一种脱氯淡盐水热法脱硝系统的制作方法

本实用新型涉及一种脱氯淡盐水脱硝技术，具体涉及一种离子膜电解法生产烧碱脱氯淡盐水热法脱硝系统，属于离子膜电解法制备烧碱技术领域。

背景技术：

氯碱工业是以盐/卤水为原料生产烧碱、氯气、氢气的基础原料工业。离子膜法是目前我国生产烧碱的主要方法。我国具有丰富的地下固体盐矿资源，盐矿水溶开采获得对氯化钠接近饱和的盐水(也称卤水)，其主要成分为氯化钠，浓度为300～315g/l，以该种卤水为原料离子膜电解生产烧碱工艺已经在我国广泛采用，被称为全卤制碱工艺。

卤水中除了含有大部分的氯化钠之外，同时还含有ca²⁺、mg²⁺、sr²⁺、ni³⁺、fe³⁺、so4^2-等杂质，其中so4^2-浓度约为3.5g/l。在卤水离子膜法生产烧碱过程中，首先需要进行卤水两次精制以除去ca²⁺、mg²⁺、sr²⁺、ni³⁺、fe³⁺等杂质。由于离子膜具有抵抗so4^2-的能力，所以允许有一定浓度的so4^2-存在，一般要求进槽精制盐水中so4^2-≤7g/l。但是，卤水中的so4^2-在离子膜电解系统中不断富集累积，当盐水中so4^2-浓度较高时，会阻碍cl^-放电且其自身会在阳极上放电，产生游离态氧和氧气，影响电解过程。为此，需要对出槽淡盐水进行脱硝处理，以降低盐水中so4^2-浓度，保持离子膜电解系统中的so4^2-的平衡。

对于离子膜法全卤制碱工艺，目前常用的脱硝方法有化学沉淀法、nf膜与冷冻联合法。其中，化学沉淀法是利用外加药剂如氯化钡或氯化钙，其与so4^2-反应以baso4或caso4形式沉淀析出而除去，但是，该方法对于so4^2-≥3.0g/l的卤水存在处理费用较高的问题；nf膜与冷冻联合法是利用nf膜对一、二价离子的选择性分离功能富集so4^2-，其中，纳滤浓水(富硝水)so4^2-可达到30～80g/l，nacl在200g/l左右，然后富硝水冷冻降温至-5℃～5℃，so4^2-以十水硫酸钠的形式结晶析出，从而达到脱硝目的，该工艺存在工艺流程繁杂且能耗高的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种流程简单、投资低且节能的脱氯淡盐水热法脱硝系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种脱氯淡盐水热法脱硝系统，其包括按照出水方向依次设置的板式换热器、第一管道混合器、第一纳滤处理单元、第二纳滤处理单元、热蒸发脱硝单元以及离心干燥单元；其中，所述第一纳滤处理单元包括第一纳滤装置，所述第二纳滤处理单元中设置有第二纳滤装置，以及所述热蒸发脱硝单元中包括mvr蒸发结晶器。

进一步地：所述第一纳滤处理单元还包括与第一管道混合器的出水相通的一级纳滤水槽，与一级纳滤水槽的出水相通的活性炭过滤器以及与活性炭过滤器的出水相通的第一保安过滤器，并且，所述第一保安过滤器的出水与第一纳滤装置的入水相通。

进一步地：所述第二纳滤处理单元还包括与第一纳滤装置处理产生的浓液相通的纳滤浓水槽以及与纳滤浓水槽的出水相通的第二保安过滤器，并且，所述第二保安过滤器的出水进入到第二纳滤装置中。

进一步地：所述热蒸发脱硝单元还包括依次设置于所述mvr蒸发结晶器前端的富硝液槽、第二管道混合器以及预热器，其中，所述富硝液槽的入水与第二纳滤装置的处理产生的富硝液相通，并且，所述预热器的出水进入到mvr蒸发结晶器中。

进一步地：所述离心干燥单元包括依次设置的增稠器、离心机以及干燥器，其中，所述增稠器的进料口与mvr蒸发结晶器的硝浆出口相通。

根据本实用新型的一个优选实施方式：所述系统还包括蒸发浓缩单元，并且，所述蒸发浓缩单元包括依次设置的贫硝液槽、第三管道混合器以及mvr蒸发浓缩装置，其中，所述贫硝液槽的入水与第一纳滤装置以及第二纳滤装置的贫硝液出水口相通。

进一步地：所述系统还包括第四管道混合器以及浓盐水槽，其中，所述第四管道混合器的入水口与mvr蒸发浓缩装置的浓盐水出口、mvr蒸发结晶器的硝母液出口以及精制盐水相通，且其出水进入到浓盐水槽中。

更进一步地：所述mvr蒸发结晶器与mvr蒸发浓缩装置共用蒸汽风机/蒸汽压缩机，所述mvr蒸发结晶器的蒸发料温为80℃-110℃。

进一步地：所述热法脱硝系统还可包括设置于板式换热器前端的淡盐水槽，并且所述板式换热器为钛板换热器。

优选的是：所述第一纳滤装置对so4^2-截留率为75％～85％，且第一纳滤装置4的回收率为70％～80％；所述第二纳滤装置对so4^2-截留率为85％～95％，且第二纳滤装置的回收率为55％-65％。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的脱硝系统采用蒸发结晶法脱除富硝水的硫酸钠，即，热法脱硝，并对硝浆离心脱水，湿硝干燥后获得元明粉产品。与富硝水的传统冷冻法分离硫酸钠，即冷冻脱硝相比，本实用新型的热法脱硝系统无需冷冻机组将将温度为30～45℃的富硝水降温至-5～5℃，降低了能耗。而且，相对于传统的冷冻法脱硝法需要通过冷冻结晶析出十水硫酸钠(芒硝)、芒硝增稠、芒硝离心脱水、芒硝热溶、热溶母液蒸发结晶析出硫酸钠、硫酸钠离心脱水、干燥后才能获得元明粉产品，本实用新型的热法脱硝系统仅仅需要通过蒸发结晶析硝、硝离心脱水、干燥后直接获得元明粉，具有工艺简单，投资低的特点。

附图说明

图1示出了本实用新型所述脱氯淡盐水热法脱硝系统的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的脱氯淡盐水热法脱硝系统包括按出水方向依次设置的板式换热器2、第一管道混合器3、第一纳滤处理单元4、第二纳滤处理单元5、热蒸发脱硝单元6以及离心干燥单元7。其中，所述热法脱硝系统还可包括设置于板式换热器2前端、以用于收集淡盐水的淡盐水槽1。所述板式换热器2可以是钛板换热器，其入水与出水分别与淡盐水槽1以及第一管道混合器3相通。经板式换热器2换热后的盐水在第一管道混合器3中将ph调节至4-5后进入第一纳滤处理单元4进行一级纳滤处理。

所述第一纳滤处理单元4包括依次设置的活性炭过滤器42、第一保安过滤器43以及第一纳滤装置45。此外，所述第一纳滤处理单元4还可包括用于收集第一管道混合器3的出水的一级纳滤水槽41。经第一管道混合器3调节ph值后的盐水可收集于一级纳滤水槽41中，并依次经过活性炭过滤器42、第一保安过滤器43的过滤处理后进入第一纳滤装置45中进行一级纳滤膜分离处理。其中，所述第一纳滤装置45中的纳滤膜对so4^2-截留率为75％～85％，且第一纳滤装置45的回收率控制在70％～80％，并且，所述纳滤膜可采用聚酰胺纳滤膜。此外，所述第一纳滤处理单元4还可包括设置于所述第一保安过滤器43以及第一纳滤装置45之间的第一纳滤高压泵44。经第一纳滤装置45膜分离处理后产生的浓液进入第二纳滤处理单元5进行二级纳滤处理。

所述第二纳滤处理单元5可包括依次设置的纳滤浓水槽51、第二保安过滤器52以及第二纳滤装置54。第一纳滤装置45处理产生的浓液可收集于纳滤浓水槽51中，并经过第二保安过滤器52的过滤处理后进入第二纳滤装置54中进行二级纳滤膜分离处理。其中，所述第二纳滤装置54中的纳滤膜对so4^2-截留率为85％～95％，且第二纳滤装置54的回收率控制在55％-65％，并且，所述纳滤膜可采用聚酰胺纳滤膜。此外，所述第二纳滤处理单元5还可包括设置于所述第二保安过滤器52以及第二纳滤装置54之间的第二纳滤高压泵53。经第二纳滤装置54膜分离处理后产生的富硝液可进入热蒸发脱硝单元6进行脱硝处理。

所述热蒸发脱硝单元6可包括依次设置的富硝液槽61、第二管道混合器62、预热器63以及mvr蒸发结晶器64，来自于第二纳滤装置54处理产生的富硝液可收集于富硝液槽61中，并经过第二管道混合器62将其ph值调节至8-9后进入预热器63预热升温，随后，预热器63的出水进入mvr蒸发结晶器64进行热蒸发脱硝处理。其中，所述mvr蒸发结晶器64可采用强制循环蒸发结晶器。经mvr蒸发结晶器64蒸发形成的硝浆可进入离心干燥单元7进行离心脱水处理。

所述离心干燥单元7可包括依次设置的增稠器71、离心机72以及干燥器73，其中，经mvr蒸发结晶器64蒸发形成的硝浆进入增稠器71进行浓集后进入离心机72进入离心分离，并经干燥器73干燥处理后即得元明粉(na2so4)。其中，所述离心机可采用双级活塞推料离心机。

根据本实用新型的一种实施方式，所述热法脱硝系统还可包括对第一纳滤处理单元4和第二纳滤处理单元5处理产生的贫硝液进行浓缩处理的蒸发浓缩单元8。所述蒸发浓缩单元8包括依次设置的贫硝液槽81、第三管道混合器82以及mvr蒸发浓缩装置83，其中，由第一纳滤处理单元4的第一纳滤装置45以及由第二纳滤处理单元5的第二纳滤装置54处理产生的贫硝液收集于贫硝液槽81中，并进入第三管道混合器82中将其ph调节至8-9后进入mvr蒸发浓缩装置83于100～115℃，常压或微正压下行蒸发浓缩处理得到浓盐水。特别地，在本实用新型中，所述mvr蒸发结晶器64可与mvr蒸发浓缩装置83共用蒸汽风机/蒸汽压缩机。

进一步地，本实用新型所述的热法脱硝系统还可包括第四管道混合器9以及浓盐水槽10，由mvr蒸发浓缩装置83蒸发浓缩得到的浓盐水进入第四管道混合器9中，并在此与由mvr蒸发结晶器64蒸发结晶过程中得到的硝母液以及由管路送来的精制盐水一起混合后进入浓盐水槽10中，并送去后续电解处理工序。此外，本实用新型所述的热法脱硝系统还包括设置于各处理设备间的连接管路以及提升泵。

利用本实用新型如上所述的热法脱硝系统对脱氯淡盐水进行脱硝处理的过程包括：

1)淡盐水槽1中的so4^2-浓度为7～9g/l、温度为50～60℃、naclo3浓度≤5g/l、nacl浓度为200±10g/l、ph为9～11、游离氯＜1×10^-6、ca²⁺+mg²⁺＜20ppb的脱氯淡盐水经泵提升进入板式换热器2中换热至35-45℃处理后进入第一管道混合器3，在此，淡盐水的ph值被调节至4-5；

2)第一管道混合器3中经ph调节处理后的淡盐水进入一级纳滤水槽41中，并经泵提升依次进入活性炭过滤器42、第一保安过滤器43的过滤处理后进入第一纳滤装置45中进行一级纳滤膜分离处理；其中，所述第一纳滤装置45中的纳滤膜对so4^2-截留率为75％～85％，且第一纳滤装置45的回收率控制在70％～80％；

3)第一纳滤装置45处理产生的浓液进入纳滤浓水槽51中，并经泵提升进入第二保安过滤器52进行过滤处理后进入第二纳滤装置54中进行二级纳滤膜分离处理；其中，所述第二纳滤装置54中的纳滤膜对so4^2-截留率为85％～95％，且第二纳滤装置54的回收率控制在55％-65％；

4)由第二纳滤装置4处理产生的so4^2-浓度≥50g/l的富硝液进入富硝液槽61中，并经泵提升进入第二管道混合器62中将ph值调节至8-10后经预热器63预热升温至80-110℃后进入mvr蒸发结晶器64于80-110℃下进行蒸发结晶处理，其中，所述mvr蒸发结晶器64的排料固液比为20-40％；

5)由mvr蒸发结晶器64处理产生的硝浆经泵提升后进入增稠器71进行浓集，随后依次经过离心机72离心脱水以及干燥器73干燥得到元明粉。

此外，上述热法脱硝系统还可包括以下处理步骤：第一纳滤装置45以及由第二纳滤装置54处理产生的贫硝液进入贫硝液槽81中混合，混合后的贫硝液中so4^2-浓度≤2g/l、nacl浓度为200±10g/l，并经泵提升进入第三管道混合器82中将其ph调节至8-9后进入mvr蒸发浓缩装置83于100～115℃，常压或微正压下进行蒸发浓缩处理。以及，由mvr蒸发浓缩装置83浓缩得到的nacl浓度为310±5g/l、so4^2-浓度≤5g/l，ph为8-9的浓盐水与由mvr蒸发结晶器64处理得到的nacl浓度300±5g/l、so4^2-浓度33～37g/l的硝母液以及由管路送来的精制盐水在第四管道混合器9中混合后进入浓盐水槽10中，送去后续电解处理工序。

本实用新型已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本实用新型权利要求的保护范围中。本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对本实用新型进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本实用新型所属领域的一般技术人员的理解相同。任何对此产品进行的修饰与改良，在专利范围或范畴内同类或相近物质的替代与使用，均属于本实用新型专利保护范围。