本发明涉及烧碱和氢氧化镁生产的技术领域，具体涉及一种氢氧化钠和氢氧化镁循环生产并能对盐水高效利用的装置。
背景技术：
现今，在化工企业中，氢氧化钠的生产方法一般采用的是离子膜法，其电解原理为将电解槽的阴极室和阳极室采用阳离子交换膜隔开，将精制盐水输送到阳极室中，碱液和纯水加入到阴极室中。阳极室和阴极室之间通过一种具有选择透过性能的阳离子交换膜分隔开，电解槽中发生的电解化学方程式为：2NaCl+2H2O→2NaOH+H2↑+Cl2↑，电解过程中，Na+在阳极产生，并经过阳离子交换膜进入阴极，与OH-结合形成NaOH。而氢氧化镁制取工艺中的反应方程式为：2NaOH+MgCl2→Mg(OH)2↓+2NaCl。将氢氧化钠的制取工艺与氢氧化镁的制取工艺相结合形成的循环产业链能使氢氧化镁制取过程中，保持氯化钠的物料平衡，进而提高整体生产工艺的经济性。
但由于在氢氧化镁的制取工业中采用的原料是六水氯化镁，故在生成氢氧化镁的过程中，所生成的氯化钠溶液的浓度较低，含水量较多，故当该氯化钠溶液循环进入烧碱制取装置中时，其浓度小于烧碱装置所需的氯化钠溶液，传统工业中所采取的通常做法为对该循环的氯化钠溶液进行蒸发，使得氯化钠溶液中多余的水分蒸发掉从而增大此氯化钠溶液的浓度，但该种方式耗能较大，会严重影响整个循环产业链的经济性。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种氢氧化钠和氢氧化镁循环生产设备，用于解决现有的氢氧化钠与氢氧化镁的循环产业链中，因产生的氯化钠溶液的浓度太低，在循环应用到氢氧化钠的生产装置中时采用蒸发的方法来对氯化钠溶液进行浓缩而影响整个循环产业链经济性的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种氢氧化钠和氢氧化镁循环生产设备，包括氢氧化钠制取装置、氢氧化镁制取装置和淡盐水利用装置，所述氢氧化钠制取装置与所述氢氧化镁制取装置相连并形成闭环的循环生产链，
所述氢氧化钠制取装置包括盐水电解机构，所述淡盐水利用装置与所述盐水电解机构相连，所述淡盐水利用装置包括并列设置的盐酸稀释机构和辅料制作机构。
优选地，所述盐水电解机构包括电解槽和阳极液罐，所述电解槽包括阳极室和阴极室，所述阳极液罐的入口与所述阳极室连接，所述阳极液罐的出口通过淡盐水循环管路与所述淡盐水利用装置和所述氢氧化镁制取装置均相连，所述阴极室与所述氢氧化镁制取装置连接。
进一步地，所述辅料制作机构包括辅料盐水输送管路，所述辅料盐水输送管路的一端与所述淡盐水循环管路连通且设置有脱氯系统，所述辅料盐水输送管路的另一端与所述氢氧化镁制取装置相连，所述脱氯系统和所述辅料制作机构之间并列设置有碳酸钠配置系统、亚硫酸钠配置系统、氯化钡配置系统和三氯化铁配置系统。
进一步地，所述氢氧化钠制取和氢氧化镁循环生产装置还包括控制装置，所述碳酸钠配置系统包括相连的第一盐水支路和碳酸钠配制槽，所述亚硫酸钠配置系统包括相连的第二盐水支路和亚硫酸钠配制槽，所述氯化钡配置系统包括相连的第三盐水支路和氯化钡配制槽，所述三氯化铁配置系统包括相连的第四盐水支路和三氯化铁配制槽，所述第一盐水支路、所述第二盐水支路、所述第三盐水支路和所述第四盐水支路均与所述辅料盐水输送管路相通，所述第一盐水支路、所述第二盐水支路、所述第三盐水支路、所述第四盐水支路中均设置有切断阀、流量计和调节阀，每个所述流量计和调节阀均与所述控制装置相连。
进一步地，所述氢氧化钠制取装置还包括盐水精制机构，所述盐水精制机构包括钙离子去除系统、余氯去除系统、硫酸根去除系统和镁离子去除系统，所述碳酸钠配置系统还包括第一除杂管路，所述第一除杂管路连接所述碳酸钠配制槽和所述钙离子去除系统，所述亚硫酸钠配置系统还包括第二除杂管路，所述第二除杂管路连接所述亚硫酸钠配制槽和所述余氯去除系统，所述氯化钡配置系统还包括第三除杂管路，所述第三除杂管路连接所述氯化钡配制槽和所述硫酸根配置系统，所述三氯化铁配置系统还包括第四除杂管路，所述第四除杂管路连接所述三氯化铁配置槽和所述镁离子去除系统，所述第一除杂管路、所述第二除杂管路、所述第三除杂管路、所述第四除杂管路中分别设置有流量计和调节阀，每个所述流量计和调节阀均与所述控制装置相连。
优选地，所述氢氧化钠和氢氧化镁循环生产装置还包括控制装置，所述盐酸稀释机构包括盐水稀释液输送管路、浓盐酸输送管路、混合器和盐酸槽，所述盐水稀释液输送管路的一端与淡盐水循环管路相连，所述盐水稀释液输送管路和所述浓盐酸输送管路并列设置，并与所述混合器、所述盐酸槽依次连接，所述盐水稀释液输送管路、所述浓盐酸输送管路中均设置有流量计和调节阀，每个所述流量计和调节阀均与所述控制装置相连。
进一步地，所述盐酸槽与所述氢氧化钠制取装置通过稀盐酸输送管路相连，所述稀盐酸输送管路中设置有流量计和调节阀，所述流量计和调节阀均与所述控制装置相连。
相比于现有技术，本发明所述的氢氧化钠和氢氧化镁循环生产设备具有以下优势：本发明对氢氧化钠电解后的淡盐水采用氢氧化镁制取装置和淡盐水利用装置实现多重利用，从而减少了原始工艺中用于对多余的淡盐水进行蒸发的耗能，起到了节能增效的作用。此外，本发明采用通过多余的淡盐水配置形成的辅料来实现盐水的精制，以除去盐水中的杂质离子，实用性强，进一步提升了本发明的经济效益。且本发明各物料的运输均可采用自动化控制的方式进行，操作简单快捷，生产效率高，不仅减少了人工成本，而且能实现物料的循环利用，因此，本发明在具体工业的实施中经济效益十分显著。本发明迎合国家节能减排、清洁生产的方针，在传统生产中进行验证，本发明在对传统工业改造时，无需改变原有的生产线路的传输设备，改造方便，对氯碱企业能产生直接的引导力和影响力。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1示出了本发明一种优选实施方式的氢氧化钠和氢氧化镁循环生产设备的流程图。
附图说明：
1-氢氧化钠制取装置， 11-盐水电解机构，
111-电解槽， 112-阳极液罐，
113-淡盐水循环管路， 12-盐水精制机构
2-氢氧化镁制取装置， 3-淡盐水利用装置，
31-盐酸稀释机构， 311-盐水稀释液输送管路，
312-浓盐酸输送管路， 313-混合器，
314-盐酸槽， 315-稀盐酸输送管路，
32-辅料制作机构， 321-辅料盐水输送管路，
322-脱氯系统， 323-碳酸钠配置系统，
324-亚硫酸钠配置系统， 325-氯化钡配置系统，
326-三氯化铁配置系统， 3231-第一盐水支路，
3232-碳酸钠配制槽， 3233-第一除杂管路，
3241-第二盐水支路， 3242-亚硫酸钠配制槽，
3243-第二除杂管路， 3251-第三盐水支路，
3252-氯化钡配制槽， 3253-第三除杂管路，
3261-第四盐水支路， 3262-三氯化铁配制槽，
3263-第四除杂管路， 4-切断阀，
5-流量计， 6-调节阀。
具体实施方式
本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本实施例提供一种氢氧化钠和氢氧化镁循环生产设备，包括氢氧化钠制取装置1、氢氧化镁制取装置2和淡盐水利用装置3，所述氢氧化钠制取装置1与所述氢氧化镁制取装置2相连并形成闭环的循环产业链，所述氢氧化钠制取装置1包括盐水电解机构11，所述淡盐水利用装置3与所述盐水电解机构11相连，所述淡盐水利用装置3包括并列设置的盐酸稀释机构31和辅料制作机构32。
将氢氧化钠制取装置1和氢氧化镁制取装置2相连接形成闭环的循环生产产业链，其中，氢氧化钠制取装置1包括盐水电解机构11，即通过电解精制盐水来生产氢氧化钠，反应方程式为：2NaCl+2H2O→2NaOH+H2↑+Cl2↑，具体电解过程为本领域技术人员所熟知，故在此不再详述。氢氧化镁制取装置2中的反应方程式为：2NaOH+MgCl2→Mg(OH)2↓+2NaCl，在该反应中，原料氢氧化钠为经氢氧化钠制取装置1形成的产物，原料氯化镁为六水氯化镁，为固体形式。在氢氧化钠的制取装置中，阳极室中盐水通常为精制的饱和食盐水，经电解后，变为淡盐水(浓度约为210g/l)，该淡盐水继续循环使用，本实施例将该淡盐水一部分送入氢氧化镁装置中以溶解六水氯化镁，另一部分则采用增设的淡盐水利用装置3对其进行利用，本实施例中淡盐水利用装置3包括并列设置的盐酸稀释机构31和辅料制作机构32，即输送到淡盐水利用装置3中的淡盐水一部分可用于盐酸的稀释，一部分可作为溶剂去配置在本闭环循环生产链或其他工业生产中所需的辅料，当然，本实施例中对于该淡盐水的利用，还可将该淡盐水的剩余部分直接回复到氢氧化钠制取装置1中作为原料经由处理而使用。
在传统的生产工艺中，例如在20万吨/年氢氧化钠的生产工艺中，氢氧化钠制取装置1采用的电解原料精盐水为饱和氯化钠溶液，该精盐水的流量为268m3/h(319.76t/h)，浓度为305g/l(25.56％)，经电解反应后形成的淡盐水，一部分进入氢氧化镁制取装置2中以溶解氯化镁，另一部分直接返回至氢氧化钠制取装置1中，与经氢氧化镁制取装置2形成的氯化钠溶液一起进行精制从而重新输入到盐水电解机构11中作为原料进行电解反应，在该工艺中，直接返回到氢氧化钠制取装置1中的淡盐水为215m3/h(240.41t/h)，浓度为203.14g/l(18.17％)，经由氢氧化镁制取装置2制成的氯化钠溶液为145.97t/h，浓度为25％，故在该原始工艺中每小时至少多余145.97+240.41-319.76＝67(t)的淡盐水。该部分淡盐水中的水通常采用的是蒸发的手段将其去除，故耗能巨大，而采用本实施例中的淡盐水利用装置3来利用上述计算出的淡盐水，减少了水的蒸发量，从而节省了大量的能量，大大提高了氢氧化钠和氢氧化镁循环系统的经济效益。
具体地，所述盐水电解机构11包括电解槽111和阳极液罐112，所述电解槽111包括阳极室和阴极室，所述阳极液罐112的入口与所述阳极室连接，所述阳极液罐112的出口通过第一淡盐水管路和第二淡盐水管路分别与所述淡盐水利用装置3和所述氢氧化镁制取装置2相连，所述阴极室与所述氢氧化镁制取装置2连接。
电解槽111分为阳极室和阴极室，在氢氧化钠的制取工艺中，阳极室中输入的是精制盐水，阴极室中输入的是28％左右的碱液，采用与阳极室连接的阳极液罐112来储存从阳极室中输出的电解后的淡盐水，然后将淡盐水通过淡盐水循环管路113从阳极液罐112中输送到氢氧化镁制取装置2中和淡盐水利用装置3中，输送到氢氧化镁制取装置2中的淡盐水用于溶解氯化镁，输入到淡盐水利用装置3中的淡盐水用于稀释盐酸和配置一些辅料。阴极室直接将产生的氢氧化钠输入到氢氧化镁制取装置2中作为原料进行使用，通过该具体的设置形式从而形成了一个既能对本循环体系中多余的淡盐水实现高效利用，又能使部分淡盐水完整循环的回路。
为了增强本实施例的经济效益，使得经由多余盐水所配置形成的辅料也同时应用到循环生产链中，所述辅料制作机构32包括辅料盐水输送管路321，所述辅料盐水输送管路321的一端与所述淡盐水循环管路113连通且设置有脱氯系统322，所述辅料盐水输送管路321的另一端与所述氢氧化镁制取装置2相连，所述脱氯系统322和所述辅料制作机构32之间并列设置有碳酸钠配置系统323、亚硫酸钠配置系统324、氯化钡配置系统325和三氯化铁配置系统326。
淡盐水循环管路113中的淡盐水全部输送到辅料盐水输送管路321中，流经辅料盐水输送管路321中的部分淡盐水用于辅料的配置。首先，由于在精制盐水的电解过程中会产生氯气和氢气，故由阳极室输出的淡盐水中会溶解有部分的氯气，故采用脱氯系统322对进入辅料盐水输送管路321中的淡盐水进行脱氯处理，本实施例中的脱氯处理方法优选为真空脱氯法及化学脱氯法相结合。将经脱氯后的淡盐水按照计算的量分别输送到碳酸钠配置系统323、亚硫酸钠配置系统324、氯化钡配置系统325和三氯化铁配置系统326中作为溶剂实现各溶液的配置，在辅料盐水输送管路321中的另一部分剩余的淡盐水则输送到氢氧化镁制取装置2中。
配置辅料及进入氢氧化镁制取装置2中的淡盐水均为经脱氯后的淡盐水，在辅料配置的过程中和盐水精制制取的过程中无副反应的发生，从而提高辅料及盐水精制制取过程中产物的纯度。同时，用于配置辅料的淡盐水和用于输送到氢氧化镁中的淡盐水采用同一条管线进行输送，整体减少了生产线的投入成本，而采用淡盐水配置生成的碳酸钠溶液、亚硫酸钠溶液、氯化钡溶液和三氯化铁溶液应用在氢氧化钠制取装置1的盐水精制过程中，减少了原生产系统中用于配置辅料的纯水的用量，进而能减少后期需要的纯水蒸发量，进一步减少了企业成本，增加了本实施例的经济效益。
为了提高本实施例的自动化程度，所述氢氧化钠和氢氧化镁循环生产装置还包括控制装置(图中未示出)，所述碳酸钠配置系统323包括相连的第一盐水支路3231和碳酸钠配制槽3232，所述亚硫酸钠配置系统324包括相连的第二盐水支路3241和亚硫酸钠配制槽3242，所述氯化钡配置系统325包括相连的第三盐水支路3251和氯化钡配制槽3252，所述三氯化铁配置系统326包括相连的第四盐水支路3261和三氯化铁配制槽3262，所述第一盐水支路3231、所述第二盐水支路3241、所述第三盐水支路3251和所述第四盐水支路3261均与所述辅料盐水输送管路321相通，所述第一盐水支路3231、所述第二盐水支路3241、所述第三盐水支路3251、所述第四盐水支路3261中均设置有切断阀4、流量计5和调节阀6，每个所述流量计5和调节阀6均与所述控制装置相连。
辅料盐水输送管路321中的淡盐水按照预先设定的量分别通过第一盐水支路3231、第二盐水支路3241、第三盐水支路3251和第四盐水支路3261输送到碳酸钠配制槽3232、亚硫酸钠配制槽3242、氯化钡配制槽3252和三氯化铁配制槽3262中形成碳酸钠溶液、亚硫酸钠溶液、氯化钡溶液和三氯化铁溶液。四条盐水支路中均安装有切断阀4、流量计5和调节阀6，控制装置可实时监测第一盐水支路3231、第二盐水支路3241、第三盐水支路3251和第四盐水支路3261中的流量，并根据控制装置内部的设定值，来调节第一盐水支路3231、第二盐水支路3241、第三盐水支路3251和第四盐水支路3261中的调节阀6的开度。当然，切断阀4可采用人工的方式或控制装置电动的方式来控制，在故障或者其他情况可及时截断各盐水支路的输送。
因此，本实施例能直接控制进入碳酸钠配制槽3232、亚硫酸钠配制槽3242、氯化钡配制槽3252和三氯化铁配制槽3262中淡盐水的输送量，保证了整个辅料制作机构32的稳定，提高了辅料制作机构32的自动化程度，且可根据氢氧化钠和氢氧化镁的产量在控制系统中调整各流量的设定参数，便于调节变换，既节省了人工投入，又提高了辅料制作的效率。
进一步，所述氢氧化钠制取装置1还包括盐水精制机构12，所述盐水精制机构12包括钙离子去除系统、余氯去除系统、硫酸根去除系统和镁离子去除系统，所述碳酸钠配置系统323还包括第一除杂管路3233，所述第一除杂管路3233连接所述碳酸钠配制槽3232和所述钙离子去除系统，所述亚硫酸钠配置系统324还包括第二除杂管路3243，所述第二除杂管路3243连接所述亚硫酸钠配制槽3242和所述余氯去除系统，所述氯化钡配置系统325还包括第三除杂管路3253，所述第三除杂管路3253连接所述氯化钡配制槽3252和所述硫酸根配置系统，所述三氯化铁配置系统326还包括第四除杂管路3263，所述第四除杂管路3263连接所述三氯化铁配置槽和所述镁离子去除系统，所述第一除杂管路3233、所述第二除杂管路3243、所述第三除杂管路3253、所述第四除杂管路3263中分别设置有流量计5和调节阀6，每个所述流量计5和调节阀6均与所述控制装置相连。
氯化钠溶解形成的盐水输送到盐水精制机构12中，第一除杂管路3233、第二除杂管路3243、第三除杂管路3253和第四除杂管路3263能实现碳酸钠溶液、亚硫酸钠溶液、氯化钡溶液和三氯化铁溶液向盐水精制机构12中的自动输送，同时，通过控制装置对各除杂管路中的流量进行控制，使得配置形成的各辅料按照预定的剂量输送到盐水精制机构12中，对盐水实现除杂的效果。首先，将碳酸钠溶液加入到盐水中，以除去盐水中的钙离子，反应方程式为：CO32-+Ca2+→CaCO3↓，为了防止低温引起碳酸钠堵塞第一除杂管路3233，用于配置碳酸钠溶液的淡盐水采用的是80℃的淡盐水。然后，将亚硫酸钠溶液加入到盐水中，以除去盐水中的余氯，反应方程式为：Na2SO3+Cl2+2NaOH→Na2SO4+2NaCl+H2O，之后，将氯化钡溶液加入到盐水中，以除去盐水中的硫酸根，反应方程式为：BaCl2+Na2SO4→BaSO4↓+2NaCl，最后，将三氯化铁溶液加入到盐水中，由于三氯化铁极易溶于水，其中的三价铁离子能发生水解反应生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体作为一种助沉剂能使镁离子一同沉淀，以达到有效去除镁离子的作用。
将采用循环的淡盐水所配置形成的辅料应用到盐水精制机构12中的除杂处理，提高了对本循环生产链的经济效益。本实施例能对各除杂液实现自动输送，从而提高了本实施例整体的自动化程度，操作方便，投料量稳定，实用性强。
此外，采用淡盐水来配置亚硫酸钠溶液，还解决了工业上的问题。由于亚硫酸钠溶液的配置一般采用的是纯水作为溶剂，该纯水的输送泵和输送管路一般与向阴极室中加纯水的输送泵和输送管路为同一个，但是在打开纯水阀门时，经常会因为阀门打开迅速，开度过大从而会导致电解槽加入纯水流量过低而造成连锁停车的情况，在本实施例的操作中，亚硫酸溶液的配置不再采用纯水而采用循环的淡盐水有效解决了上述问题，在具体工业中使用时效果显著。
对于多余淡盐水的利用除了采用上述将淡盐水配制成辅料的形式，本实施例还采用盐酸稀释机构31对多余的淡盐水进行利用，所述氢氧化钠和氢氧化镁循环生产装置还包括控制装置，所述盐酸稀释机构31包括盐水稀释液输送管路311、浓盐酸输送管路312、混合器313和盐酸槽314，所述盐水稀释液输送管路311的一端与淡盐水循环管路113相连，所述盐水稀释液输送管路311和所述浓盐酸输送管路312并列设置，并与所述混合器313、所述盐酸槽314依次连接，所述盐水稀释液输送管路311、所述浓盐酸输送管路312中均设置有流量计5和调节阀6，每个所述流量计5和调节阀6均与所述控制装置相连。
为了促进精制盐水在电解槽中的电解作用以及提高氯气的纯度，一般需向阳极室和阳极液罐112中的盐水中加入盐酸，但是由于常见盐酸一般为31％的浓盐酸，而31％的浓盐酸几乎不溶于氯化钠溶液，且容易形成结晶以堵塞加酸口，故需将31％的浓盐酸稀释成17～18％的稀盐酸。因此，本实施例将淡盐水还应用在浓盐酸的稀释上。从阳极液罐112输出的淡盐水经过淡盐水循环管路113输出，部分输送到盐水稀释液输送管路311中并最后输入到混合器313中，浓盐酸则经由浓盐酸输送管路312输送到混合器313中，浓盐酸和淡盐水在混合器313中实现混合，从而形成17～18％的稀盐酸，储存在盐酸槽314中。采用控制装置可实现对于淡盐水和浓盐酸的流量控制，从而保证盐酸稀释机构31的稳定性和准确性，并能提高盐酸的稀释效率。本实施例中，控制盐酸稀释机构31的控制装置和控制辅料制作机构32的控制装置优选为同一个控制装置，采用可编程逻辑控制器进行控制操作。
与辅料制作机构32相似，为了进一步提高本实施例的自动化程度，实现盐酸向精制盐水中的自动定量添加，所述盐酸槽314与所述电解槽111和阳极液罐112通过稀盐酸输送管路315相连，所述稀盐酸输送管路315中设置有流量计5和调节阀6，所述流量计5和调节阀6均与所述控制装置相连。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。