一种离子膜电解溴化钠生产溴素和烧碱的装置的制作方法

1.本实用新型涉及电解溴化钠技术领域，具体涉及一种离子膜电解溴化钠生产溴素和烧碱的装置。


背景技术：

2.目前，利用溴化钠生产溴素普遍采用氯气氧化并蒸馏提溴的工艺，反应式为：2nabr+cl2→
2nacl+br2，该工艺生产需要消耗大量的氯气，氯气的储存和使用带来了很大的安全隐患，同时该反应也产生大量酸性的高盐废水，后期处理困难，同时废水处理带来生产成本的大大增加，传统方法用氯气氧化溴化钠蒸馏提溴面临着巨大的环保压力。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种离子膜电解溴化钠生产溴素和烧碱的装置，操作安全，对环境污染小，省去了后期处理废水的成本。
4.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：
5.一种离子膜电解溴化钠生产溴素和烧碱的装置，包括离子膜电解槽，所述离子膜电解槽的阳极室通过上部的第一溢流管道连接有蒸溴塔，所述离子膜电解槽的阴极室通过上部的第二溢流管道连接有氢气分离器，所述氢气分离器通过管道连通有烧碱循环罐；
6.所述蒸溴塔的顶部气相出口通过管道连通至溴素冷凝器，所述溴素冷凝器的底部液相出口连通有分离瓶，所述分离瓶的底部液相出口连通至溴素储罐，所述分离瓶的顶部液相出口连通至所述蒸溴塔，所述溴素储罐和所述分离瓶的顶部气相出口分别通过管道连通至不凝气洗涤塔。
7.作为改进的技术方案，所述不凝气洗涤塔通过管道连通至所述离子膜电解槽的阳极室的下部，所述不凝气洗涤塔的顶部通过管道连通至精制溴化钠储罐。
8.作为改进的技术方案，所述蒸溴塔的底部通过管道连通有稀液罐，所述稀液罐通过管道连通至溴化钠配制罐，所述溴化钠配制罐通过管道连通至所述精制溴化钠储罐。
9.作为改进的技术方案，所述溴化钠配制罐和所述精制溴化钠储罐之间设有离子交换树脂塔。
10.作为改进的技术方案，所述蒸溴塔与所述稀液罐的连接管道、所述分离瓶与所述蒸溴塔的连接管道以及所述离子膜电解槽与所述蒸溴塔的连接管道上均设有u型水封结构。
11.作为改进的技术方案，所述烧碱循环罐通过烧碱循环泵分别连通至所述离子膜电解槽的阴极室的下部和烧碱储罐。
12.作为优选的技术方案，所述第一溢流管道伸入所述蒸溴塔的内部且设有若干喷淋头。
13.作为优选的技术方案，所述氢气分离器的顶部连接有氢气回收罐。
14.由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
15.本实用新型的一种离子膜电解溴化钠生产溴素和烧碱的装置，包括离子膜电解槽，所述离子膜电解槽的阳极室通过上部的第一溢流管道连接有蒸溴塔，所述离子膜电解槽的阴极室通过上部的第二溢流管道连接有氢气分离器，所述氢气分离器通过管道连通有烧碱循环罐；所述蒸溴塔的顶部气相出口通过管道连通至溴素冷凝器，所述溴素冷凝器的底部液相出口连通有分离瓶，所述分离瓶的底部液相出口连通至溴素储罐，所述分离瓶的顶部液相出口连通至所述蒸溴塔，所述溴素储罐和所述分离瓶的顶部气相出口分别通过管道连通至不凝气洗涤塔。溴化钠溶液在离子膜电解槽中电解生成溴素、烧碱与氢气，溴素经蒸溴塔蒸出后冷凝提纯，烧碱则可以循环作为阴极液使用，也可以存储后外销，整个过程操作安全，同时不会产生酸性的废水，省去了后期废水处理的烦恼，原料可以被充分的利用，提高了产率，节约了成本。
16.本实用新型的不凝气洗涤塔通过管道连通至所述离子膜电解槽的阳极室的下部，所述不凝气洗涤塔的顶部通过管道连通至精制溴化钠储罐。不凝气洗涤塔冷凝的液体可以通入电解槽进行重新电解回用，避免了未捕捉到的溴素的浪费，提高了收率。
17.所述蒸溴塔的底部通过管道连通有稀液罐，所述稀液罐通过管道连通至溴化钠配制罐，所述溴化钠配制罐通过管道连通至所述精制溴化钠储罐。通过将蒸溴塔塔底未充分蒸出溴素的蒸余液通过重新配制溴化钠的方式进行回用，大大提高了原料的利用率，同时省去了后期蒸余液处理的困难。
18.所述溴化钠配制罐和所述精制溴化钠储罐之间设有离子交换树脂塔。将溴化钠溶液打入离子交换树脂塔进行交换吸附除去溴化钠溶液中的钙镁离子后进入精盐水罐，提高了溴素产品的纯度。
19.所述蒸溴塔与所述稀液罐的连接管道、所述分离瓶与所述蒸溴塔的连接管道以及所述离子膜电解槽与所述蒸溴塔的连接管道上均设有u型水封结构。u型水封结构可以减少溴素及其溴蒸汽在管道中流动时的挥发，避免了产品的浪费，同时降低了溴素爆炸的安全隐患。
20.所述烧碱循环罐通过烧碱循环泵分别连通至所述离子膜电解槽的阴极室的下部和烧碱储罐。向烧碱循环罐内加一定量无离子水调整烧碱溶液的浓度符合要求后，流回离子膜电解槽的阴极室进行重新利用。
21.所述第一溢流管道伸入所述蒸溴塔的内部且设有若干喷淋头。使进入蒸溴塔的物料分散均匀，通过蒸汽的加热使其中的溴素以蒸汽的方式被充分蒸出，提高了产率。
22.所述氢气分离器的顶部连接有氢气回收罐。通过对氢气进行吸收，可以对氢气进行重新利用，同时也避免了对环境造成污染以及氢气遇明火产生爆炸的风险。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
24.图1是本实用新型实施例的结构示意图；
25.图2是图1中分离瓶的结构示意图；
26.其中：1、离子膜电解槽；2、阳极室；3、第一溢流管道；4、蒸溴塔；5、阴极室；6、第二溢流管道；7、氢气分离器；8、烧碱循环罐；9、溴素冷凝器；10、分离瓶；11、溴素储罐；12、不凝
气洗涤塔；13、精制溴化钠储罐；14、稀液罐；15、溴化钠配制罐；16、离子交换树脂塔；17、u型水封结构；18、烧碱循环泵；19、烧碱储罐；20、喷淋头；21、氢气回收罐；22、蒸汽；23、工艺水；24、底部液相出口；25、顶部液相出口。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。
28.如图1-2所示，一种离子膜电解溴化钠生产溴素和烧碱的装置，包括离子膜电解槽1，所述离子膜电解槽1的阳极室2通过上部的第一溢流管道3连接有蒸溴塔4，蒸溴塔4的底部连通有蒸汽22进行加热，所述离子膜电解槽1的阴极室5通过上部的第二溢流管道6连接有氢气分离器7，所述氢气分离器7通过管道连通有烧碱循环罐8；所述蒸溴塔4的顶部气相出口通过管道连通至溴素冷凝器9，所述溴素冷凝器9的底部液相出口24连通有分离瓶10，所述分离瓶10的底部液相出口24连通至溴素储罐11，所述分离瓶10的顶部液相出口25连通至所述蒸溴塔4，所述溴素储罐11和所述分离瓶10的顶部气相出口分别通过管道连通至不凝气洗涤塔12。溴化钠溶液在离子膜电解槽1中电解生成溴素、烧碱与氢气，溴素经蒸溴塔4蒸出后冷凝提纯，烧碱则可以循环作为阴极液使用，也可以存储后外销，整个过程操作安全，同时不会产生酸性的废水，省去了后期废水处理的烦恼，原料可以被充分的利用，提高了产率，节约了成本。
29.所述分离瓶10的底部液相出口24连通至所述溴素储罐11，底部液相出口24通过上部的气压平衡管和下部的进液管实现溴素的自由流出，所述溴分离瓶10的顶部液相出口25连通至所述蒸溴塔4，所述分离瓶10的顶部气相出口通过管道连通至所述不凝气洗涤塔12。蒸溴塔4蒸出的水蒸气和溴蒸汽22经溴素冷凝器9的冷凝后成为液态的水和溴素进入分离瓶10并最终成为上层溴水加下层溴素的结构，下层的溴素直接进入溴素储罐11，上层的溴水则进入蒸溴塔4重新蒸馏，保证了溴素的纯度同时避免了资源的浪费。
30.不凝气洗涤塔12通过管道连通至所述离子膜电解槽1的阳极室2的下部，所述不凝气洗涤塔12的顶部通过管道连通至精制溴化钠储罐13。不凝气洗涤塔12冷凝的液体可以通入电解槽进行重新电解回用，避免了未捕捉到的溴素的浪费，提高了收率。
31.所述蒸溴塔4的底部通过管道连通有稀液罐14，所述稀液罐14通过管道连通至溴化钠配制罐15，所述溴化钠配制罐15通过管道连通至所述精制溴化钠储罐13。通过将蒸溴塔4塔底未充分蒸出溴素的蒸余液通过重新配制溴化钠的方式进行回用，大大提高了原料的利用率，同时省去了后期蒸余液处理的困难。
32.所述溴化钠配制罐15和所述精制溴化钠储罐13之间设有离子交换树脂塔16。将溴化钠溶液打入离子交换树脂塔16进行交换吸附除去溴化钠溶液中的钙镁离子后进入精盐水罐，提高了溴素产品的纯度。
33.所述蒸溴塔4与所述稀液罐14的连接管道、所述分离瓶10与所述蒸溴塔4的连接管道以及所述离子膜电解槽1与所述蒸溴塔4的连接管道上均设有u型水封结构17。u型水封结构17可以减少溴素及其溴蒸汽22在管道中流动时的挥发，避免了产品的浪费，同时降低了溴素爆炸的安全隐患。
34.所述烧碱循环罐8通过烧碱循环泵18分别连通至所述离子膜电解槽1的阴极室5的下部和烧碱储罐19。烧碱循环罐8连通有工艺水23，通过加入一定量工艺水23调整烧碱溶液
的浓度符合要求后，流回离子膜电解槽1的阴极室5进行重新利用。
35.所述第一溢流管道3伸入所述蒸溴塔4的内部且设有若干喷淋头20。使进入蒸溴塔4的物料分散均匀，通过蒸汽22的加热使其中的溴素以蒸汽22的方式被充分蒸出，提高了产率。
36.所述氢气分离器7的顶部连接有氢气回收罐21。通过对氢气进行吸收，可以对氢气进行重新利用，同时也避免了对环境造成污染以及氢气遇明火产生爆炸的风险。
37.本实用新型的工作原理：
38.1.溴化钠溶液的配制
39.在溴化钠配制罐15中用水将固体溴化钠溶解制得浓度符合生产要求的溴化钠溶液(溴化钠浓度为40％左右)，溴化钠溶液的浓度过高，溴化钠会在管道内结晶堵塞管道，溴化钠浓度过低，溴化钠溶液的导电性变弱，导致电解槽电压升高，增加生产的电耗。
40.2.溴化钠溶液的精制
41.将溴化钠溶液打入离子交换树脂塔16进行交换吸附除去溴化钠溶液中的钙镁离子后进入精制溴化钠储罐13。
42.3.精制溴化钠溶液的电解
43.阳极液流程：将精制溴化钠储罐13内的溴化钠溶液用泵以一定的流量送入离子膜电解槽1的阳极室2中，溴化钠溶液由阳极室2的底部进入，阳极室2中的溴化钠溶液被电解生成溴素。
44.阴极液流程：在烧碱循环罐8内配制一定浓度的质量指标满足要求的氢氧化钠溶液，将氢氧化钠循环槽中的氢氧化钠溶液用泵以一定的流量送入离子膜电解槽1的阴极室5中，氢氧化钠溶液由阴极室5的底部进入，阴极室5中水发生电解产生的氢气与氢氧根离子，氢氧根离子与由阳极室2通过离子膜透过的钠离子结合生成氢氧化钠。阴极室5产生的烧碱由阴极室5的顶部溢流出离子膜电解槽1，溢流出离子膜电解槽1的阴极液与氢气在氢气分离器7中分离，向氢气分离器7中的溶液内加一定量无离子水调整氢氧化钠溶液的浓度符合要求后，流回烧碱循环罐8内循环使用，同时也可以将多余的烧碱打入烧碱储罐19内备用。
45.4.阳极液的蒸馏提溴：产生的溴素随阳极液由阳极室2的顶部溢流出离子膜电解槽1，溢流出离子膜电解槽1的阳极液由蒸溴塔4的上部进入蒸溴塔4，经过喷淋通过填料层借助重力自上而下，被由蒸溴塔4底部由下而上的蒸汽22加热，阳极液中溴素变成气态由塔顶排出进入溴素冷凝器9，蒸出溴素的电解液到蒸溴塔4底成为稀溴化钠溶液排至稀液罐14；由蒸溴塔4顶排出的夹带溴蒸汽22的水蒸气进入溴素冷凝器9，在溴素冷凝器9中由蒸溴塔4蒸出的水蒸气、溴蒸汽22被冷凝成液态形成水与溴素的混合物流入分离瓶10，在分离瓶10中实现溴素与溴水的分离，溴素进入溴素贮罐，溴水经过水封进入蒸溴塔4；由溴素冷凝器9排出的不凝性气体经过洗涤后排空。蒸溴塔4塔底的蒸余液靠位差进入稀液罐14，用泵打入溴化钠配制罐15用于溴化钠溶液的配制。
46.应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。