一种氯化钾盐水脱除硫酸根副产高纯硫酸钡的系统及方法与流程

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种氯化钾盐水脱除硫酸根副产高纯硫酸钡的系统及方法。

背景技术：

在传统的离子膜钾碱生产中，一般采用添加氯化钡的方法脱除硫酸根，简称“钡法脱硝工艺”。常规流程是将来自电解工序的脱氯淡盐水，分出一股引入折流槽，在折流槽中调节ph值后，与氯化钡混合反应，然后进入澄清桶；硫酸钡大部分在澄清桶中沉降后进入盐泥池，最终成为盐泥的一部分；而未沉降的硫酸钡则随澄清桶的溢流液进入盐水精制系统。

常规钡法脱硝工艺存在的问题主要有：

(1)由于硫酸钡为针状斜方晶，颗粒细，沉降难度大，无法完全沉降，未沉降的硫酸钡在进行膜过滤时，会造成膜孔的堵塞和物理损伤，缩短膜的寿命，且会增加膜的清洗频率，影响装置的连续稳定运行；

(2)产生的硫酸钡全部作为固废排放，增加了固废处理成本，造成了资源浪费。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，同时根据离子膜钾碱装置脱氯淡盐水的超纯特性，本发明提出了一种氯化钾盐水脱除硫酸根副产高纯硫酸钡的系统及方法，在避免硫酸钡结晶对膜过滤器损伤的同时，副产高纯硫酸钡产品。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种氯化钾盐水脱除硫酸根副产高纯硫酸钡的系统，该系统包括依次连接的沉硝反应单元、第一离心分离单元、搅洗增稠单元、第二离心分离单元和干燥单元；

其中，所述沉硝反应单元将脱氮淡盐水与氯化钡溶液进行反应，得到含有硫酸钡细晶的反应液，含有硫酸钡细晶的反应液经第一离心分离单元进行首次离心分离，首次离心分离后得到滤饼经搅洗增稠单元搅洗增稠后进入第二离心分离单元进行二次离心分离，二次离心分离后得到的滤饼进入干燥单元干燥；

所述沉硝反应单元包括与所述第一离心分离单元连接的沉硝反应器，以及分别连接在所述沉硝反应器上的钾碱装置和氯化钡溶液储槽；

所述搅洗增稠单元包括连接在第一离心分离单元上的搅洗釜，以及与搅洗釜连接的稠厚器，所述稠厚器连接至第二离心分离单元；

所述第一离心分离单元包括第一卧螺离心机，所述第一卧螺离心机连接在所述沉硝反应器和所述搅洗釜之间；

所述第二离心分离单元包括第二卧螺离心机，所述第二卧螺离心机连接在所述稠厚器和所述干燥单元之间。

进一步的，该系统中还设置有气流磨，所述气流磨与所述干燥系统连接，气流磨可以对超纯硫酸钡进行粉碎，得到超细硫酸钡产品。

进一步的，还包括高压泵，所述高压泵安装在所述氯化钡溶液储槽和所述沉硝反应器之间，所述高压泵的一端连接在氯化钡溶液储槽上，另一端连接在沉硝反应器上；高压泵将氯化钡溶液进行增压，输送至沉硝反应器；并且，高压泵连接在沉硝反应器的一端的端部安装有雾化喷头，氯化钡溶液在经高压泵增压后由雾化喷头雾化，分散进入沉硝反应器进行反应。

进一步的，还包括折流槽，所述折流槽安装在所述钾碱装置和所述沉硝反应器之间，所述折流槽的一端连接在所述钾碱装置上，另一端连接在所述沉硝反应器上。

进一步的，所述沉硝反应器与所述第一卧螺离心机之间安装有沉硝泵，所述沉硝泵用于将沉硝反应器处理后的反应液输送至第一卧螺离心机。

进一步的，所述搅洗釜和所述稠厚器之间安装有搅洗液泵，所述搅洗液泵将经搅洗釜处理后的搅洗液输送至稠厚器。

进一步的，所述第一卧螺离心机和所述第二卧螺离心机分别连接至钾碱装置的盐泥池，所述第一卧螺离心机和所述第二卧螺离心机将分离过程中产生的离心母液输入至钾碱装置的盐泥池。

另一方面，本发明还提供一种氯化钾盐水脱除硫酸根副产高纯硫酸钡的方法，本方法包括以下步骤：

(1)将脱氮淡盐水加入稀盐酸调节ph值，将调节ph值后的脱氮淡盐水输入至沉硝反应器；

(2)将配制好的氯化钡溶液经高压泵增压后，压力提升至5-10barg，并经雾化喷头雾化后，分散进入沉硝反应器与调节ph值后的脱氮淡盐水反应，反应后得到含硫酸钡细晶的反应液；

(3)将含硫酸钡细晶的反应液连续输送至第一离心分离单元进行首次离心分离，反应液经第一离心分离单元分离成离心母液和滤饼，将首次分离后得到的离心母液输入至钾碱装置的盐泥池中，将滤饼输入至搅洗增稠单元；

(4)在搅洗增稠单元中，加入脱盐水进行搅洗并增稠，得到稠厚液；

(5)将稠厚液输入到第二离心分离单元进行二次离心分离，二次离心分离后得到的离心母液进入钾碱装置的盐泥池，滤饼则进入干燥单元进行干燥，干燥后得到硫酸钡。

进一步的，根据市场的需求，可将干燥后的硫酸钡送入气流磨进行粉碎，得到细化后的硫酸钡结晶，提高产品的附加值。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：

本发明避免了常规“钡法脱硝”流程中，硫酸钡晶须损伤膜过滤器的问题，降低了膜的清洗频率，同时可以副产超纯硫酸钡产品，达到了降本增效的目的。

离子膜氢氧化钾生产的原盐(kcl)消耗量约为：1350kg/tkoh，硫酸根(so4^2-)含量按0.3wt％考虑，则每生产1吨氢氧化钾，可副产高纯硫酸钡9.83kg，按2500元/吨计，则每吨氢氧化钾产品可降低成本～24.6元。

目前国内离子膜钾碱的生产能力为：130万吨/年，因此本发明具有较高的推广价值，经过简单改造就可替代现有钾碱装置中采用的传统钡法脱硝流程。

附图说明

图1是实施例1提供的一种氯化钾盐水脱除硫酸根副产高纯硫酸钡的系统的结构示意图。

图2是实施例2提供的一种氯化钾盐水脱除硫酸根副产高纯硫酸钡的系统的结构示意图。

附图说明：1为氯化钡溶液储槽，2为高压泵，3为沉硝反应器，4为沉硝泵，5为第一卧螺离心机，6为搅洗釜，7为搅洗液泵，8为稠厚器，9为第二卧螺离心机，10为干燥系统，11为钾碱装置，12为折流槽，13为雾化喷头，14为盐泥池，15为气流磨。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

本实施例提供一种氯化钾盐水脱除硫酸根副产高纯硫酸钡的系统，如图1所示，该系统包括依次连接的沉硝反应单元、第一离心分离单元、搅洗增稠单元、第二离心分离单元和干燥单元；

所述沉硝反应单元将脱氮淡盐水与氯化钡溶液进行反应，得到含有硫酸钡细晶的反应液，含有硫酸钡细晶的反应液经第一离心分离单元进行首次离心分离，首次离心分离后得到滤饼经搅洗增稠单元搅洗增稠后进入第二离心分离单元进行二次离心分离，二次离心分离后得到的滤饼进入干燥单元干燥。

其中，沉硝反应单元包括与第一离心分离单元连接的沉硝反应器，以及分别连接在沉硝反应器上的钾碱装置和氯化钡溶液储槽；

搅洗增稠单元包括连接在第一离心分离单元上的搅洗釜，以及与搅洗釜连接的稠厚器，稠厚器连接至第二离心分离单元；

第一离心分离单元包括第一卧螺离心机，第一卧螺离心机连接在沉硝反应器和搅洗釜之间；

第二离心分离单元包括第二卧螺离心机，第二卧螺离心机连接在稠厚器和干燥单元之间。

在本实施例中，钾碱装置与沉硝反应器之间安装有折流槽，钾碱装置输出的脱氮淡盐水在折流槽中经稀盐酸调节ph值后，输入至沉硝反应器中。

在本实施例中，氯化钡溶液储槽与沉硝反应器之间安装有高压泵，该高压泵连接在沉硝反应器上的一端的端部设置有雾化喷头，氯化钡溶液储槽输出的氯化钡溶液由高压泵增压并经雾化喷头雾化后，分散进入沉硝反应器中与脱氮淡盐水反应。与常规加入氯化钡溶液的方式不同，“雾化加入”氯化钡溶液的方式提高了氯化钡溶液的分散性，使氯化钡溶液与脱氯淡盐水充分接触反应，减少了氯化钡的残留，同时，可以得到更细的硫酸钡结晶。

在本实施例中，沉硝反应器与第一卧螺离心机之间安装有沉硝泵，该沉硝泵用于将沉硝反应器处理后的反应液输送至第一卧螺离心机。

在本实施例中，搅洗釜和稠厚器之间安装有搅洗液泵，该搅洗液泵将经搅洗釜处理后的搅洗液输送至稠厚器。

在本实施例中，第一卧螺离心机、第二卧螺离心机和稠厚器分别连接到钾碱装置的盐泥池，其中，第一卧螺离心机和第二卧螺离心机将分离出来的离心母液输入到该盐泥池中，稠厚器将产生的溢流液也输入到该盐泥池中。

本实施例还提供一种氯化钾盐水脱除硫酸根副产高纯硫酸钡的方法，该方法利用本实施例中提供的系统实现，具体过程如下：

来自钾碱装置的脱氯淡盐水，首先进入折流槽，加入稀盐酸调节ph值后，进入沉硝反应器；配制好的氯化钡溶液经高压泵增压后，压力提升至5～10barg，并经雾化喷头雾化后，分散进入沉硝反应器与脱氯淡盐水反应，反应后得到的含硫酸钡细晶的反应液通过沉硝泵连续输送至第一卧螺离心机进行分离。

第一卧螺离心机分离出的离心母液进入钾碱装置的盐泥池，分离出的滤饼则溜入搅洗釜中，加入少量脱盐水搅洗，搅洗液通过搅洗液泵输送至稠厚器。

稠厚器中的溢流液进入钾碱装置的盐泥池，稠厚液连续进入第二卧螺离心机进行离心过滤，过滤后的离心母液进入钾碱装置的盐泥池，而滤饼则进入干燥系统，干燥后得到超纯硫酸钡产品。

在该过程中，采用卧螺离心机分离硫酸钡，可达到连续操作的目的，降低劳动程度；搅洗釜的搅洗液经稠厚器稠厚后进入第二卧螺离心机分离，降低了离心机的负荷；而离心母液进入钾碱装置的盐泥池，经盐泥过滤单元后返回钾碱装置的化盐系统，从根本上阻断了硫酸钡晶须进入盐水膜过滤系统，达到了保护膜过滤器的目的；原来作为固废排放的硫酸钡，经提纯后作为产品出售，减少了固废排放，同时达到了降本增效的目的。

实施例2

本实施例与实施例1中记载的技术方案基本一致，其区别在于，在本实施例中，如图2所示，干燥单元后面还连接有气流磨，用于对干燥系统干燥后的超纯硫酸钡产品进行粉碎，得到超细硫酸钡产品，以适应市场需求。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。