氯化钠与硫酸钠混合废杂盐溶液分离精制生产系统的制作方法

文档序号:29101754发布日期:2022-03-02 04:39阅读:324来源:国知局

1.本实用新型涉及一种废杂盐处理系统,尤其涉及一种氯化钠与硫酸钠混合废杂盐溶液分离精制生产系统,属于环境保护资源循环再生利用技术领域。


背景技术:

2.大部分化工生产过程的末端水处理工序会产生大量的废杂盐,由于废杂盐中的成分比较复杂,且含有少量杂质,所以大部分废杂盐当做固体废弃物处理。这些废杂盐中以含氯化钠、硫酸钠的废杂盐为主,据统计,含氯化钠、硫酸钠的废杂盐占比超过50%。随着环境保护力度加大,原始的排海和填埋处理方式由于对环境的污染太大而基本终止,废杂盐的处理成为亟待解决的问题,其中如何高效稳定地实现废杂盐中盐分的分离精制生产是关键。
3.当前含氯化钠、硫酸钠的废杂盐的回收过程中一般采用焚烧+除杂+蒸发结晶的工艺,单一的处理工艺有一定的适用性,只能针对单一比例的废杂盐进行处理,但废杂盐的来源(化工、医药、农药、造纸等多个行业)比较广泛,甚至是同一行业的废杂盐中盐含量、成分也不一致。目前废杂盐处理的方法包括:

高温处理法:通过高温处理将单一的废杂盐或杂质含量较低的废杂盐进行高温分解,去除有机物,例如公开号为cn207222538u的中国实用新型专利,采用高温热解的方法去除工业废盐渣中的有机物质,但能耗高,设备易腐蚀,维护成本高。
4.②
微波处理法:利用微波装置去除废盐中的有机物,得到可利用的盐,例如公开号为cn111847480a的中国实用新型专利申请,利用微波热解处理氯化钠废盐,但微波处理的费用较高,且处理物料必须是含有可热解的单一盐,对于复杂的废杂盐并不适用。
5.③
化学处理法:利用化学反应或吸附、萃取技术去除废杂盐中含有的杂质,从而得到纯盐,例如公开号为cn110642270a的中国实用新型专利申请,利用氧化、吸附去除废盐中的有机杂质,从而得到氯化钠的产品,但化学处理需要添加新的物质进入废杂盐中,处理废杂盐过程中产生了二次固废,且工艺的实用性较小。
6.综上所述,目前现存的废盐处理工艺普遍存在能耗高、适用性低、维护成本高,精盐产品质量低,存在二次固废处理的难题。


技术实现要素:

7.本实用新型的目的在于,克服现有技术中存在的问题,提供一种氯化钠与硫酸钠混合废杂盐溶液分离精制生产系统,对于氯化钠与硫酸钠相互的比例适应范围很大,可以分别得到高纯度的氯化钠与硫酸钠盐,且能耗低,为工业废杂盐循环利用提供新方法和新途径。
8.为解决以上技术问题,本实用新型的氯化钠与硫酸钠混合废杂盐溶液分离精制生产系统,包括与前处理工段相连的冷冻进料池,所述冷冻进料池的出口与冷冻进料泵的入口相连,冷冻进料泵的出口与冷冻结晶器的入口相连,冷冻结晶器的出料口与冷冻出料泵
的入口相连,冷冻出料泵的出口与冷冻稠厚罐的入口相连,冷冻稠厚罐的底部出口与冷冻离心机的入口相连,冷冻离心机的母液出口与冷冻母液罐的入口相连,冷冻母液罐的出口与冷冻母液泵的入口相连,冷冻母液泵的出口与冷冻母液管相连;所述冷冻母液管的出口一与所述冷冻结晶器的回流口相连;所述冷冻离心机的固相出口通过芒硝管与热熔罐的入口相连,热熔罐的溢流出口通过热熔循环泵与热熔换热器的管程入口相连,热熔换热器的管程出口通过热熔循环液管与所述热熔罐的循环口相连;所述热熔罐的底部出口通过热熔出料泵与硫酸钠蒸发结晶单元相连;所述冷冻母液管的出口二与纳滤膜的入口相连,纳滤膜的产水出口与氯化钠蒸发结晶单元相连,纳滤膜的浓水出口与所述冷冻进料池相连;所述冷冻母液管的出口三与杂盐蒸发结晶单元相连。
9.作为本实用新型的改进,所述硫酸钠蒸发结晶单元包括硫酸钠结晶器,所述热熔出料泵的出口通过热熔出料管与所述硫酸钠结晶器的盐腿上部入口相连,所述硫酸钠结晶器的盐腿下部出口通过硫酸钠出料泵与硫酸钠稠厚罐的入口相连,硫酸钠稠厚罐的底部出口与硫酸钠离心机的入口相连,所述硫酸钠离心机的固相出口与硫酸钠盐出料管相连;所述硫酸钠离心机的液相出口与硫酸钠母液罐的入口相连,硫酸钠母液罐的出口通过硫酸钠母液泵及硫酸钠母液管与硫酸钠循环管相连,硫酸钠循环管的上端与所述硫酸钠结晶器的循环出口相连,所述硫酸钠循环管的下端通过硫酸钠循环泵与硫酸钠加热器的管程入口相连,硫酸钠加热器的管程出口与所述硫酸钠加热器的循环入口相连;所述硫酸钠母液泵的出口还通过硫酸钠母液外排管与所述冷冻进料池的入口相连。
10.作为本实用新型的进一步改进,所述硫酸钠加热器的顶部排气口通过硫酸钠二次蒸汽管与硫酸钠蒸汽压缩机的蒸汽入口相连,硫酸钠蒸汽压缩机的蒸汽出口与所述硫酸钠加热器的壳程入口相连,所述硫酸钠加热器的壳程出口与硫酸钠冷凝水罐相连;所述硫酸钠冷凝水罐的出口通过硫酸钠冷凝水泵与硫酸钠冷凝水管相连,所述硫酸钠冷凝水管与所述硫酸钠蒸汽压缩机的出口相连。
11.相对于现有技术,本实用新型取得了以下有益效果:1、本系统经前处理去杂后,进入冷冻进料池的最大浓度差可以为硫酸钠含量:氯化钠含量=1:4~3:1,即最高浓度差为氯化钠浓度是硫酸钠浓度的四倍,或硫酸钠浓度是氯化钠浓度的三倍,在氯化钠与硫酸钠浓度差很大的范围内,均可以实现分离氯化钠、硫酸钠且均达到工业精制盐品质以得到二次利用的目的,且能耗低。
12.2、利用氯化钠、硫酸钠结晶温度的差异,选择性地利用蒸发结晶+冷冻结晶相结合实现氯化钠、硫酸钠的分离,产出符合工业生产再循环需要的合格氯化钠、硫酸钠产品,其中硫酸钠产品达到工业无水硫酸钠《gb/t6009-2014》i类一等品标准,可直接作为工业原料再次使用,具有极大的经济效益和环保效益。
13.3、通过蒸发结晶、冷冻系统等实现了氯化钠+硫酸钠的废杂盐的资源回收利用,打破了现有固废处理企业仅可处理单一盐的困境,提高了固体废杂盐的资源回收效率,并实现了废杂盐的资源循环利用再生。
附图说明
14.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明,附图仅提供参考与说明用,非用以限制本实用新型。
15.图1为本实用新型中冷冻系统及热熔系统的流程图;
16.图2为本实用新型中硫酸钠蒸发结晶单元的流程图。
17.图中:17.冷冻进料池;18.冷冻结晶器;19.冷冻换热器;20.冷冻稠厚罐;21.冷冻离心机;22.冷冻母液罐;23.热熔罐;24.热熔换热器;25.热熔冷凝水罐;26.硫酸钠加热器;27.硫酸钠结晶器;28.硫酸钠冷凝水罐;29.硫酸钠稠厚罐;30.硫酸钠离心机;31.硫酸钠母液罐;32.硫酸钠积液罐;33.硫酸钠蒸汽压缩机;b10.冷冻进料泵;b11.冷冻循环泵;b12.冷冻出料泵;b13.冷冻母液泵;b14.热熔循环泵;b15.热熔出料泵;b16.热熔冷凝水泵;b17.硫酸钠循环泵;b18.硫酸钠冷凝水泵;b19.硫酸钠出料泵;b20.硫酸钠母液泵;b21.硫酸钠积液泵;g21.生蒸汽管;g25.进料管;g30.冷冻进料管;g31.冷冻出料管;g32.冷冻母液管;g33.芒硝管;g34.冷冻液进管;g35.冷冻液出管;g36.热熔循环液管;g37.热熔出料管;g38.热熔冷凝水管;g39.硫酸钠出料管;g40.硫酸钠母液管;g41.硫酸钠母液外排管;g42.硫酸钠二次蒸汽管;g43.硫酸钠压缩机出汽管;g44.硫酸钠不凝气管;g45.硫酸钠冷凝水管;g46.硫酸钠积液管;g47.硫酸钠盐出料管;g48.硫酸钠积液输出管;g50.浓水回流管;g51.产水输出管。
具体实施方式
18.如图1、图2所示,本实用新型氯化钠与硫酸钠混合废杂盐溶液分离精制生产系统包括与前处理工段相连的冷冻进料池17,进料管g25与冷冻进料池17的入口相连,冷冻进料池17的出口与冷冻进料泵b10的入口相连,冷冻进料泵b10的出口通过冷冻进料管g30与冷冻结晶器18的入口相连,冷冻结晶器18的出料口与冷冻出料泵b12的入口相连,冷冻出料泵b12的出口通过冷冻出料管g31与冷冻稠厚罐20的入口相连,冷冻稠厚罐20的底部出口与冷冻离心机21的入口相连,冷冻离心机21的母液出口与冷冻母液罐22的入口相连,冷冻母液罐22的出口与冷冻母液泵b13的入口相连,冷冻母液泵b13的出口与冷冻母液管g32相连。
19.冷冻离心机21的固相出口通过芒硝管g33与热熔罐23的入口相连,热熔罐23的溢流出口通过热熔循环泵b14与热熔换热器24的管程入口相连,热熔换热器24的管程出口通过热熔循环液管g36与热熔罐23的循环口相连;热熔换热器24的壳程入口与生蒸汽管g21相连,热熔换热器24的壳程出口与热熔冷凝水罐25的入口相连,热熔冷凝水罐25的出口与热熔冷凝水泵b16的入口相连,热熔冷凝水泵b16的出口通过热熔冷凝水管g38输出。热熔系统的热源为生蒸汽,采用外循环强制式加热器,无需外加水,降低硫酸钠mvr蒸发结晶单元的处理量,降低能耗。
20.热熔罐23的底部出口通过热熔出料泵b15与硫酸钠蒸发结晶单元相连,硫酸钠蒸发结晶单元包括硫酸钠结晶器27,热熔出料泵b15的出口通过热熔出料管g37与硫酸钠结晶器27的盐腿上部入口相连,硫酸钠结晶器27的盐腿下部出口通过硫酸钠出料泵b19与硫酸钠稠厚罐29的入口相连,硫酸钠稠厚罐29的底部出口与硫酸钠离心机30的入口相连,硫酸钠离心机30的固相出口与硫酸钠盐出料管g47相连;硫酸钠离心机30的液相出口与硫酸钠母液罐31的入口相连,硫酸钠母液罐31的出口通过硫酸钠母液泵b20及硫酸钠母液管g40与硫酸钠循环管相连,硫酸钠循环管的上端与硫酸钠结晶器27的循环出口相连,硫酸钠循环管的下端通过硫酸钠循环泵b17与硫酸钠加热器26的管程入口相连,硫酸钠加热器26的管程出口与硫酸钠加热器26的循环入口相连;硫酸钠母液泵b20的出口还通过硫酸钠母液外
排管g41与冷冻进料池17的入口相连。硫酸钠加热器26的管程上部通过硫酸钠不凝气管g44与抽真空系统相连。
21.硫酸钠加热器26的顶部排气口通过硫酸钠二次蒸汽管g42与硫酸钠蒸汽压缩机33的蒸汽入口相连,硫酸钠蒸汽压缩机33的蒸汽出口与硫酸钠加热器26的壳程入口相连,硫酸钠加热器26的壳程出口与硫酸钠冷凝水罐28相连;硫酸钠冷凝水罐28的出口通过硫酸钠冷凝水泵b18与硫酸钠冷凝水管g45相连,硫酸钠冷凝水管g45与硫酸钠蒸汽压缩机33的出口相连。
22.冷冻进料池17中的氯化钠与硫酸钠混合溶液由冷冻进料泵b10抽出并送入冷冻结晶器18中冷冻结晶,冷冻结晶器18的上部溢流由冷冻循环泵b11送入冷冻换热器19的管程,冷冻换热器19的冷源为冷冻机组产生的冷冻液,-10℃的冷冻液从冷冻液进管g34进入冷冻换热器19的壳程入口相连,冷冻换热器19的壳程出口与冷冻液出管g35相连,冷冻液与混合溶液进行间接换热,将氯化钠与硫酸钠混合溶液的温度降至-5℃,硫酸钠结晶析出,氯化钠未析出,冷冻循环液沿中心管进入冷冻结晶器18的底部中心,大颗粒硫酸钠晶粒沉降在冷冻结晶器18的底部,小颗粒硫酸钠晶粒上浮从溢流口流出,沿冷冻循环管进入冷冻循环泵b11循环。
23.冷冻结晶器18的底部出料由冷冻出料泵b12抽出,并送入冷冻稠厚罐20中沉降,冷冻稠厚罐20的底流进入冷冻离心机21中分离;冷冻离心机21分离的母液及冷冻稠厚罐20溢流的母液分别进入冷冻母液罐22暂存,再由冷冻母液泵b13送入冷冻母液管g32。
24.冷冻母液管g32的出口一与冷冻结晶器18的回流口相连。运行初期,冷冻母液从冷冻母液管g32的出口一进入冷冻结晶器18的回流口,以尽快提高冷冻结晶器18中的晶浆浓度。
25.冷冻母液管g32的出口二与纳滤膜的入口相连,纳滤膜的浓水出口通过浓水回流管g50回到冷冻进料池17中循环。纳滤膜的产水出口通过产水输出管g51与氯化钠蒸发结晶单元相连。生产稳定后,冷冻母液管g32的出口二排出大部分冷冻母液a,进入纳滤膜过滤,纳滤膜的浓水返回到冷冻进料池17中重复冷冻;纳滤膜的产水中的硫酸钠含量≤0.3%wt,进入氯化钠蒸发结晶单元,经过蒸发结晶得到纯度为98.7%以上的氯化钠产品。
26.冷冻母液管g32的出口三与杂盐蒸发结晶单元相连。冷冻母液管g32的出口三排出少部分冷冻母液b,进入杂盐蒸发结晶单元蒸发浓缩结晶得到杂盐。冷冻母液a的流量大于冷冻母液b的8倍以上。
27.冷冻离心机21分离出的结晶盐为芒硝,芒硝为十水硫酸钠,进入热熔系统的热熔罐23,在70~80℃下热熔成为硫酸钠盐溶液,硫酸钠盐溶液进入硫酸钠结晶器27的盐腿上部,将小颗粒硫酸钠向上浮起,循环液从硫酸钠结晶器27的循环出口流出,由硫酸钠循环泵b17送往硫酸钠加热器26的管程,硫酸钠结晶器27顶部排出的二次蒸汽经硫酸钠二次蒸汽管g42进入硫酸钠蒸汽压缩机33压缩后,通过硫酸钠压缩机出汽管g43回到硫酸钠加热器26的壳程入口,对硫酸钠循环液进行加热,实现二次蒸汽的全部循环利用;硫酸钠加热器26壳程出口流出的冷凝水进入硫酸钠冷凝水罐28暂存,由硫酸钠冷凝水泵b18抽出,经硫酸钠冷凝水管g45送至硫酸钠蒸汽压缩机33的出口喷淋,以调节蒸汽温度。
28.硫酸钠蒸汽压缩机33的底部积液出口通过硫酸钠积液管g46进入硫酸钠积液罐32,硫酸钠积液罐32的顶部闪蒸汽口与硫酸钠二次蒸汽管g42相连,硫酸钠积液罐32的底部
出口与硫酸钠积液泵b21的入口相连,硫酸钠积液泵b21的出口与硫酸钠积液输出管g48相连。
29.大颗粒硫酸钠下沉落入盐腿底部,由硫酸钠出料泵b19抽出,并通过硫酸钠出料管g39送入硫酸钠稠厚罐29中沉降,硫酸钠稠厚罐29的底流进入硫酸钠离心机30中分离;硫酸钠离心机30分离的母液及硫酸钠稠厚罐29溢流的母液分别进入硫酸钠母液罐31中暂存,再由硫酸钠母液泵b20抽出,经硫酸钠母液管g40回到硫酸钠循环管循环浓缩,少部分经硫酸钠母液外排管g41排出且回到冷冻进料池17中。通过硫酸钠母液严格控制硫酸钠蒸发结晶单元循环物料中氯化钠的浓度,提高硫酸钠结晶盐品质。
30.硫酸钠离心机30分离出的固相为硫酸钠结晶盐经硫酸钠盐出料管g47输出,再经硫酸钠干燥打包单元得到纯度高于99.4%的硫酸钠产品,达到工业无水硫酸钠《gb/t6009-2014》i类一等品标准。
31.以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已,非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外,本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现,在此不再赘述。
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