一种去除盐水中的硫酸钠的设备和方法与流程

本发明涉及一种去除盐水中的硫酸钠的设备和方法，特别是涉及氯碱行业电解后的淡盐水脱硫酸根的设备和方法。

背景技术：
在氯碱行业上电解淡盐水中的硫酸根主要的工艺为钡法或钙盐-化学沉淀法和膜浓缩加冷冻工艺。化学沉淀法投加的药剂主要是钡盐和钙盐，钡盐有自身的毒性，对环境和人都存在很大的损伤，人工操作强度大，出现泄漏会导致生产的二次污染结垢，堵塞管道和离子膜，缩短离子膜的使用寿命，所以目前很多厂家都不在使用。投加钙盐的工艺要求采用的原材料卤水的硫酸根浓度在15g/l以上才具有投资价值，由于自身工艺的局限性，目前市面上很少有厂家采用这种钙法除硝的工艺。膜法浓缩+冷冻工艺是目前比较流行的一个工艺，但由于需要对盐水进行冷冻，冷冻温度均在5℃以下，甚至更低，这样操作能耗和运行费用均比较高，且得到的副产物硫酸钠是带10个结晶水的芒硝-Na2SO4·10H2O。芒硝由于带十个结晶水，在温度超过33℃下会发生溶解，不方便运输及储存，若要使用，必须要脱10个结晶水制成无水硫酸钠(元明粉)，这就需要再上一套蒸发装置脱水，整个系统的能耗和投入设备费用均比较高。

技术实现要素：
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种更好、更经济、耗能少的淡盐水脱硫酸根，同时在常温下就可以产出无水硫酸钠-元明粉的设备和方法。为实现上述目的，本发明提供了一种去除盐水中的硫酸钠的设备，包括膜浓缩系统和与所述膜浓缩系统相连接的常温结晶系统，所述膜浓缩系统为闭路循环的膜浓缩系统或开放式膜浓缩系统，所述常温结晶系统包括依次连接的缓冲罐、输送泵、换热器和常温结晶器；所述去除盐水中的硫酸钠的设备被设置为：通过所述膜浓缩系统将含硫酸钠的盐水浓缩并分离出含过饱和硫酸钠的浓液，由所述膜浓缩系统排出的含过饱和硫酸钠的浓液进入所述缓冲罐以脱除晶格畸变剂，然后通过换热器升温至50～60℃，最后进入所述常温结晶器进行常温结晶，以分离结晶晶体。进一步地，由所述膜浓缩系统排出的浓液中过饱和硫酸钠的过饱和度大于1，优选地大于1.1，更优选地大于1.2。进一步地，所述闭路循环膜浓缩系统包括膜单元、循环泵、电磁三通阀、硫酸根浓度在线测定仪、增压泵和高压泵；其中，所述膜单元的一端与进液管连接，另一端分别与清液外排管和浓液管路连接；在所述进液管上依次设置有所述增压泵和所述高压泵；在所述浓液管路上，依次设置有所述硫酸根浓度在线测定仪、所述电磁三通阀和所述循环泵，所述膜单元、所述硫酸根浓度在线测定仪、所述电磁三通阀、所述循环泵构成闭路循环。进一步地，为了防止进液存在少量悬浮物，污堵膜单元中的膜元件，因此所述增压泵和所述高压泵之间设置有保安过滤器，经过所述保安过滤器的盐水通过所述高压泵输入膜单元中进行分离过滤和浓缩。进一步地，沿所述进液管中的进液的流动方向，所述高压泵的后面、所述膜单元的前面连接有进膜压力表；沿所述浓液管中的浓液的流动方向，所述循环泵的前面、所述电磁三通阀的后面连接有浓液压力表；所述进膜压力表、所述硫酸根浓度在线测定仪和所述电磁三通阀均与PLC控制系统连接，所述PLC控制系统能够根据所述硫酸根浓度在线测定仪的测定值调节所述高压泵的操作压力。进一步地，所述高压泵的操作压力根据硫酸根的浓度来调节，操作压力不低于20bar；整个闭路循环膜浓缩系统的运行中，高压泵的操作压力都是变化的，通过变频器使高压泵的操作压力产生变化，因此使得闭路循环膜浓缩系统比开放式膜浓缩系统(“边进边出”式，即进液进入系统的同时，浓液一直在外排)至少节能20％。进一步地，所述电磁三通阀上连接有浓液外排管，所述浓液外排管与所述缓冲罐连接，所述电磁三通阀根据所述硫酸根浓度在线测定仪测得的浓液中的硫酸根的浓度确定开启方向：当测得浓液中的硫酸根浓度达到过饱和时，浓液通过所述电磁三通阀由所述浓液外排管排至所述缓冲罐；当测得浓液中的硫酸根浓度未达到过饱和时，含过饱和硫酸钠的浓液通过所述电磁三通阀和所述循环泵回到所述膜单元继续进行浓缩。进一步地，所述膜单元设置有多个，多个所述膜单元为并联连接；每个所述膜单元包括一个或多个膜元件。进一步地，所述膜单元设置有1个，所述膜单元包括一个或多个膜元件。进一步地，所述膜元件的抗压比低于70bar，对氯化钠的截留率低于5％，对硫酸钠等二价离子的截留率高于95％；所述膜元件为芳香聚酰胺膜，经过醇酯的抗污染处理。进一步地，所述浓液的排放为间歇式排放，排放时间不超过10秒。进一步地，所述闭路循环膜浓缩系统还包括晶格畸变剂添加系统，用于所述闭路循环膜浓缩系统运行时添加晶格畸变剂，防止系统结晶。沿进液管中进液的流动方向，晶格畸变剂添加系统设置在增压泵的前面或后面。本发明的去除盐水中的硫酸钠的设备特别适合于目前氯碱行业的盐水除硝中一段、二段或多段中去冷冻或外排的浓缩液。本发明还提供了一种利用上述设备去除盐水中的硫酸钠的方法，包括以下步骤：步骤一、使含硫酸钠的盐水进入所述膜浓缩系统；步骤二、所述含硫酸钠的盐水经过所述膜浓缩系统的过滤分离和浓缩，排出含过饱和硫酸钠的浓液；步骤三、所述含过饱和硫酸钠的浓液进入所述缓冲罐脱除晶格畸变剂，然后由输送泵输送至换热器，通过换热器升温至50～60℃，最后进入所述常温结晶器进行常温结晶，分离出结晶晶体，即无水硫酸钠。进一步地，所述步骤一中，含硫酸钠的盐水由进液管依次经过增压泵、保安过滤器和高压泵，然后进入膜单元，由膜单元中的膜元件将含硫酸钠的盐水分离过滤和浓缩形成清液和浓液，清液经过清液外排管排至系统外，浓液进入浓液管路；进入浓液管路的浓液依次经过硫酸根浓...