专利名称：防止盐卤输送管道结垢的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防止盐卤的硫酸钙成分在输送管道结垢的方法以及相应的装置， 属于制盐工业领域。
背景技术：
硫酸钠型矿卤中因含有一定量的硫酸钙，在其输送过程中，输卤管道存在硫酸钙 结垢现象，常常引起管道的堵塞，导致输送能力下降，能耗增加。硫酸钙垢质地坚硬，附着牢 固，难以清除。一般来说，工业上按抑制硫酸钙结垢的方法有三种(1)化学法该法应用较普遍，一般是通过改变过程操作条件或是将结垢组分从 系统中提前分离出去来达到抑制结垢的目的。改变过程的操作条件包括温度、浓度、PH值和 溶液组成。一般是通过加入痕量的化合物如有机聚合物、表面活性剂或无机磷酸盐来有效 的阻止垢的形成或者抑制其进一步生长。成本高；工艺相对复杂，耗费大量的化学药品，造 成生产成本大大增加，不利于大规模工业化生产，且在施工过程中易损坏管道，污染环境， 时间长，因此，在实际应用受到严重的限制；(2)物理方法通过促进垢在溶液中结晶或者使垢在形成的最初阶段就被瓦解来 抑制垢的形成。主要技术有石膏晶种法、超声波防垢技术或者通过外加的磁场或电场促使 溶液中垢组分预先沉淀。目前，而物理除垢法只能在特定的条件下运用，但操作繁重，成本 较大。申请人对于形成周期短、质地较疏松且输送距离短的管道硫酸钙垢层，采用淡盐水来 回冲洗清除，有一定的效果，但需要停产处理，且该法对输送距离较长的管道工程上难以实 施，且效果不佳。(3)机械方法。采用机械的方法除去表面的结垢硬壳或通过减少垢在晶体表面的 粘附来控制垢的进一步生长。常用的有依靠诸如如沙子、玻璃灯等可以随液体流动且具有 研磨作用的材料；使用机械摩擦力在设备表面运行或周期性转动。实际生产中迫切需要一种能解决从矿区至车间较长的输送管道内硫酸钙结垢的 方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效防止卤盐卤水中硫酸钙结垢析出的 方法。为解决上述技术问题，本发明是这样实现的防止盐卤输送管道结垢的装置，其特征在于，包括冷却塔，反应罐、沉降桶、储卤桶 和稀释罐，其中冷却塔，反应罐、沉降桶依次连接，而储卤桶和稀释罐并排连接至沉降桶。防止盐卤输送管道结垢的方法，其特征在于，从矿区输出的卤水直接输入冷却塔 冷却，在冷却塔内卤水被冷却至比环境温度高8-10°C。从冷却塔输出的卤水被输送到反应罐，在反应罐内卤水中的硫酸钙与石膏晶种反 应，析出结晶；
从反应罐输出的卤水输入至沉降桶内，析出的硫酸钙沉淀经沉淀后，符合输卤要 求的上清液输送至储卤桶内，然后输送至企业进行其他的加工；不符合输卤要求的上清液 输送至稀释罐内，加入淡水稀释、降低硫酸钙的过饱和度，或者加入纯碱，反应后降低卤水 中硫酸钙的含量。上清液中硫酸钙过饱和度的控制在(工程经验值)< 1. 01即符合输卤要求。本发明的原理如下经申请人检测，硫酸钠型矿卤的输送管道垢层的主成分为二水硫酸钙，含量大于 90 %，另外含有少量的硫酸钠和氯化钠。从结垢机理分析，影响硫酸钙结垢的因素较多，但在卤水开采和输送过程中温度 降低是卤盐水中硫酸钙过饱和，导致硫酸钙在管道结晶、结垢。具体分析如下在矿卤开采 和输送过程中，刚从井下开采出的矿卤的温度一般在42°C左右，而卤水输送的环境温度平 均只有10-20°C。硫酸钠含量远小于其溶解度，矿卤中氯化钠溶解度基本不受温度影响，温 度降低时，硫酸钠和氯化钠一般不会产生结晶。刚从井下开采出卤水中的硫酸钙基本处于 饱和状态，硫酸钙不结晶，卤水在输送到企业的过程中，受环境温度的影响，其温度在不断 下降，使硫酸钙过饱和，且过饱和度不断增加，使硫酸钙从稳定态或亚稳定态进入到不稳定 态而自发结晶，在输卤管道结垢。温度下降越低，过饱和度增加越多，硫酸钙就越易于结晶 出来，输卤管道结垢现象严重，这正是冬季结垢尤为严重的原因。因此，要抑制或消除输送硫酸钠型矿卤管道硫酸钙结垢，就必须将卤水温度降低 到接近环境温度，以消除温度的影响，同时还要消除温度下降引起卤水中产生的硫酸钙过 饱和度。本发明的特点如下本发明将降温法、石膏晶种法、加水稀释法(或化学净化法)有机结合的联合技术工艺。降温法是利用硫酸钙在卤水中的过饱和度随温度降低而升高，对卤水进行降温使 得卤水中的硫酸钙由于温度降低从饱和区进入到不稳定区域而析晶，减少卤水中硫酸钙的 含量；石膏晶种法是利用石膏晶种结构与硫酸钙垢物相同，晶体表面对垢物硫酸钙的亲和 力较管道材料壁面大，向卤水中加入石膏晶种使得卤水中析出的硫酸钙分子优先附着在悬 浮的石膏晶体上，使卤水中硫酸钙过饱和度及时消除，从而减小硫酸钙结晶的推动力，避免 硫酸钙在管壁上的成核结晶；加水稀释法是利用加入少量溶剂，如水，稀释卤水中硫酸钙， 使得卤水中硫酸钙的过饱和度降低；化学净化法是运用CaSO4与溶解后Na2CO3反应生成 CaCO3沉淀的机理，降低卤水硫酸钙的含量，其反应离子式为Ca2++C032_ = CaCO3丨。这样将 卤水中的硫酸钙含量控制在环境温度允许的硫酸钙溶解度以内，输卤管道不会产生结垢现 象。另外，根据实际生产的工程经验，保持一定的硫酸钙过饱和度，管道产生少量的硫酸钙 结垢，能防止管道腐蚀，对管道起到保护作用，因此，卤水中的硫酸钙过饱和度不一定全部 消除，保持并控制一定范围内的过饱和度，在工业化应用上是允许的，控制硫酸钙过饱和度 的工程经验值约为< 1.02。本方法是利用温度降低和硫酸钙过饱和度存在是硫酸钙结垢的原理，在卤水输送 前主动降低卤水温度，并加入硫酸钙晶种，使大部分硫酸钙结晶出来，再辅助加水稀释法或 化学净化法，消除卤水中硫酸钙的过饱和度，解决了硫酸钙在输送管道上的结垢问题。有效结合降温法、石膏晶种法、加水稀释法(或化学净化法处理)的综合优势，操作易于控制、成 本低；除垢效果好，能完全满足生产的需要。提高了输卤管道的输卤能力和效率，降低了制 盐的生产成本。
图1本发明所采用的装置的示意图；图2本发明工艺流程的示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明做进一步的详细说明。图1本发明所采用的装置的示意图，参照图1所示，防止盐卤输送管道结垢的装 置，包括冷却塔1，反应罐2、沉降装置3、储卤装置4和稀释罐5，其中冷却塔1，反应罐2、沉 降装置3依次连接，而储卤装置4和稀释罐5并排连接至沉降桶。图2本发明工艺流程的示意图。参照图2所示，首先，利用温度降低，卤水中硫 酸钙的过饱和度产生并增加，易于结晶的原理，将卤水通过冷却塔1冷却；其次，利用向卤 水中加入石膏晶种进行结晶，可以明显降低卤水中硫酸钙过饱和度的原理，将卤水泵入到 反应罐，并向反应罐内加入石膏晶种，搅拌均勻，使卤水与晶种充分混合，时间一般控制在 15-30min，使得大部分硫酸钙结晶出来，硫酸钙过饱和度降低，通过控制加入石膏晶种的质 量和粒度来控制卤水中硫酸钙的过饱和度较佳去除率，试验研究证明由于晶体的生长和 晶体表面的活性增长点有关，当加入的晶种粒径一定，用量越大，相应的活性增长点也较 多，溶液中的硫酸钙便会较快结晶出来，因此可以获得较快的过饱和度去除率；同理，在加 入晶种的用量一定时，晶种的颗粒越小，比表面积越大，则过饱和度去除率越快。那本发明 对其加入量控制在1. 5g/l左右、粒度限制在30-40 μ m ；然后将卤水泵入沉降桶内，在沉降 桶内，硫酸钙得到进一步结晶和充分沉淀；最后，从沉降桶内溢流出来的清液，根据情况的 不同，可进入到稀释罐或储卤桶当硫酸钙过饱和度较小，能满足输卤需要时，可直接进入 到储卤桶中存储，待输送；当硫酸钙过饱和度还较大，不能满足输卤需要时，可泵入到稀释 罐，选择加入少量淡水稀释卤水的浓度，或加入纯碱，进一步消除卤水中的硫酸钙过饱和 度，经一定时间的搅拌沉降，达到输卤要求，再送入储卤桶中存储，待输送。对实施例1至4中所涉及到数据的解释说明1、由于地下岩盐硫酸钠、硫酸钙含量 的不均勻性，加上地下地质情况较复杂，开采的矿卤质量变化大，因此实施例中矿卤的各组 分的成分数据取平均值；2、不同地区岩盐中硫酸钠、硫酸钙含量不同，同一地区不同矿井的 岩盐中硫酸钠、硫酸钙含量也各不相同，此处实施例所采用的矿卤的成分为=NaCl含量约 为300g/l，Na2SO4含量约为20g/l，CaSO4含量约为1. 96g/l 脱硝卤水的成分=NaCl含量约 为 310g/l, Na2SO4 含量约为 0. 285g/l，CaSO4 含量约为 6. 5g/l。硫酸钙在不同温度的饱和溶解度(即饱和度)(单位g/L)如下
权利要求
1.防止盐卤输送管道结垢的装置，其特征在于包括冷却塔，反应罐、沉降装置、储卤装 置和稀释罐，其中冷却塔，反应罐、沉降装置依次连接，而储卤装置和稀释罐并排连接至沉 降桶。
2.防止盐卤输送管道结垢的方法，其特征在于包括以下的步骤(1)从矿区输出的卤水直接输入冷却塔冷却；(2)从冷却塔输出的卤水被输送到反应罐，在反应罐内卤水中的硫酸钙分子与石膏晶 种反应，附着在悬浮的石膏晶体上，卤水中的硫酸钙的饱和度降低；(3)从反应罐输出的卤水输入至沉降桶内，析出的硫酸钙沉淀经沉淀后，符合输卤要求 的上清液输送至储卤桶内，然后输送至企业进行后续加工；不符合输卤要求的上清液输送 至稀释罐内，加入淡水稀释、降低硫酸钙的过饱和度，或者加入纯碱，通过反应使碳酸钙沉 淀析出，降低卤水中硫酸钙的含量；所述的输卤要求是卤水的硫酸钙过饱和度的工程经验值控制在< 1. 01。
3.根据权利要求(3)所述的防止盐卤输送管道结垢的方法，其特征在于步骤O)中所 述石膏晶种的加入量控制在1. 5g/l左右、粒度限制在30-40 μ m。
4.根据权利要求1所述的防止盐卤输送管道结垢的方法，其特征在于步骤(1)中在冷 却塔内卤水被冷却至比环境温度高8-10°C。
全文摘要
本发明公开一种防止盐卤输送管道结垢的方法，其特征在于从矿区输出的卤水直接输入冷却塔冷却，从冷却塔输出的卤水输送到反应罐，在反应罐内卤水中的硫酸钙分子与石膏晶种反应，附着在悬浮的石膏晶体上，卤水中的硫酸钙的饱和度降低；从反应罐输出的卤水输入至沉降桶内，析出的硫酸钙沉淀经沉淀后，硫酸钙过饱和度的工程经验值≤1.02的上清液输送至储卤桶内，然后输送至企业进行后续加工；不符合输卤要求的上清液输送至稀释罐内，加入淡水稀释，或者加入纯碱，使钙离子以碳酸钙沉淀析出，降低卤水中硫酸钙的含量，进一步消除卤水中硫酸钙的过饱和度。解决了硫酸钙在输送管道上的结垢问题，提高了输卤管道的输卤能力和效率。
文档编号C01D5/16GK102060312SQ20101054409
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者刘正友, 张文广, 蒋海斌, 黄成 申请人:江苏井神盐化股份有限公司, 江苏省制盐工业研究所