一种化工浓盐水制取小苏打和硫酸铵的系统的制作方法

本实用新型属于资源回收技术领域，具体涉及以危废渣盐硫酸钠为原料通过氨碱法，反应生产碳酸氢钠和硫酸铵产品的系统。

背景技术：

近年来，我国煤化工发展迅速，煤化工为我国实施石油替代战略及化学工业结构调整起到了十分重要的积极意义。

煤化工产业通常含盐废水量大，且难以处理，煤化工行业的废水排放问题成为环保治理的重点。企业通常将含盐废水预处理后再采用蒸发结晶过程来减少含盐废水积聚量，结晶渣盐作为危险废物通常采用填埋手段进行处理。填埋渣盐占用土地的同时也浪费了结晶渣盐资源。

煤化工杂盐主要包含可溶性盐类(主要为Na⁺,C1^-,SO₄^2-等)，以及少量有机物，国家环保部门将煤化工蒸发结晶的杂盐列入危险废物严格管控。如何把危废杂盐减量化、资源化利用或者转变成具有高附加值相关盐化工产品的开发是充分实现化工企业零排放的关键。同时符合国家和地方政府的产业和技术政策，也是推动危险废物资源综合利用的必然要求。

我国芒硝储量较大，但芒硝本身利用价值小低，市场容量小。同时煤化工产业每年产出相当量的硫酸钠，开发芒硝新的利用途径具有重要意义。

根据目前国内煤化工浓缩废水处理状况，结合国家环保政策要求，本实用新型提供的方法以分质结晶盐硫酸钠为原料转化为硫酸铵，处理危废的同时又将危废杂盐变为附加值较高的化工产品，满足煤化工零排放目的。

技术实现要素：

为了克服现有的技术中化工浓盐水难以处理的问题,本实用新型提供了一种化工浓盐水制取小苏打和硫酸铵的系统，实现杂盐资源化处理。该系统将蒸发浓缩的化工浓盐水除硬后得到的精致芒硝液，利用氨碱法反应制得小苏打与硫酸铵产品，既解决了化工浓盐水难以处理的问题，又实现了浓盐水中盐分的回收利用，满足可持续发展的要求。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种化工浓盐水制取小苏打和硫酸铵的系统，所述的系统包括通过管道依次连接的原料罐、反应池、混凝澄清池、精致芒硝罐、碳化塔、盐浆桶、增稠器、第一离心机、离心液桶、一次蒸发浓缩装置、结晶器、第二离心机和二次蒸发浓缩装置；所述的增稠器上端的排液口通过管道直接连接至离心液桶；采用上述系统制取小苏打和硫酸铵的方法包括以下步骤：

1)预处理：将化工浓盐水进行蒸发浓缩得到饱和的硫酸钠溶液，将硫酸钠溶液通入原料罐储存；

2)去除钙镁离子：将步骤1)中原料罐中的溶液通入反应池，向反应池中添加氢氧化钠和碳酸钠固体反应以除去溶液中的钙镁离子，防止碳化塔中结垢，进一步提纯硫酸钠溶液；

3)混凝澄清：将步骤2)去除钙镁离子的溶液通入混凝澄清池中并加入混凝剂搅拌，搅拌一段时间后静置澄清得到上清液，去除饱和硫酸钠中的不溶物及杂质；

4)碳酸氢铵制备：将步骤3)中的上清液通入精致芒硝罐，将氨气和二氧化碳气体通入精致芒硝罐中反应生成碳酸氢铵，生成碳酸氢铵与硫酸钠混合；

5)碳化反应：将步骤4)中充分混合反应后的溶液通入碳化塔进行碳化反应，在反应过程中持续加入二氧化碳气体反应生成的碳酸氢钠晶体从塔底析出通入盐浆桶；

6)增稠：将步骤5)得到的碳酸氢钠晶浆在增稠器中增稠得到碳酸氢钠晶浆和上清液，提高进第一离心机前晶浆固液比；

7)第一次离心处理：将步骤6)中得到的碳酸氢钠晶浆在第一离心机的离心力作用下处理，得到母液和含水率较低的碳酸氢钠晶体，碳酸氢钠晶体输送至干燥器中干燥即得到小苏打；

8)氨气和二氧化碳回收：将步骤6)得到的上清液和步骤7)得到的母液储存于离心液桶中，并加入硫酸调节pH值，将未反应完全的氨气和二氧化碳回收；

9)第一次蒸发浓缩：将步骤8)中的离心液桶中储存液通入一次蒸发浓缩装置，在一次蒸发浓缩装置内的加热室进行加热，加热后的料液在蒸发室进行蒸发浓缩，对母液进行进一步浓缩；

10)结晶：将步骤9)中蒸发浓缩后的物料在结晶器中冷却结晶，将母液中未反应完全的硫酸钠降温结晶析出并回收再次利用；

11)第二次离心处理：将步骤10)结晶后的晶体采用第二离心机进行离心处理；

12)第二次蒸发浓缩：将步骤11)离心处理后的物料通入二次蒸发浓缩装置，在二次蒸发浓缩装置内的加热室进行加热，加热后的料液在蒸发室进行蒸发浓缩，蒸发浓缩后的物料排出通过干燥器干燥即得到硫酸铵，蒸发结晶制得高纯度硫酸铵产品。

所述的碳化塔包括塔体，塔体底端设置有椎部；塔体顶端中部设置有电机，电机左右两侧均设置有进料口，电机输出轴连接有旋转轴，旋转轴上设置有搅拌叶片，塔体侧壁的中部设置有两个中部进气口，塔体侧壁安装有二氧化碳传感器，与二氧化碳传感器相连有安装在塔体外部的显示屏和安装在塔体内部的探针；椎部上设置有两个底部进气口，椎部底端设置有出料口和过滤筛，出料口上设置有控制阀，过滤筛由过滤筛电机带动，过滤筛下方设置有储料池和滤渣池；在物料进入的同时由多个进气口进行二氧化碳的输入，与原料进行混合，同时选装轴转动对原料进行有效的搅拌，使原料能够充分完全碳化，从而有效的提高了原料的碳化率，该碳化塔具有便于操作、生产成本低、工作性能稳定等优点极大的提高了工作效率。

所述的增稠器包括增稠筒体，增稠筒体上部分设置有第一筒体，增稠筒体与第一筒体的上表面在同一平面上；第一筒体顶端设置有进料口，第一筒体上端通过溢流管道连通增稠筒体，第一筒体底端连通空气加压机和加压泵，第一筒体底端设置有清水溢流管道连通至增稠筒体外部；增稠筒体下部分设置有搅拌装置，增稠筒体底端设置有出料口；搅拌装置包括在增稠筒体轴线方向延伸的搅拌轴，搅拌轴底端设置有搅拌电机，搅拌轴上设置有搅拌叶片。带有悬浮颗粒的待处理液体进入第一筒体后，通过气浮原理使得悬浮颗粒上升至第一筒体顶端，并通过溢流管道流进增稠筒体内部进行增稠处理；由于气浮原理作用下，悬浮物上升的速率与均度均优于其自然沉降过程中的下降速率与均度，故采用上述增稠器，其可有效改善对悬浮物的处理效率与精度，并能够有效避免因悬浮物粒径等因素对增稠工作造成的影响。

所述的第一离心机和第二离心机结构一致，包括基座，基座上设置有壳体和电机，壳体顶端设置有进料口，壳体底端设置有排液口，壳体内部的中轴线方向上设置有主轴，主轴上设置有转鼓，转鼓位于壳体内部，主轴底端设置有从动轮；电机的输出轴上设置有主动轮，主动轮与从动轮之间通过皮带连接；所述的转鼓的进口处设置有挡液板，转鼓内部设置有吊袋，吊袋外沿边设置有若干个吊带，吊带分别穿过挡液板后搁置在挡液板外。利用吊袋和拦液板的结合，在物料被甩干后，直接将吊袋吊出就可以将物料倒出，十分方便、快捷，从而提高生产效率。

优选的，所述的第一离心机物料出口设置有碳酸氢钠干燥器，所述的二次蒸发浓缩装置的物料出口设置有硫酸铵干燥器，所述的碳酸氢钠干燥器和硫酸铵干燥器的出风口连接有旋风除尘器，旋风除尘器的出风口连接引风机，避免产生的灰尘污染环境。

本实用新型的优点是：

1)本实用新型解决了化工浓盐水的难处理的问题，实现了浓盐水中盐分的回收利用，且无废液排出，满足可持续发展要求；

2)本实用新型与食盐法制取小苏打相比，利用此系统可以降低设备的防腐要求，节省制小苏打的工程投资，副产的硫酸铵的价值也高于氯化铵，在经济效益上有明显优势；

3)本实用新型的碳化塔能够使原料能够充分完全碳化，碳化率较高，便于操作、生产成本低、工作性能稳定等优点，极大的提高了工作效率；

4)本实用新型的增稠器可有效改善对悬浮物的处理效率与精度，并能够有效避免因悬浮物粒径等因素对增稠工作造成的影响；

5)本实用新型的两个离心机利用吊袋和拦液板的结合，在物料被甩干后，直接将吊袋吊出就可以将物料倒出，十分方便、快捷，从而提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型结构简图；

图2为本实用新型碳化塔的结构示意图；

图3为本实用新型增稠器的结构示意图；

图4为本实用新型两个离心机的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明：

如图1所示，为本实用新型所述的系统，所述的系统包括通过管道依次连接的原料罐10、反应池11、混凝澄清池12、精致芒硝罐13、碳化塔14、盐浆桶15、增稠器16、第一离心机17、离心液桶18、一次蒸发浓缩装置19、结晶器191、第二离心机192和二次蒸发浓缩装置193；所述的增稠器16上端的排液口通过管道直接连接至离心液桶18。

如图2所示，为了提高碳化率较高，便于操作，降低生产成本低，保证工作性能稳定，所述的碳化塔包括塔体20，塔体20底端设置有椎部21；塔体20顶端中部设置有电机22，电机22左右两侧均设置有进料口23，电机22输出轴连接有旋转轴24，旋转轴24上设置有搅拌叶片25，塔体20侧壁的中部设置有两个中部进气口26，塔体20侧壁安装有二氧化碳传感器27，与二氧化碳传感器27相连有安装在塔体20外部的显示屏28和安装在塔体20内部的探针29；椎部21上设置有两个底部进气口211，椎部21底端设置有出料口212和过滤筛213，出料口212上设置有控制阀214，过滤筛213由过滤筛电机215带动，过滤筛213下方设置有储料池216和滤渣池217。

如图3所示，为了有效改善对悬浮物的处理效率与精度，避免因悬浮物粒径等因素对增稠工作造成的影响，所述的增稠器包括增稠筒体30，增稠筒体30上部分设置有第一筒体31，增稠筒体30与第一筒体31的上表面在同一平面上；第一筒体31顶端设置有进料口32，第一筒体31上端通过溢流管道33连通增稠筒体30，第一筒体31底端连通空气加压机34和加压泵35，第一筒体31底端设置有清水溢流管道36连通至增稠筒体30外部；增稠筒体30下部分设置有搅拌装置，增稠筒体30底端设置有出料口301；搅拌装置包括在增稠筒体30轴线方向延伸的搅拌轴37，搅拌轴37底端设置有搅拌电机38，搅拌轴37上设置有搅拌叶片39。

如图4所示，为了使得物料被甩干后，直接将吊袋吊出就可以将物料倒出，提高生产效率，所述的第一离心机和第二离心机结构一致，包括基座40，基座40上设置有壳体41和电机42，壳体41顶端设置有进料口43，壳体41底端设置有排液口44，壳体41内部的中轴线方向上设置有主轴45，主轴45上设置有转鼓46，转鼓46位于壳体41内部，主轴45底端设置有从动轮47；电机42的输出轴上设置有主动轮48，主动轮48与从动轮47之间通过皮带49连接；所述的转鼓46的进口处设置有挡液板461，转鼓46内部设置有吊袋462，吊袋462外沿边设置有若干个吊带463，吊带463分别穿过挡液板461后搁置在挡液板461外。

为了避免干燥器干燥过程中产生的烟尘不会污染环境，所述的第一离心机17物料出口设置有碳酸氢钠干燥器，所述的二次蒸发浓缩装置193的物料出口设置有硫酸铵干燥器，所述的碳酸氢钠干燥器和硫酸铵干燥器的出风口连接有旋风除尘器，旋风除尘器的出风口连接引风机。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。