专利名称：一种cim膜法除硝系统的制作方法
技术领域：
本实用新型公开了一种膜法除硝系统，具体地说涉及一种CM膜法除硝所用装 置，属于氯碱生产技术领域。
背景技术：
目前，我国氯碱生产主要有离子膜法和隔膜法两种。由于隔膜法制碱工艺中的石 棉污染较严重，已逐渐被离子膜法制碱工艺所代替。在离子膜法制碱工艺过程中，由于硫 酸根在电解过程中无法透过离子膜进入烧碱系统，因此存在硫酸根在盐水系统中积累的现 象。同时，在生产过程中，为了消除盐水系统中游离氯对装置的危害，在其系统中需要加入 亚硫酸钠，亚硫酸根被氧化后以硫酸根的形式同样积累于盐水系统中。当这些积累在盐水 系统中的硫酸根的浓度超过一定值后，在电解过程中会在阳极放电，消耗了电能的同时也 会产生游离态的氧并对阳极产生较为严重的破坏。所以，必需去除这些系统中积累的硫酸 根。由于硫酸根与钠离子结合后形成硫酸钠(芒硝)，因此除去系统中硫酸根的过程又叫除 硝。除硝的方法主要有氯化钡法、钙法、冷冻法和膜法。由于膜法除硝对硫酸根的去除 是一个物理过程，不需要向系统中加入化学试剂，工艺控制比较简单，环境清洁，已逐渐取 代了其他除硝方法。所谓膜法除硝，是利用盐水通过选择性过滤膜达到除硝的目的。CIM膜 是一种压力驱动膜，CIM膜法除硝在充分吸收SRS优点的同时，可通过调节循环量，控制富 硝盐水浓度，从而解决了硫酸钠在膜中结晶的问题，因而是行业内推荐鼓励的清洁除硝工 艺。现有CIM膜法除硝系统包括包括膜过滤系统和冷冻除硝系统，所述膜过滤系统包 括淡盐水缓冲槽、冷却器、原料盐水槽、保安过滤器、CIM膜组件、富硝盐水槽、回收盐水槽等 装置，所述冷冻除硝系统包括换热器、兑商槽、蒸发器、冷冻循环泵、沉硝槽、贫硝盐水槽、旋 液分离器、离心机等装置，各装置间通过管道相连通。脱氯后的淡盐水进入淡盐水缓冲槽， 由冷却器降温至30 35°C后调节pH值至5. 5 7. 5，脱除盐水中的游离氯，ORP彡IOOmv 后进入原料盐水槽并由原料盐水泵将盐水送至保安过滤器，过滤悬浮物后进入CIM膜组 件，利用膜的选择性对淡盐水中的硫酸钠进行富集，富硝盐水进入富硝盐水槽，脱硝盐水进 入回收盐水槽；富硝盐水通过富硝盐水泵送至冷冻脱硝系统，经换热器冷却至16 20°C后 输送至兑卤槽，通过冷冻循环泵将富硝盐水送至蒸发器中换热降温，将富硝盐水的温度降 至-10 _12°C后送回兑卤槽；降温后的富硝盐水由兑卤槽溢流至沉硝槽，芒硝在沉硝槽 中结晶、生长并富集于沉硝槽锥底，析出芒硝晶体后的盐水溢流至贫硝盐水槽；沉硝槽锥底 长大的硫酸钠晶粒由硝浆泵送入旋液分离器进行初步固液分离，分离所得液相返回兑卤槽 进行再次结晶，分离所得固相进入离心机离心，由离心机分离出的固态物质即为产品芒硝 (Na2SO4 · IOH2O)；贫硝盐水槽中的贫硝盐水由贫硝盐水泵送入换热器，与膜组件脱硝盐水混 合后由回收盐水泵送出界区。现有CIM膜法除硝中，由于CIM膜在弱酸性的条件下收缩，在弱碱性的条件下膨胀，因而弱酸性的条件下更有利于硫酸钠的富集，固富硝盐水往往偏酸性。富硝盐水直接 经富硝盐水泵送入冷冻系统进行降温，降温后的富硝盐水在沉硝槽中回收芒硝。由于富硝 盐水偏酸性，对冷冻系统的设备(包括预冷槽、兑卤槽、沉硝槽、蒸发器及各管道、泵)造成 的腐蚀较为严重(一般使用3个月后会出现明显的管道穿孔现象)，而如果就此送出界区 则会造成资源的浪费。而且由于离心机转鼓虽然可以分类直径10 μ m以上的物质，而直径 < IOym的物质则可以通过离心机转鼓进入离心机母液，因而离心母液中不可避免地含 有少部分硫酸钠，这部分硫酸钠在贫硝盐水槽中结晶，容易造成贫硝盐水泵的堵塞和停车 (一般使用48小时会造成贫硝盐水泵的堵塞)。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的不足，提供一种改进的对冷冻系 统设备腐蚀较小的CIM膜法除硝系统。进一步的，本实用新型的目的在于提供一种增加芒 硝产量、减小贫硝盐水泵堵塞的CIM膜法除硝系统。本实用新型的技术方案如下一种CIM膜法除硝系统，包括膜过滤系统和冷冻除硝系统，所述膜过滤系统包括 淡盐水缓冲槽、冷却器、原料盐水槽、保安过滤器、CIM膜组件、富硝盐水槽、回收盐水槽，淡 盐水缓冲槽、冷却器、原料盐水槽、保安过滤器、CIM膜组件依次通过管道相连通，CIM膜组 件分别通过管道与富硝盐水槽和回收盐水槽相连接；所述冷冻除硝系统包括换热器、兑卤槽、冷冻循环泵、蒸发器、沉硝槽、贫硝盐水 槽、旋液分离器、离心机，换热器、兑卤槽、沉硝槽、贫硝槽依次通过管道相连通，兑卤槽还通 过管道依次连接有冷冻循环泵、蒸发器，沉硝槽还通过管道依次连接旋液分离器、离心机， 离心机的出口管道连接兑卤槽；所述膜过滤系统中还设置有电解液高位槽，该电解液高位槽通过管道与富硝盐水 槽相连通。为了减小贫硝盐水泵的堵塞并增加芒硝产量，可进一步地在上述CIM膜法除硝系 统中的冷冻除硝系统中增加一母液储槽，该母液储槽通过管道连接于离心机的出口，母液 储槽的出口管道连接兑卤槽。为了有效地监控富硝盐水的pH值，本实用新型电解液高位槽中还设置有液位报 警仪，以防止含有10% NaOH的电解液断流而至富硝盐水偏酸性。利用本实用新型的CIM膜法除硝系统的除硝工艺流程如下脱氯后的淡盐水进入淡盐水缓冲槽，由冷却器降温至30 35°C，采用计量泵分别 加入10%盐酸溶液和4% Na2SO3溶液，调节淡盐水的的PH值至5. 5 7. 5，脱除盐水中的 游离氯，ORP ( IOOmv后由原料盐水泵将盐水送至保安过滤器，过滤出淡盐水中的悬浮物后 进入CIM膜组件，在膜组件中利用膜的选择性对淡盐水中的硫酸钠进行富集，富硝盐水进 入富硝盐水槽，脱硝盐水进入回收盐水槽；来自电解工段的含Na0H10%的电解液储存在电解液高位槽中，采用滴加的方式加 入到富硝盐水槽中，使富硝盐水的PH控制在弱碱性状态；富硝盐水通过富硝盐水泵送至冷冻脱硝系统，经换热器冷却至16 20°C后输 送至兑卤槽，通过冷冻循环泵将富硝盐水送至蒸发器中换热降温，将富硝盐水的温度降至-10 -12°C后送回兑卤槽；降温后的富硝盐水由兑卤槽溢流至沉硝槽，芒硝在沉硝槽中结晶、生长并富集于 沉硝槽锥底，析出芒硝晶体后的盐水溢流至贫硝盐水槽；沉硝槽锥底长大的硫酸钠晶粒由硝浆泵送入旋液分离器进行初步固液分离，分离 所得液相返回兑卤槽进行再次结晶，分离所得固相进入离心机离心，由离心机分离出的固 态物质即为产品芒硝(Na2S04· IOH2O),离心所得液相(离心母液)送入母液储槽，经母液泵 送至沉硝槽；贫硝盐水槽中的贫硝盐水由贫硝盐水泵送入换热器，与膜组件脱硝盐水混合后由 回收盐水泵送出界区。利用本实用新型的CIM膜法除硝系统，可使富硝盐水的pH值控制在10 11之间， 可减轻富硝盐水对设备的腐蚀。在膜组件中引入母液储槽储存离心母液，并用母液泵将离 心母液送回沉硝槽，继续回收其中的芒硝颗粒，使其在沉硝槽中继续长大，不仅可以回收离 心母液所含的硫酸钠以增加芒硝的回收量，而且由于有更多的芒硝析出结晶，同时回收母 液槽中的冷量，更加稳定沉硝槽的温度体系，使芒硝产量更为稳定。另一方面，贫硝盐水中 所含硫酸钠相应减少，贫硝盐水泵的不易堵塞和停车。
图1为本实用新型的膜过滤系统的结构示意图。图2为本实用新型实施例1冷冻除硝系统的结构示意图。图3为本实用新型实施例2冷冻除硝系统的结构示意图。图4为本实用新型实施例2电解液高位槽的结构示意图。图中标记[0026]V--001 淡盐水缓冲槽，[0027]V--201 原料盐水槽，[0028]V--202 富硝盐水槽，[0029]V--203 回收盐水槽，[0030]V--204 = CIM膜组件，[0031]V--205 电解液高位槽，[0032]V--206 电解液高位槽的液位报:[0033]V--301 兑卤槽，[0034]V--302 沉硝槽，[0035]V--303 贫硝盐水槽，[0036]V--304 旋液分离器，[0037]V--305 母液储槽，[0038]E--101/'102 淡盐水冷却器，[0039]E--301 换热器，[0040]F--201A./B 保安过滤器，[0041]E--302A./B/C 蒸发器，[0042]P--301A/B/C冷冻循环泵，
5[0043]S-301 离心机。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本 实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属 于本实用新型的范围。实施例1本实施例列举的CIM膜法除硝系统，包括膜过滤系统和冷冻除硝系统，所述膜过 滤系统包括淡盐水缓冲槽V-001、两个冷却器E-101/102、原料盐水槽V-201、两个并联的保 安过滤器F-201A/B、CIM膜组件V-204、富硝盐水槽V-202、回收盐水槽V-203，淡盐水缓冲 槽、冷却器、原料盐水槽、保安过滤器、CIM膜组件依次通过管道相连通，CIM膜组件分别通 过管道与富硝盐水槽和回收盐水槽相连接；所述富硝盐水槽与换热器管道连接；所述冷冻除硝系统包括换热器E-301、兑卤槽V-301、三个冷冻循环泵P-301A/B/ C、三个蒸发器E-302A/B/C、沉硝槽V-302、贫硝盐水槽V-303、旋液分离器V-304、离心机 S-301，换热器、兑商槽、沉硝槽、贫硝槽依次通过管道相连通，兑商槽还通过管道依次连接 有冷冻循环泵、蒸发器，沉硝槽还通过管道依次连接旋液分离器、离心机，离心机的出口管 道连接兑卤槽；所述膜过滤系统中还设置有电解液高位槽V-205，该电解液高位槽设置有液位报 警仪V-206，电解液高位槽通过管道与富硝盐水槽相连通。利用本实施例的CIM膜法除硝系统的除硝工艺流程如下(1)、膜过滤来自离子膜工序的pH值为10. 2、温度为80°C的脱氯淡盐水进入淡盐水缓冲槽 ν-001，先经淡盐水冷却器ElOl (冷流体为回收盐水)、后经E102(冷流体为循环水)降温至 33°C，采用计量泵分别将10%盐酸溶液和4% Na2SO3溶液输送至静态混合器混合均勻，调节 淡盐水的的PH值至6. 8，并将盐水中可能含有的游离氯进一步脱除，ORP为34mv后进入原 料盐水槽V-201，然后由原料盐水泵将盐水送至保安过滤器F-201A/B，过滤出淡盐水中的 悬浮物后进入CIM膜组件V-204，在膜组件中利用膜的选择性对淡盐水中的硫酸钠进行富 集，富硝盐水进入富硝盐水槽V-202，脱硝盐水进入回收盐水槽V-203，回收盐水经回收盐 水泵送至冷却器E-101回收能量后出系统；上述过程中脱氯淡盐水中硫酸钠的浓度为14. 8g/L、脱销盐水中硫酸钠的浓度为 1. 3g/L、富硝盐水中硫酸钠的浓度为35. 6g/L。(2)、调节富硝盐水的pH值来自电解工段的含NaOHlO%的电解液储存在电解液高位槽V-205中，然后采用滴 加的方式加入到富硝盐水槽V-202中，使富硝盐水的pH控制在弱碱性(pH = 10. 5)的状 态；(3)、冷冻脱硝弱碱性富硝盐水通过富硝盐水泵送至冷冻脱硝系统，经换热器E301 (冷流体为贫 硝盐水)冷却至19. 5°C后输送至兑卤槽，通过冷冻循环泵P-301A/B/C将富硝盐水送至蒸发 器E-301A/B/C中换热降温，蒸发器E-302A/B/C的冷却介质为氟利昂，将富硝盐水的温度降至-10 _12°C后送回兑卤槽；在此温度下，硫酸钠溶解度降低，析出一部分晶粒；降温后的富硝盐水到达溢流口后溢流至沉硝槽V-302，晶粒在沉硝槽中缓慢流动 并长大，沉硝槽中析出芒硝晶体后的盐水溢流至贫硝盐水槽V-303，长大的硫酸钠晶粒沉积 在沉硝槽的底部，由硝浆泵送入旋液分离器V-304进行初步固液分离，分离后的含芒硝颗 粒少的液相进入兑卤槽进行再次结晶，分离后的含芒硝颗粒多的固相进入离心机S-301离 心，由离心机分离出的固态物质即为产品芒硝(Na2SO4 · IOH2O)。贫硝盐水槽中的贫硝盐水由贫硝盐水泵送入换热器E-301，与膜组件脱硝盐水混 合后由回收盐水泵送出界区。从2009年3月开车至今，冷冻设备没有出现腐蚀现象。实施例2本实施例列举的CIM膜法除硝系统，包括膜过滤系统和冷冻除硝系统，所述膜过 滤系统装置同实施例1 ；所述冷冻除硝系统包括换热器E-301、兑卤槽V-301、三个冷冻循环泵P-301A/B/ C、三个蒸发器E-302A/B/C、沉硝槽V-302、贫硝盐水槽V-303、旋液分离器V-304、离心机 S-301，换热器、兑商槽、沉硝槽、贫硝槽依次通过管道相连通，兑商槽还通过管道依次连接 有冷冻循环泵、蒸发器，沉硝槽还通过管道依次连接旋液分离器、离心机，离心机的出口管 道连接兑卤槽；上述CIM膜法除硝系统中的冷冻除硝系统中增加一母液储槽，该母液储槽通过管 道连接于离心机的出口，母液储槽的出口管道连接兑卤槽。利用本实施例的CIM膜法除硝系统的除硝工艺流程的膜过滤流程和调节富硝盐 水的PH值流程同实施例1，冷冻除硝工艺流程如下弱碱性富硝盐水通过富硝盐水泵送至冷冻脱硝系统，经换热器E301 (冷流体为贫 硝盐水)冷却至20. 2°C后输送至兑卤槽，通过冷冻循环泵将富硝盐水送至蒸发器E-301A/ B/C中换热降温，将富硝盐水的温度降至-10 -12°C后送回兑卤槽；在此温度下，硫酸钠溶 解度降低，析出一部分晶粒；降温后的富硝盐水到达溢流口后溢流至沉硝槽V-302，晶粒在沉硝槽中缓慢流动 并长大，沉硝槽中析出芒硝晶体后的盐水溢流至贫硝盐水槽V303，长大的硫酸钠晶粒沉积 在沉硝槽的底部，由硝浆泵送入旋液分离器V304进行初步固液分离，分离后的含芒硝颗粒 少的液相进入兑卤槽进行再次结晶，分离后的含芒硝颗粒多的固相进入离心机S-301离 心，由离心机分离出的固态物质即为产品芒硝，离心所得液相送入母液储槽V306，经母液泵 送至沉硝槽，使离心母液中细小的芒硝颗粒在沉硝槽中再次结晶长大，以增加芒硝的产量。贫硝盐水槽中的贫硝盐水由贫硝盐水泵送入换热器，与膜组件脱硝盐水混合后由 回收盐水泵送出界区。本实施例每班芒硝产量为6吨，较没有使用母液储槽时提高一吨。从2009年3月 开车至今，冷冻设备没有出现腐蚀现象，贫硝盐水泵也没有出现堵塞现象。
权利要求一种CIM膜法除硝系统，包括膜过滤系统和冷冻除硝系统，所述膜过滤系统包括淡盐水缓冲槽、冷却器、原料盐水槽、保安过滤器、CIM膜组件、富硝盐水槽、回收盐水槽，淡盐水缓冲槽、冷却器、原料盐水槽、保安过滤器、CIM膜组件依次通过管道相连通，CIM膜组件分别通过管道与富硝盐水槽和回收盐水槽相连接；所述冷冻除硝系统包括换热器、兑卤槽、冷冻循环泵、蒸发器、沉硝槽、贫硝盐水槽、旋液分离器、离心机，换热器、兑卤槽、沉硝槽、贫硝槽依次通过管道相连通，兑卤槽还通过管道依次连接有冷冻循环泵、蒸发器，沉硝槽还通过管道依次连接旋液分离器、离心机，离心机的出口管道连接兑卤槽；其特征在于所述膜过滤系统中还设置有电解液高位槽，该电解液高位槽通过管道与富硝盐水槽相连通。
2.根据权利要求1所述的CIM膜法除硝系统，其特征在于所述冷冻除硝系统中还设 置有母液储槽，该母液储槽通过管道连接于离心机的出口，母液储槽的出口管道连接兑卤槽。
3.根据权利要求1或2所述的CIM膜法除硝系统，其特征在于所述电解液高位槽中 还设置有液位报警仪。
专利摘要本实用新型公开了一种膜法除硝系统，属于氯碱生产技术领域。本实用新型的膜法除硝系统，包括膜过滤系统和冷冻除硝系统，膜过滤系统中设置有电解液高位槽，该电解液高位槽通过管道与富硝盐水槽相连通；冷冻除硝系统中还设置有母液储槽，该母液储槽通过管道连接于离心机的出口，母液储槽的出口管道连接兑卤槽。所述电解液高位槽中还可以设置液位报警仪。利用本实用新型的CIM膜法除硝系统，可减轻富硝盐水对设备的腐蚀；设置母液储槽不仅可以回收离心母液所含的硫酸钠以增加芒硝的回收量，同时回收母液槽中的冷量，更加稳定沉硝槽的温度体系，使芒硝产量更为稳定。另一方面，贫硝盐水中所含硫酸钠相应减少，贫硝盐水泵不易堵塞和停车。
文档编号C02F1/44GK201678549SQ201020101628
公开日2010年12月22日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者何波, 尹毕辉, 彭跃峰, 潘荣明 申请人:四川金路集团股份有限公司