一次盐水精制制备的设计

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而在 pH 大于 9 的情况下,盐水中加入次氯酸钠 (或者氯水)水溶液,可以使盐水中的铵盐(或胺类) 物质转变为容易挥发的“单氯胺”,再用空气吹除,控 制盐水中“有效氯”含量为 5×10-4%~10×10-4%,以确 保盐水中的氨含量低于 1×10-4%。 2.2 饱和粗盐水的澄清
我们采用“浮上澄清法”。在初步去除了盐水中 的镁离子和有机杂质之后,从预处理器出来的夹带 着杂质的粗盐水经过加压泵增压至 0.15~0.25 MPa (G),在盐水喷射器 (文丘里混合器或称气液混合 器)中与压力为 0.45 MPa(G)的压缩空气混合后进 入“加压溶气槽”。“加压溶气槽”上部空间的压缩空 气循环管进入盐水喷射器的喉管部位,在这里与高 速流动的盐水充分接触并溶解于盐水之中。自“加压 溶气槽”底部出来以后,经过一个减压阀门(或者在 浮上澄清桶中间的凝聚反应室内减压释放),与来自 高位槽的凝聚剂三氯化铁溶液在管道中混合均匀, 同时进入浮上澄清桶。在浮上澄清桶中,粗盐水在离 开凝聚反应室前(在凝聚反应室中,氢氧化铁与氢氧 化镁沉淀物产生凝聚)由于突然的减压作用,大量的 气泡从盐水中释放出来;氢氧化铁、氢氧化镁等凝聚 沉淀物杂质颗粒被气泡所包围,附着了气泡的杂质 颗粒的“假比重”大大降低(低于盐水)。并且受到盐 水的浮力影响,使得这些杂质颗粒能够克服本身的 重力和液体的摩擦力,以一定的速度迅速向上浮起。 浮起的杂质颗粒在澄清桶的上部自动排出,经过中 上部的“浮泥”排出口被排出桶外。而较重的杂质颗 粒则下沉,从澄清桶的底部“沉泥斗”排出口排出。经 过澄清的盐水则由“折流圈”的导流作用下,从上部 “溢流口”流出;然后澄清盐水进入带有搅拌装置的 第二预处理器(或称后反应桶)。 2.3 饱和粗盐水中的钙离子去除
布的“菌帽结构”的出水管或者下部开有小孔的“排 管”,从“溶盐桶”的下部进入桶内,与盐层逆流接触 后上升溶解原盐成为粗饱和盐水,由“溶盐桶”上部 围绕整个边缘的溢流槽流出,前往曲径混合槽。饱和 粗盐水中氯化钠的浓度应该大于 315 g/L。“溶盐桶” 中饱和盐水液面上漂浮的杂草之类的杂物被铁制的 篦子阻挡得以除去。
本流程的特点是:1)低压过滤。HVM 管式膜液 体过滤器的过滤压力仅为 0.07~0.1MPa((G)。2)高 流通量、一次净化。3)自动返清洗连续过滤。4)体积 小、占地省。5)工艺过程控制自动化程度高。
1 原盐的溶化
原盐由盐仓库的皮带输送机 (可以采用移动式 或者铲车)送入计量料斗,然后再由固定式皮带输送 机送入具有一定高度的分配料斗,由上往下加入立 式钢制内衬橡胶的“溶盐桶”内。为了得到饱和盐水 溶液,必须维持“溶盐桶”中的盐层高度保持在 2.5 ~ 3.0 m,并且通过自动开关控制连锁固定式皮带输送 机的运行速度。经过预热的(如果预热器停用的话, 就动用蒸汽在溶盐桶中加热)温度为 50~60 ℃的“化 盐用水”(包括来自蒸发的碱性回收盐水、脱氯后的 淡盐水、压滤母液淡盐水、蒸汽冷凝液、氢气管道中 的冷凝液以及部分清水等混合水) 经过设有均匀分
第 25 卷第 6 期
赵慧伟:一次盐水精制制备的设计
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能使得反应达到碳酸钙沉淀的溶解度终点,一般碳 酸钠的过量应控制在 0.3~0.5 g/L,反应温度大于 40 ℃。在两个后反应器中,搅拌时间应该有 1 h,但 是搅拌不能太过剧烈。
3 饱和盐水的过滤
我们采用的 HVM“管式膜液体过滤器”(又称 “戈尔膜过滤器”),能够充分发挥微孔薄膜过滤的特 性,有较大的过滤速度,固液分离一次完成,得到几 乎没有固态物质的精制盐水;可以省却盐水精制过 程中的二次盐水过滤器,因此这是一种很有前途的 固液分离技术,也是国际先进的盐水处理技术。这种
比。为了制得饱和盐水,原盐的溶化和精制采用了 “热法化盐”的生产方式。
收 稿 日 期 :2011-05-10 作 者 简 介 : 赵 慧 伟 (1969- ), 女 , 从 事 化 工 设 计 二 十 多 年 , 多 次 参 与 烧 碱项目一次盐水设计,所参与的“上海烧碱及聚氯乙烯项目一期工 程”获得勘察设计协会颁发的二○○七年度化工行业优秀工 程 设 计 奖项目二等奖。
来自浮上澄清桶的饱和清盐水进入两个串联的 带有搅拌装置的第二预处理器 (或称后反应桶),在 第一个反应桶的底部,加入来自高位槽的碳酸钠溶 液,目的在于将饱和盐水中的钙离子得以清除。碳酸 钙结晶粒子的生成和沉降的速度相当慢,其完成的 程度取决于时间和过量的精制剂以及热法精制手 段。使用理论量的碳酸钠需要不停搅拌数小时,才
关键词:一次盐水单元流程;控制参数;主要设备
doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2011.06.015
中图分类号:TQ114.16.1
文献标志码:B
文章编号:1008-1267(2011)06-0041-03
Process and equipment design for first brine purification
设置一个“化盐用水”的配置系统;将来自各路 的回收盐水、淡盐水、蒸汽冷凝液、工业上水等混合 水汇集在一起。用“溶盐桶给料泵”(出口带有一个温 度控制的蒸汽与淡盐水混合器)压送至“溶盐桶”的 底部。而沉积在“溶盐桶”底部的不溶物,则定期从 “溶盐桶”侧面的“出泥孔”清除掉。
在原盐溶化时,盐水的浓度、原盐的溶解速度与 “溶盐桶”内原盐层的高度、“溶盐用水”的温度成正
CIM 过滤膜基本上都是多孔聚四氟乙烯,它的过滤 和反清洗压力很低,因此过滤能力是一般“膜”的 5 ~ 10 倍,并且具有能耗低、使用成本低、寿命长、维 修费用少等特点。
4 饱和盐水中硫酸根的去除
常见的脱除硫酸根的方法主要有化学法 (包括 钙盐法和钡盐法)和“纳米膜法”(又称 SRS 膜法), “纳米膜法”脱除硫酸根是近年来国外(加拿大凯密 迪公司 Schematics Company)开发出来的新技术。实 际上也是一种“管式微孔薄膜”液体渗透过滤方法, 在管式过滤装置上有一层 NF 膜,它可以有效地从 盐水溶液的单价阴离子(如 Cl-)中分离出多价阴离 子(如 SO24-);换句话说,这种膜可以在氯化钠的盐水 中将硫酸根分离出来。在所有的浓度较高的氯化物 盐水溶液和硫酸盐溶液中,NF 膜对硫酸盐的排斥率 很高,可以达到 98 %以上;而 NF 膜对于氯化物盐 类的排斥率很低。NF 膜并不排斥氯化钠溶液,因此 大部分进料盐水能够通过 NF 膜渗透入精盐水中; 而硫酸盐被排斥在 NF 膜之外,不让通过,因此被分 离了出来,实现了脱除硫酸根的目的。
ZHAO Hui-wei
(Lengthwise Engineering & Consulting Co., Ltd. Shanghai (CTCE Shanghai Subsidiary), Shanghai 200223, China) Abstract: This article presents process flow, control parameters and major equipment of the first brine
第 25 卷第 6 期 2011 年 11 月
天津化工 Tianjin Chemical Industry
Vol.25 No.6 Nov.2011
一次盐水精制制备的设计
赵慧伟 (上海纬纵化工工程咨询有限公司(天津市化工设计院上海分院),上海 200233)
摘要:本文介绍在工程项目设计中,一次盐水精制单元流程,控制参数,主要设备。
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天津化工
2011 年 11 月
流程图之一
A “纳米膜”过滤器;B 淡盐水配水槽; C 盐水“给料泵”;D “溶盐桶”;
E 前反应桶;F 加压泵; G 汽水混合器;H 曲径混合槽
来自“脱氯”后的淡盐水
去加压溶气罐
各路“淡盐水”、回收盐水 各路“淡盐水”、回收盐水
蒸汽ຫໍສະໝຸດ Baidu
A
G
H
B
C
D
E
F
流程图之二
I 加压“溶气槽”; J 浮上澄清桶;K 后反应桶;L 后反应桶;M 盐水“中间槽”;N 过滤器“进料泵”;O “渣浆桶”; P “盐泥泵”;Q 空气与水混合器;R “戈尔膜”过 滤器
“SRS 全膜分离技术”优越性在于操作运行费用 少、盐水回收率高、操作和维护简便、安装方便和具 有降低盐和化学品成本的潜在优势等。但是一次性 的投资费用比较高,还有含硫酸钠浓度相当高的废 液产生(就是未能通过 NF 膜的浓缩废盐水)。
“SRS 全膜分离法”的工艺流程: 来自淡盐水脱氯工序的经过脱氯处理淡盐水进 入预处理器,采用活性炭对淡盐水中的微量“游离 氯”进行吸附处理,严格控制 pH=4.5,温度为 45 ℃。 然后用盐水“给料泵”(对于盐水浓度为 200 g/L 的
2 饱和粗盐水的初步精制和澄清
从轮流使用的两个“溶盐桶”上部“溢流”出来的 饱和粗盐水进入(钢衬橡胶或者内衬防腐涂料)曲径 混合槽(或称折流槽)。在曲径混合槽中,饱和粗盐水 流经一定数量的迷宫式曲径,与加入曲径混合槽的 来自高位槽的氢氧化钠溶液、次氯酸钠溶液(也可以 用未脱氯的淡盐水或者氯水)相混合,流入带有搅拌 装置的预处理器(或称前反应桶)。 2.1 饱和粗盐水中“镁离子”和有机杂质的去除
purification unit in the engineering project design. Key words: process flow of first brine purification; control parameter; major equipment
本文介绍的一次盐水精制工艺流程已成功运用 于上海烧碱和聚氯乙烯项目一期工程;新浦化学(泰 兴)有限公司 16.5 万 t/a 烧碱扩建项目;上海天原集 团华胜化工有限公司 15 万 t/a 烧碱技术改造项目。 工艺流程图见图 1。
淡盐水,泵的扬程可达 335 m;一般来说,盐水浓度 越高,膜的渗透压力越大)将盐水送入“一级 SRS 膜 分离管”的套管夹层进行分离提纯(依据处理的盐水 流量,一级分离管数量选择为偶数,如 4 根管)。经过 一级分离过滤提纯的盐水(硫酸根含量大为减少)从 内套管中出来,则进入“二级 SRS 膜分离管”的套管 夹层继续进行分离提纯,这时的二级分离管数量已 经减半(如 2 根管)。经过二级分离过滤的盐水从内 套管中出来,进入“三级 SRS 膜分离管”的套管夹层 再度进行分离提纯,这时分离管数量又减半(如 1 根 管),经过三级分离过滤的盐水从内套管中出来,流 入“淡盐水贮槽”,再用“淡盐水泵”送到“淡盐水配置 槽”,供给原盐的溶化之用。
各级 SRS 膜分离管的套管夹层中含一定浓度 无法通过 NF 膜的硫酸钠,经过反冲汇集在一起,成 为浓度在 85~100 g/L 的硫酸钠废液,可以进行冷冻 脱硝回收;但是废液排放量小,可以直接排放进入污 水下水道,去污水处理站。
5 “盐泥”的压滤
“盐泥”的来源有:淡盐水脱除硫酸根的澄清槽 排出的含有硫酸钡的渣浆;饱和盐水中脱除“镁离 子”的浮上澄清桶排出的含有氢氧化镁、氢氧化铁的 渣浆;饱和盐水中脱除钙离子的“戈尔膜过滤器”排 出的含有碳酸钙的渣浆。汇集到“渣浆池”中的各路 “盐泥浆”用“盐泥泵”送入“盐泥压滤机”中。用“自动 板框压滤机”经过压滤、水洗,回收“盐泥”中的原盐, 并且得到体积较小、含水较低的便于处理的“泥饼”。
去精盐水贮槽
Q
压缩空气
R
碳酸钠
亚硫酸钠
I
加三氯化铁 J
K
L
M
N OP
图 1 工艺流程图
按照设计的要求,盐水在“溶盐桶”中的停留时 间不应该少于 30 min,每平方米“溶盐桶”的截面积, 每小时的生产能力约为 10~15 m3 饱和粗盐水。“化 盐温度”控制在 50~60 ℃。
原盐的溶化所用的“溶盐桶”也可以采用“地下 槽”的形式,使得原盐进入“溶盐桶”方便了许多,可 以用铲车直接将原盐倒入其中。“化盐用水”同样可 以由配置系统经过蒸汽加温以后,送入“溶盐桶”的 底部。但是这给“溶盐桶”的定期清理“盐泥杂质”带 来困难。适用于原盐质量比较好的单位。
在曲径混合槽与预处理器中,加入盐水中的“氢 氧化钠”与“镁离子”发生反应生成了氢氧化镁“絮片 状”沉淀。实验证明:在 pH=8 的时候,镁离子才开始与 氢氧根反应;pH=10.5~11.5 时反应能够迅速完成,形成
胶状絮凝物。而“氢氧化钠”溶液的过量为 0.05~0.1 g/L 时,盐水中含镁离子为 1.2mg/L,相当于 1.0×10-4%; 因此氢氧化钠的过量控制(过碱量)应在 0.1 g/L 左 右。
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