硝晶浆进行重力沉降，得到的清液卤水硫酸钠含量小于等于7. 5g/l ；优选的是，所述离心分离系统，其具体采用离心机来对沉降器底部的沉降物来进行分离，得到Na2S04 · 10H20，产品粒度大于0. 25mm。同传统的芒硝型卤水分离芒硝的系统相比，本实用新型具有如下效果由于引入了粒度控制系统，没有浮硝产生，增加了除硝效果，减少了刷罐次数，延长装置运转周期。由于粒度可控，克服了没有粒度控制步骤的现有工艺进行盐硝分离时结晶出的十水硫酸钠颗粒晶体细小，晶体与卤水分离困难，分离设备体积大、卤水中硫酸钠含量一般大于10g/L，影响卤水的品质，进而影响了卤水在盐化工和两碱工业中的使用。而采用本工艺则可将卤水中的硫酸钠含量低于7. 5g/L。
图1为传统的冷冻脱芒硝流程图图2为本实用新型的系统结构图图3为粒度控制系统的具体结构示意图
具体实施方式
本实用新型可以有多种实施方式，
以下结合附图2，3对本实用新型的优选具体实施方式
进行说明如附图2所示，一种芒硝型卤水冷冻-结晶分离系统，其包括[0025]原料泵(附图2中未显示)，其用于为系统提供原料卤水，该原料卤水优选的是硫酸根浓度大于30g/L的高芒盐水；预冷器，其用于对原料卤水进行预冷，其中如图2所示，高温的原料卤水与从沉降系统中出来的低温的清液卤水在预冷器中进行热交换；粒度控制系统，其用于控制晶浆中的粒度大小；沉降系统，在本具体实施例中具体采用重力沉降器来对从粒度控制系统中排出的芒硝晶浆进行重力沉降；清液卤水硫酸钠含量小于等于7. 5g/l ；离心分离系统，其具体采用离心机来对沉降器底部的沉降物来进行分离，得到 Na2S04 · 10H20，产品粒度大于 0. 25mm。其中，预冷器将原料——芒硝型卤水与从沉降器顶部出来的清液卤水进行热交换预冷，降低原料卤水温度并提高盐硝分离后冷盐水的温度。经过热交换可以有效提高冷量的利用率，减少能耗。 其中，粒度控制系统的具体结构组成如附图3所示，其包括外循环设备(循环泵)， 晶浆泵，换热器(采用冷却水做冷源)，结晶器，其中结晶器优选的采用领域内公知的带搅拌的导流筒挡板式结晶器(DTB结晶器)，其可以实现结晶器内流体的定向循环流动，以此来实现结晶器内粒子呈粒度分布状态，结晶液上部晶浆密度低，粒度小，结晶器底部晶浆密度大，粒度大，外循环设备与结晶器接口在结晶器清液位置，循环设备能将带细晶的卤水引出，然后与高温原料液混合换热，消除卤水中过剩细晶，通过细晶的消除量来控制晶体的粒径；该粒度控制系统使用外循环设备中的流量调控装置来控制外循环流量，以此来降低二次成核速率，实现粒度控制，同时降低换热器结垢；通过调节外循环流量控制装置来控制结晶器内溶液的过饱和度，实现粒度控制。
权利要求1.一种芒硝型卤水冷冻-结晶分离系统，其特征在于，该系统包括如下装置原料泵，其用于为系统提供原料卤水；预冷器，其用于对原料卤水进行预冷；粒度控制系统，其用于控制芒硝晶浆中的粒度大小；沉降系统，其用于对粒度控制系统中排出的芒硝晶浆进行重力沉降；离心分离系统，其中原料泵与预冷器连接，预冷器与粒度控制系统连接，粒度控制系统与沉降系统连接，沉降系统与离心分离系统连接。
2.如权利要求1所述的芒硝型卤水冷冻-结晶分离系统，其特征在于所述原料泵适宜于泵送硫酸根浓度大于30g/L的高芒盐水。
3.如权利要求2所述的芒硝型卤水冷冻-结晶分离系统，其特征在于所述预冷器采用从沉降系统中分离出来的清液卤水作为冷源。
4.如权利要求3所述的芒硝型卤水冷冻-结晶分离系统，其特征在于所述粒度控制系统中包括带搅拌的导流筒挡板式结晶器。
5.如权利要求4所述的芒硝型卤水冷冻-结晶分离系统，其特征在于所述沉降系统中采用重力沉降器来对从粒度控制系统中排出的芒硝晶浆进行重力沉降；得到的清液卤水硫酸钠含量小于等于7. 5g/l。
6.如权利要求5所述的芒硝型卤水冷冻-结晶分离系统，其特征在于所述离心分离系统具体采用离心机来对沉降器底部的沉降物来进行分离，得到Na2SO4 ·IOH2O,产品粒度大于 0. 25mm0
专利摘要本实用新型公开了一种芒硝型卤水冷冻-结晶分离系统，能将芒硝型卤水中的硫酸钠从卤水中充分有效分离的分离出来。该系统包括如下装置(1)原料泵；(2)预冷装置；(3)粒度控制系统；(4)沉降系统；(5)离心分离系统。本实用新型的优点是通过冷冻结晶实现了Na2SO4·10H2O与氯化钠的分离，同时晶体的粒度可控，从而保证将原料中氯化钠与硫酸钠充分分离，满足制碱工业对氯化钠盐水的质量要求，使盐硝伴生的岩盐资源以较低的能量消耗得到综合利用。
文档编号C01D3/04GK202089783SQ20102056976
公开日2011年12月28日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者张爱群, 朱亮, 杨立斌, 沙作良, 王彦飞, 袁建军 申请人:天津科技大学