一种粗盐水除镁方法及装置与流程

本发明涉及一种粗盐水除镁方法及装置。

技术背景

在氨碱法制碱工艺中，盐水精制工序的任务是为后续生产配置合格精盐水，先将原盐溶解制成高浓度盐水，即粗盐水，化盐的杂水包括淡水、海水、卤水、盐泥洗水等，为降低带入系统的钙镁离子杂质，近几年又开发应用了纳滤精制卤水技术，采用纳滤精制卤水化盐可大幅降低后续精制卤水的费用；粗盐水加石灰乳将其中的镁除去，得到一次盐水；再利用氨和二氧化碳将一次盐水中的钙除去，得到二次盐水，即精盐水。盐水精制的主要目的有三个，一是提高纯碱产品的质量，纯碱产品中的水不溶物碳酸镁和碳酸钙等，主要来源于盐水中的镁、钙盐类，盐水精制可以除去镁、钙杂质，有利于纯碱产品质量的提高，增强产品的竞争力；二是减少后续生产过程中设备和管线内部结疤，盐水中的镁、钙盐类，在后续生产过程中与co2和nh3反应生成mg(oh)2、caco3沉淀和mgco3·mg(oh)2·3h2o、nacl·mgco3·na2co3等复盐结晶，在设备和管线内部结疤，引起堵塞，使设备能力下降，运行周期大为缩短；三是减少生产过程中氨、氯化钠和二氧化碳的损失，盐水中的镁、钙杂质带到后续工序除去，将会造成氨、氯化钠和二氧化碳损失，降低了原料的利用率。

盐水精制一般有四种方法，即石灰-纯碱法、石灰-碳酸铵法、碳酸氨法和石灰-芒硝法。山东海化纯碱厂老线采用石灰-碳酸铵法盐水精制工艺，即利用石灰乳、氨及二氧化碳除去粗盐水中的镁和钙盐，粗盐水除镁和除钙是分两步进行的。首先向粗盐水加灰(灰指石灰乳)除镁，其化学反应为：

mg2++ca(oh)2→mg(oh)2+ca2+

除镁后的清液，即一次盐水进入除钙塔，与碳酸化尾气进行反应，除镁反应生成的ca²⁺和粗盐水中固有的ca²⁺一并生成碳酸钙沉淀而除去，除钙的化学反应为：

nh3+h2o+co2→(nh4)2co3

ca²⁺+(nh4)2co3→caco3+2nh4⁺

粗盐水加灰除镁后的得到一次盐水，工艺要求在质量上应符合两个要求，一是一次盐水必须将镁离子沉淀完全，二是一次盐水的浊度必须控制在150ppm以下，否则，一次盐水中残留的镁离子和所带的氢氧化镁沉淀，在精盐水中都将成为镁离子，进入后续生产体系下，对生产造成很大困难。

传统的粗盐水除镁装置一般包括：化助沉剂溶解装置，依次通过管线连接的化盐桶、粗盐水流槽、调和液集中槽、曲径槽、并联流槽、一次澄清桶，其中化助沉剂装置包括依次连接的助沉剂罐、助沉剂泵和助沉剂高位槽，调和液集中槽还连接有灰乳管线，助沉剂高位槽在灰乳管线后连接至调和液集中槽。其工艺流程为：由化盐桶出来的粗盐水，经粗盐水流槽依次通过调和液集中槽、曲径槽、并联流槽和一次澄清桶，调和液集中槽经由灰乳管线先加入灰乳，再由助沉剂高位槽加入助沉剂溶液，最后由一次澄清桶得到一次盐水和一次泥。粗盐水与石灰乳混合后的溶液称为调和液。

传统的粗盐水除镁装置存在的问题主要有：

1、粗盐水和石灰乳反应时间不足，混合不均匀，除镁反应不彻底。

粗盐水和石灰乳必须有充足的反应时间，混合均匀，才能使除镁反应完全。上述装置中，除镁反应是在调和液集中槽中进行的，粗盐水和石灰乳在集中槽内的停留时间较短，而且集中槽内没有搅拌，导致粗盐水和石灰乳反应时间不足，混合不均匀，除镁反应不彻底，未生成沉淀的镁离子进入后续工序中，易造成设备内部结疤、影响产品质量。在此之前，也有的厂家采用带有搅拌的调和液罐进行除镁反应，粗盐水和石灰乳先进入调和液罐内，充分混合并停留一段时间后再进入一次澄清桶，使除镁反应在调和液罐内反应完全，但是调和液罐存在罐内结疤严重、清理困难的问题，严重影响一次盐水的产量。如果将调和液罐改为调和液集中槽，与调和液罐相比，调和液集中槽结疤的清理难度和频次大大降低，但是相应的又会造成反应时间大大缩短，导致除镁反应不彻底。

2、冬季一次盐水温度低，聚丙烯酰胺溶解速度慢。

化助沉剂用水的温度要求控制在60℃以内，超过60℃，造成聚丙烯酰胺分子量下降，影响助沉效果，而水温越低，聚丙烯酰胺的溶解速度越慢，溶解效果越差。目前采用一次盐水化助沉剂，冬季时一次盐水的温度只有30℃左右，导致聚丙烯酰胺溶解效果差，化不开，溶剂中容易生成“疙瘩”，影响助沉效果。

3、助沉剂掺兑量调节滞后。

助沉剂高位槽出液管线上缺少流量计，助沉剂流量的大小必须由操作工根据高位槽液位的变化来判断。当生产工况发生变化时，助沉剂的掺兑量调节滞后，无法做到精确控制。

4、调和液路径长，氢氧化镁大絮团在流动过程中容易被打散。

调和液依次经集中槽、曲径槽、并联流槽，最后进入一次澄清桶，在流动过程中部分絮凝氢氧化镁沉淀被冲击打散，使大絮团变得散碎，影响了澄清沉降效果。

粗盐水除镁的效果，不仅关系到纯碱产品质量的好坏，还影响到生产工况的稳定和生产消耗的高低。尤其是冬季生产中，随着气温的降低，化盐杂水温度逐渐降低，导致氢氧化镁沉淀在澄清桶内的沉降速度变慢，一次盐水浊度升高，未除净的镁离子进入后续生产工序中，引起设备和管线内部结疤，设备运行周期变短，对后续生产尤其是重质碳酸钠的生产工况造成很大影响，产品质量下降，消耗升高，甚至发生浊高次品碱的质量事故。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种粗盐水除镁方法及装置，改善助沉剂助沉效果，提高氢氧化镁沉淀的澄清分离效率，进而达到降低一次盐水浊度，改善纯碱生产工况，降低生产消耗的目的。

本发明的方法，包括如下步骤：

(1)将精盐水和聚丙烯酰胺送入助沉剂罐中，通过搅拌使聚丙烯酰胺充分溶解，得到浓度为0.8—1.0‰(质量百分比)的助沉剂溶液；

(2)将步骤(1)得到的助沉剂溶液，通过助沉剂泵送至助沉剂高位槽，助沉剂高位槽采用高液位回流操作，使部分助沉剂溶液通过溢流管线回流至助沉剂罐，回流比控制30％—40％；

(3)同时，原盐、杂水进入化盐桶，溶解制得粗盐水，粗盐水盐份控制108-108.5ti；

(4)步骤(3)制得的粗盐水通过粗盐水流槽进入前曲径槽，加入浓度150—160ti的石灰乳，与粗盐水充分混合，进行除镁反应，石灰乳流量控制15-20m³/h，粗盐水在曲径槽内的停留时间控制30-50s，粗盐水与石灰乳的调和液中过剩灰控制0.1—0.15ti；

(5)步骤(4)制得的调和液进入调和液集中槽，加入步骤(2)得到的0.8—1.0‰的助沉剂溶液，然后流经后曲径槽继续进行絮凝，在流经并联流槽时再加入助沉剂溶液做进一步絮凝，通过絮凝将细小的氢氧化镁悬浮物絮凝成大絮团；由高位槽来的助沉剂溶液流量控制8-9m3/h，分别进入调和液集中槽和并联流槽；

(6)由步骤(5)制得的絮凝后的调和液进入一次澄清桶做澄清沉降处理，调和液在一次澄清桶内的停留时间控制10-12小时，最终得到浊度80—100ppm的上层清液，上层清液通过一次盐水泵去除钙塔除钙，一次泥去洗泥桶洗泥。

所述的步骤(1)中，化助沉剂用的精盐水温度控制40—45℃。

本发明为了解决除镁反应不彻底的问题，在粗盐水流槽和调和液集中槽之间增加一个前曲径槽，灰乳管线连接至前曲径槽，粗盐水在前曲径槽内的停留时间控制30-50s，延长除镁反应时间，使粗盐水中的镁离子在进入一次澄清桶前沉淀完全，与调和液罐相比较，前曲径槽有处理能力大，能满足高负荷生产的要求，结疤易清理等优点。

为了改善聚丙烯酰胺溶解效果，采用精盐水作为化助沉剂用水，提高化助沉剂用水的温度，冬季精盐水的温度控制在40-45℃，相较于一次盐水，温度提高10℃，采用精盐水化助沉剂，能显著提高聚丙烯酰胺溶解速度。

实现上述方法的粗盐水除镁装置，包括化助沉剂装置，依次通过管线连接的化盐桶、粗盐水流槽、前曲径槽、调和液集中槽、后曲径槽、并联流槽、一次澄清桶；前曲径槽设有灰乳管线接口；化助沉剂装置包括依次连接的助沉剂罐、助沉剂泵和助沉剂高位槽，助沉剂罐带搅拌并设有助沉剂加入口和精盐水加入口，助沉剂高位槽出液管线分为两路，一路连接至调和液集中槽，另一路再分为两路，分别连接到并联流槽的助沉剂溶液加入口。

所述的助沉剂高位槽出液管线上设有流量计。

所述的助沉剂高位槽设有溢流回流管线连接至助沉剂罐。

所述的助沉剂高位槽采用高液位回流操作，使部分助沉剂溶液通过溢流管线回流至助沉剂罐，进一步改善聚丙烯酰胺的溶解效果，提高助沉剂溶液浓度。

为了解决氢氧化镁大絮团在流动过程中被冲击打散的问题，我们在调和液集中槽后去一次澄清桶的并联流槽处，各增加一个助沉剂加入点，助沉剂分三点加入既能保证助沉剂与调和液混合均匀，又能保证了氢氧化镁沉淀的絮凝效果，提高氢氧化镁在一次澄清桶内澄清分离的速度。

通过在助沉剂高位槽出液管线上增加流量计的措施，不仅能对助沉剂流量的变化做到实时监控，发现问题能够及时做出调整；还能为操作工在调节助沉剂流量时提供数据参考，做到精准控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、化盐桶，2、粗盐水流槽，3、前曲径槽，3-1、石灰乳加入口，4、调和液集中槽，4-1、助沉剂溶液加入口，5、后曲径槽，6、第一并联流槽，6-1、第一助沉剂溶液加入口，7、第二并联流槽，7-1、第二助沉剂溶液加入口，8、一次澄清桶，9、一次盐水泵，10、助沉剂罐，10-1、聚丙烯酰胺加入口，10-2、精盐水加入口，11、助沉剂泵，12、助沉剂高位槽，13、助沉剂溢流管，14、流量计。

具体实施方式

实施例1

参照图1，该粗盐水除镁方法，包括如下步骤：

(1)将精盐水和聚丙烯酰胺送入助沉剂罐10中，精盐水温度控制45℃，通过搅拌使聚丙烯酰胺充分溶解，得到浓度为0.8‰(质量百分比，下同)的助沉剂溶液；

(2)将步骤(1)得到的助沉剂溶液，通过助沉剂泵11送至助沉剂高位槽12，助沉剂高位槽12采用高液位回流操作，使部分助沉剂溶液通过溢流管线13回流至助沉剂罐10，回流比控制40％；

(3)原盐、杂水进入化盐桶1，溶解制得粗盐水，粗盐水盐份控制108ti；

(4)步骤(3)制得的粗盐水通过粗盐水流槽2进入前曲径槽3，加入浓度150ti的石灰乳，与粗盐水充分混合，进行除镁反应，石灰乳流量控制15m³/h，粗盐水在曲径槽3内的停留时间控制30s，粗盐水与石灰乳的调和液中过剩灰控制0.1ti；

(5)步骤(4)制得的调和液进入调和液集中槽4，加入0.8‰的助沉剂溶液进行絮凝，并在第一并联流槽6和第二并联流槽7内加入助沉剂溶液做进一步絮凝，通过絮凝将细小的氢氧化镁悬浮物絮凝成大絮团；由高位槽来的助沉剂溶液流量控制8.5m³/h，分别进入调和液集中槽和并联流槽；

(6)由步骤(5)制得的絮凝后的调和液进入一次澄清桶8做澄清沉降处理，调和液在一次澄清桶8内的停留时间控制10小时，最终得到浊度85ppm的上层清液，上层清液通过一次盐水泵9送往除钙塔除钙，一次泥去洗泥桶洗泥。

本发明采用的设备均为通用设备。ti指滴度，即当量浓度的二十分之一，在制碱行业中用滴度来表述溶液浓度。

采用本发明技术方案，可以提高聚丙烯酰胺溶解速度，改善氢氧化镁澄清分离效果。表1是本发明实施例1与传统装置的查定效果对比，重点观察了助沉剂的溶解效果、粗盐水含镁量、调和液上层清液浊度、一次盐水浊度、精盐水浊度、重质碳酸钠产量、浊高次品碱等方面的变化，查定过程中，外界操作条件与改造前完全相同。

表1：实施例1与传统粗盐水除镁装置运行数据对比

从数据对比情况来看，本发明的各项数据明显好于传统装置，主要表现在：

1)聚丙烯酰胺的溶解效果好于传统装置，浓度升高0.06‰，助沉剂溶液温度升高9.4℃，助沉剂溶液中的“疙瘩”完全消失。

2)调和液上层清液浊度从162ppm下降至85ppm，透明度良好。

3)一次盐水浊度下降约20ppm，精盐水浊度下降约10ppm。

4)重质碳酸钠班产提高100吨，重质碳酸钠工况明显改善。

5)未出现过浊高次品的质量事故。

通过对比说明，本发明达到了改善粗盐水除镁效果，减轻设备内部结疤，稳定生产工况，降低生产消耗，提高产品质量的目的。

实施例2

参照图1，粗盐水除镁方法，包括如下步骤：

(1)将精盐水和聚丙烯酰胺送入助沉剂罐10中，精盐水温度控制40℃，通过搅拌使聚丙烯酰胺充分溶解，得到浓度为1.0‰的助沉剂溶液；

(2)将步骤(1)得到的助沉剂溶液，通过助沉剂泵11送至助沉剂高位槽12，助沉剂高位槽12采用高液位回流操作，使部分助沉剂溶液通过溢流管线13回流至助沉剂罐10，回流比控制30％；

(3)原盐、杂水进入化盐桶1，溶解制得粗盐水，粗盐水盐份控制108.5ti；

(4)步骤(3)制得的粗盐水通过粗盐水流槽2进入前曲径槽3，加入浓度160ti的石灰乳，与粗盐水充分混合，进行除镁反应，石灰乳流量控制20m³/h，粗盐水在曲径槽3内的停留时间控制50s，粗盐水与石灰乳的调和液中过剩灰控制0.15ti；

(5)步骤(4)制得的调和液进入调和液集中槽4，加入1.0‰的助沉剂溶液进行絮凝，并在第一并联流槽6和第二并联流槽7内加入助沉剂溶液做进一步絮凝，通过絮凝将细小的氢氧化镁悬浮物絮凝成大絮团；由高位槽来的助沉剂溶液流量控制8m³/h，分别进入调和液集中槽和并联流槽；

(6)由步骤(5)制得的絮凝后的调和液进入一次澄清桶8做澄清沉降处理，调和液在一次澄清桶8内的停留时间控制12小时，最终得到浊度80ppm的上层清液，上层清液通过一次盐水泵9送往除钙塔除钙，一次泥去洗泥桶洗泥。

表2：实施例2与传统粗盐水除镁装置运行数据对比

实施例3

参照图1，一种粗盐水除镁方法，包括如下步骤：

(1)将精盐水和聚丙烯酰胺送入助沉剂罐10中，精盐水温度控制42℃，通过搅拌使聚丙烯酰胺充分溶解，得到浓度为0.9‰的助沉剂溶液；

(2)将步骤(1)得到的助沉剂溶液，通过助沉剂泵11送至助沉剂高位槽12，助沉剂高位槽12采用高液位回流操作，使部分助沉剂溶液通过溢流管线13回流至助沉剂罐10，回流比控制35％；

(3)原盐、杂水进入化盐桶1，溶解制得粗盐水，粗盐水盐份控制108ti；

(4)步骤(3)制得的粗盐水通过粗盐水流槽2进入前曲径槽3，加入浓度155ti的石灰乳，与粗盐水充分混合，进行除镁反应，石灰乳流量控制18m³/h，粗盐水在曲径槽3内的停留时间控制40s，粗盐水与石灰乳的调和液中过剩灰控制0.12ti；

(5)步骤(4)制得的调和液进入调和液集中槽4，加入0.9‰的助沉剂溶液进行絮凝，并在第一并联流槽6和第二并联流槽7内加入助沉剂溶液做进一步絮凝，通过絮凝将细小的氢氧化镁悬浮物絮凝成大絮团；由高位槽来的助沉剂溶液流量控9m³/h，分别进入调和液集中槽和并联流槽；

(6)由步骤(5)制得的絮凝后的调和液进入一次澄清桶8做澄清沉降处理，调和液在一次澄清桶8内的停留时间控制11小时，最终得到浊度100ppm的上层清液，上层清液通过一次盐水泵9送往除钙塔除钙，一次泥去洗泥桶洗泥。

表3：实施例3与传统粗盐水除镁装置运行数据对比

实施例4

参照图1，该粗盐水除镁装置，包括化助沉剂装置，依次通过管线连接的化盐桶1、粗盐水流槽2、前曲径槽3、调和液集中槽4、后曲径槽5、第一并联流槽6和第二并联流槽7、一次澄清桶8，一次盐水泵9；前曲径槽上设有灰乳管线接口3-1。化助沉剂装置包括依次连接的助沉剂罐10、助沉剂泵11和助沉剂高位槽12，助沉剂罐带搅拌并设有聚丙烯酰胺加入口10-1和精盐水加入口10-2，助沉剂高位槽12出液管线分为两路，一路连接至调和液集中槽4，另一路再分为两路，分别连接到并联流槽的第一助沉剂溶液加入口6-1、第一助沉剂溶液加入口7-1；助沉剂高位槽出液管线上设有流量计14，助沉剂高位槽还设有溢流回流管线13连接至助沉剂罐10。