专利名称：一种全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业制碱技术领域，具体涉及一种全卤水机械蒸汽再压缩法制碱
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背景技术：
制碱工业生产的烧碱、氢气、氯气、盐酸等是基础的化工原料。现有烧碱制造工艺大体上分为隔膜法和离子膜法。与隔膜法相比，离子膜法制碱具有纯度高、能耗低、污染低等优点而被广泛采用。目前，离子膜法烧碱生产工艺中，电解槽要求进料盐水氯化钠的浓度在305 315g/L，电解槽对其它杂质也有严格的控制要求，如钙、镁、钡、铁等金属离子的总质量分数低于2X10 — 8，硫酸根含量低于5 g/L，碘离子浓度低于O.1ppm等。离子膜法制碱通常采用添加固体盐的方法制造饱和盐水，有少部分企业采用多效真空蒸发浓缩的方法浓缩卤水和淡盐水，从而使盐水中的氯化钠浓度达到305 315g/L。添加固体盐的工艺流程是化盐一一次盐水精制一二次盐水精制一离子膜电解槽电解生产烧碱、氢气、氯气，淡盐水(行业对氯化钠浓度在200 g/L左右的盐水的俗称)脱氯后返回化盐工序。化盐除了淡盐水外，还有卤水、纯水和其它水。无论是单独添加固体盐或固体盐和卤水一起添加以使盐水中的氯化钠浓度达到305 315g/L左右，其原料的成本都是比较高的。多效真空蒸发浓缩的工艺流程是齒水一次精制一齒水二次精制一脱氯淡盐水与精制齒水混合一多效真空蒸发器浓缩一离子膜电解槽电解生产烧碱、氢气、氯气等。常用的多效真空蒸发卤水浓缩设备体积大、占地面积大、末效蒸汽被吸收后再利用的机会低，造成大量的热能损失，能耗过高。而且，利用生蒸汽作为蒸发的热源，需要配套锅炉等设备，造成的污染大。另外，现有离子膜法制碱工艺中去除硫酸根多数采用有毒有害的BaC12法，污染大、成本高、净化质量难控制；而盐水中的碘离子却较少被去除，若盐水中的碘离子浓度超出离子膜的要求时，容易产生不溶的高碘酸盐沉积在离子膜上，长期运行会造成碘的累积，导致电解槽电流效率下降，同时影响离子膜的使用寿命。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置，用其制碱的成本少、能耗低且设备使用寿命长。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置，其特征在于包括顺次连接的卤水反应槽1、沉淀池2、树脂塔3、纳滤膜设备4、调节池5、钛板换热器6、机械蒸汽再压缩循环蒸发系统7、离子膜电解槽8、真空脱氯塔9和除碘器10，还包括与卤水反应槽I连接的加药系统11，所述纳滤膜设备4的透过液出口与调节池的入口连接，所述机械蒸汽再压缩循环蒸发系统7的出口与尚子膜电解槽8的阳极室连接。卤水的高价金属离子在卤水反应槽I中与加药系统11加入的烧碱一纯碱发生化学反应产生沉淀；在沉淀池2中，上清液的高价金属离子含量较低，进入树脂塔3中高价金属离子被树脂塔中的树脂交换，进一步降低了卤水的杂质金属离子含量；接着卤水的硫酸根离子被截留在纳滤膜设备4的纳滤膜上，透过液的硫酸根离子含量极低，使得卤水的各种离子的含量符合进入离子膜电解槽8的要求；而后卤水再与淡盐水混合调节，通过钛板换热器6预热升温；再通过机械蒸汽再压缩循环蒸发系统7蒸发浓缩，使得卤水变为饱和的盐水，符合进入离子膜电解槽8的要求；饱和盐水在离子膜电解槽8的阳极室中电解，离子膜电解槽8的阴极室通入纯水，离子膜允许阳极室的Na+离子通过且进入阴极室，而阻止阳极室的Cl-和阴极室的OH—等阴离子通过，通过电解作用，在阴极室中产生烧碱和氢气，在阳极室中产生氯气；经离子膜电解槽8的阳极室电解后，盐水中氯化钠含量逐步降低，成为淡盐水(氣化纳含量200g/L左右)，淡盐水移出后在真空脱氣塔9中脱氣；最后在除鹏器10中除去碘离子，防止碘离子浓度超标造成离子膜电解槽的离子膜产生破坏，除碘后的淡盐水与通过树脂塔的齒水混合，循环利用。优选地，还包括置于沉淀池2和树脂塔3之间的管式薄膜过滤器，所述管式薄膜过滤器的入口与沉淀池的出口连接，所述管式薄膜过滤器的出口与树脂塔的入口连接。 优选地，所述管式薄膜过滤器的薄膜为聚四氟乙烯滤膜。优选地，所述纳滤膜设备4设二级纳滤膜或三级以上的纳滤膜，根据进料卤水硫酸钠的浓度和浓缩液中硫酸钠的浓度来决定是否采用多级分离浓缩，若浓缩液的硫酸钠浓度不高，则再进行一次纳滤膜分离浓缩，使得浓缩液中的硫酸钠接近饱和状态。降低透过液中硫酸根的含量，有利于进一步保护离子膜电解槽的离子膜及生产效率。优选地，还包括与纳滤膜设备的浓缩液出口连接的冷冻脱硝系统，纳滤膜分离后的浓缩液含有大量的硫酸根离子，为提高原料的利用率、减少浪费，将纳滤膜分离后的浓缩液送至冷冻脱硝系统中生产芒硝。优选地，所述除碘器10的出口还与调节池5的入口连接，经除碘器10处理后得到的淡盐水进入调节池5，与调节池5中的卤水混合，再次进入机械蒸汽再压缩循环蒸发系统浓缩制饱和盐水，减少了原料的浪费，提高产率。优选地，所述除碘器10的出口也可以与纳滤膜设备4的入口连接，经除碘器10处理后得到的淡盐水再通过纳滤膜设备4分离去除硫酸根离子，重新循环利用。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是经过沉淀池、树脂塔、纳滤膜设备、钛板换热器、机械蒸汽再压缩循环蒸发系统的处理后进入离子膜电解槽的卤水各种杂质含量低，有效保护离子膜电解槽的离子膜，延长设备的使用寿命；另外，采用机械蒸汽再压缩循环蒸发系统大大降低了蒸发浓缩的能耗，而且不产生污染。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例子对本实用新型作进一步详细说明。请参照图1，本实用新型的全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置包括顺次连接的卤水反应槽1、沉淀池2、树脂塔3、纳滤膜设备4、调节池5、钛板换热器6、机械蒸汽再压缩循环蒸发系统7、离子膜电解槽8、真空脱氯塔9和除碘器10，还包括与卤水反应槽I连接的加药系统11。所述树脂塔3填充了螯合树脂，可以对高价金属离子进行离子交换。所述纳滤膜设备4的透过液出口与调节池的入口连接，所述机械蒸汽再压缩循环蒸发系统7的出口与离子膜电解槽8的阳极室连。本实用新型的工作原理如下卤水的高价金属离子在卤水反应槽I中与加药系统11加入的烧碱一纯碱发生化学反应生成沉淀；在沉淀池2中，上清液的高价金属离子含量较低，进入树脂塔3中高价金属离子被树脂塔中的树脂交换，进一步降低了卤水的高价金属离子含量；接着卤水的硫酸根离子被截留在纳滤膜设备4的纳滤膜上，透过液的硫酸根离子含量极低，使得卤水的各种杂质离子的含量符合进入离子膜电解槽8的要求；而后卤水再与淡盐水混合调节，通过钛板换热器6预热升温；再通过机械蒸汽再压缩循环蒸发系统7蒸发浓缩，使得卤水变为饱 和的盐水，符合进入离子膜电解槽8的要求；饱和盐水在离子膜电解槽8的阳极室中电解，离子膜电解槽8的阴极室通入纯水，离子膜允许阳极室的Na+离子通过且进入阴极室，而阻止阳极室的Cl-和阴极室的OH—等阴离子通过，通过电解作用，在阴极室中产生烧碱和氢气，在阳极室中产生氯气；饱和盐水在离子膜电解槽8的阳极室电解后，氯化钠含量不断降低，当氯化钠浓度降低到200g/L左右时(又名淡盐水)将被移出电解槽，淡盐水移出后在真空脱氯塔9中脱去游离氯；最后在除碘器10中除去碘离子，防止碘离子浓度超标对离子膜电解槽的离子膜产生破坏，除碘后的淡盐水与通过树脂塔的卤水混合，循环利用。在优选方案中，本实用新型还包括置于沉淀池2和树脂塔3之间的管式薄膜过滤器，所述管式薄膜过滤器的入口与沉淀池的出口连接，所述管式薄膜过滤器的出口与树脂塔的入口连接。卤水经过化学沉淀后，上清液中仍存在一些小颗粒，经过管式薄膜过滤器过滤净化后，降低了杂质的含量。所述管式薄膜过滤器的薄膜优选为聚四氟乙烯滤膜。在优选方案中，所述纳滤膜设备4设二级纳滤膜或三级以上的纳滤膜，根据进料卤水硫酸钠的浓度和浓缩液中硫酸钠的浓度来决定是否采用多级分离浓缩，若浓缩液的硫酸钠浓度不高，则再进行一次纳滤膜分离浓缩，使得浓缩液中的硫酸钠接近饱和状态。降低透过液中硫酸根的含量，有利于进一步保护离子膜电解槽的离子膜。进一步的优选方案中，本实用新型还包括与纳滤膜设备的浓缩液出口连接的冷冻脱硝系统(图未示)，纳滤膜分离后的浓缩液含有大量的硫酸根离子，为提高原料的利用率、减少浪费，将纳滤膜分离后的浓缩液送至冷冻脱硝系统中生产芒硝。进一步的优选方案中，所述除碘器10的出口还与调节池5的入口连接，经除碘器10处理后得到的淡盐水进入调节池5，与调节池5中的卤水混合，进入机械蒸汽再压缩循环蒸发系统浓缩制饱和盐水，减少了原料的浪费，提高产率。所述除碘器10的出口也可以与纳滤膜设备4的入口连接，经除碘器10处理后得到的淡盐水再通过纳滤膜设备4分离去除硫酸根离子，重新循环利用。上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型的保护范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置，其特征在于包括顺次连接的卤水反应槽(I)、沉淀池(2)、树脂塔(3)、纳滤膜设备(4)、调节池(5)、钛板换热器(6)、机械蒸汽再压缩循环蒸发系统(7)、离子膜电解槽(8)、真空脱氯塔(9)和除碘器(10)，还包括与卤水反应槽(I)连接的加药系统(11)，所述纳滤膜设备(4)的透过液出口与调节池的入口连接，所述机械蒸汽再压缩循环蒸发系统(7)的出口与离子膜电解槽(8)的阳极室连接。
2.如权利要求1所述的全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置，其特征在于还包括置于沉淀池(2)和树脂塔(3)之间的管式薄膜过滤器，所述管式薄膜过滤器的入口与沉淀池的出口连接，所述管式薄膜过滤器的出口与树脂塔的入口连接。
3.如权利要求2所述的全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置，其特征在于所述管式薄膜过滤器的薄膜为聚四氟乙烯滤膜。
4.如权利要求1所述的全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置，其特征在于所述纳滤膜设备(4)设二级纳滤膜或三级以上的纳滤膜。
5.如权利要求1所述的全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置，其特征在于还包括与纳滤膜设备的浓缩液出口连接的冷冻脱硝系统。
6.如权利要求1所述的全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置，其特征在于所述除碘器(10)的出口还与调节池(5)的入口连接。
7.如权利要求1所述的全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置，其特征在于所述除碘器(10)的出口还与纳滤膜设备(4)的入口连接。
专利摘要本实用新型公开了一种全卤水机械蒸汽再压缩法制碱装置，其包括顺次连接的卤水反应槽、沉淀池、树脂塔、纳滤膜设备、调节池、钛板换热器、机械蒸汽再压缩循环蒸发系统、离子膜电解槽、真空脱氯塔和除碘器，还包括与卤水反应槽连接的加药系统，所述纳滤膜设备的透过液出口与调节池的入口连接，所述机械蒸汽再压缩循环蒸发系统的出口与离子膜电解槽的阳极室连接。与现有技术相比，采用本实用新型制碱的成本少、能耗低且设备使用寿命长。
文档编号C25B1/46GK202849553SQ201220474968
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者莫新来, 莫明光, 陈胜利, 何睦盈, 谭子斌, 覃涛 申请人:广州新普利节能环保科技有限公司