[发明专利]一种全卤水机械蒸汽再压缩法制碱工艺及装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及工业制碱技术领域，具体涉及一种全卤水机械蒸汽再压缩法制碱工艺及装置。

 

背景技术

制碱工业生产的烧碱、氢气、氯气、盐酸等是基础的化工原料。现有烧碱制造工艺大体上分为隔膜法和离子膜法。与隔膜法相比，离子膜法制碱具有纯度高、能耗低、污染低等优点而被广泛采用。

目前，离子膜法烧碱生产工艺中，电解槽要求进料盐水氯化钠的浓度在305～315g/L，电解槽对其它杂质也有严格的控制要求，如：钙、镁、钡、铁等金属离子的总质量浓度低于2×10^－8，硫酸根含量低于5 g/L，碘离子浓度低于0.1ppm等。离子膜法制碱通常采用添加固体盐的方法制造饱和盐水，有少部分企业采用多效真空蒸发浓缩的方法浓缩卤水和淡盐水，从而使盐水中的氯化钠浓度达到305～315g/L。添加固体盐的工艺流程是：化盐→一次盐水精制→二次盐水精制→离子膜电解槽电解生产烧碱、氢气、氯气，淡盐水（行业对氯化钠浓度在200 g/L左右的盐水的俗称）脱氯后返回化盐工序。化盐除了淡盐水外，还有卤水、纯水和其它水。无论是单独添加固体盐或固体盐和卤水一起添加以使盐水中的氯化钠浓度达到305～315g/L左右，其原料的成本都是比较高的。多效真空蒸发浓缩的工艺流程是：卤水一次精制→卤水二次精制→脱氯淡盐水与精制卤水混合→多效真空蒸发器浓缩→离子膜电解槽电解生产烧碱、氢气、氯气等。常用的多效真空蒸发卤水浓缩设备体积大、占地面积大、末效蒸汽被吸收后再利用的机会低，造成大量的热能损失，能耗过高。而且，利用生蒸汽作为蒸发的热源，需要配套锅炉等设备，造成的污染大。另外，现有的离子膜法制碱工艺中，去除硫酸根大部分是采用有毒有害的BaCl2法，污染大、成本高、净化质量难控制；而盐水中的碘离子却较少被去除，若盐水中的碘离子浓度超出离子膜的要求时，容易产生不溶的高碘酸盐沉积在离子膜上，长期运行会造成碘的累积，导致电解槽电流效率下降，同时影响离子膜的使用寿命。

 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种全卤水机械蒸汽再压缩法制碱工艺，其成本少、能耗低且能提高设备的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全卤水机械蒸汽再压缩法制碱工艺，其顺次包括以下步骤：

1）卤水一次精制：采用化学沉淀法去除Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Sr²⁺金属离子，降低原料卤水的金属离子含量；

2）卤水二次精制：卤水经过一次精制后，还存在少量高价金属离子，采用离子交换法去除剩余的Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Sr²⁺金属离子，进一步降低卤水的高价金属离子含量， Ca²⁺、Mg²⁺的总质量浓度达到≤2×10^-8，从而符合离子膜电解槽的要求；

3）纳滤膜分离浓缩：经步骤2）处理后的卤水通过纳滤膜进行分离浓缩，纳滤膜是一种特殊的半透性膜，它可以选择性地允许卤水中的单价离子，如Cl-、Na+透过，而对二价和二价以上的离子，如SO₄^2-有排拆作用，二价和二价以上的离子无法透过，这样就可以分离卤水中的硫酸根，其透过液的硫酸根浓度极低，得到精制卤水，精制卤水中硫酸根浓度控制在≤2.5g/L；

4）精制卤水与淡盐水混合，得到混合盐水；

5）混合盐水预热升温；

6）混合盐水进入蒸发器进行蒸发浓缩，直至氯化钠浓度达到305～315g/L，蒸发器产生的二次蒸汽通过蒸汽压缩机压缩后进入蒸发器循环利用，利用蒸汽压缩机将蒸发器产生的低温、低压、低能量的二次水蒸汽进行做功，使二次蒸汽加温、加压、提高热焓，然后再作为混合盐水蒸发的热源，大大降低了蒸发的能耗，提高热效率，运行成本大幅度下降，同时减少了对锅炉的依赖，不产生污染物；

7)蒸发浓缩后的盐水进入离子膜电解槽的阳极室，离子膜电解槽的阴极室通入纯水，离子膜允许阳极室的Na⁺离子通过且进入阴极室，而阻止阳极室的Cl^-和阴极室的OH^－等阴离子通过，通过电解作用，在阴极室中产生烧碱和氢气，在阳极室中产生氯气；