CN203683295U

CN203683295U - 一种淡盐水膜法脱硝系统

Info

Publication number: CN203683295U
Application number: CN201320893122.9U
Authority: CN
Inventors: 莫新来; 陈胜利; 莫明光; 谭子斌; 覃涛
Original assignee: GUANGZHOU XINPULI ENERGY-SAVING ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: GUANGZHOU XINPULI ENERGY-SAVING ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2023-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种淡盐水膜法脱硝系统，包括用于收集淡盐水的第一储槽、输送泵、换热器、水槽、水泵、保安过滤器、第一纳滤膜分离设备、第二储槽、第二纳滤膜分离设备、冷冻结晶装置、离心机、回流泵、pH值调节装置。本实用新型采用两次膜处理，把淡盐水进行两次浓缩，使淡盐水中的硫酸钠浓度达到接近饱和，然后对浓缩液进行冷冻结晶，芒硝浆液经离心机分离后脱除出芒硝，结晶温度由现有的-5℃提高到3-5℃，大大的减少了能耗，降低了生产成本，而且该方法脱硝效果很好。

Description

一种淡盐水膜法脱硝系统

技术领域

本实用新型涉及一种脱硝系统，特别是涉及一种淡盐水膜法脱硝系统。

背景技术

在氯碱行业中，淡盐水中脱硫酸根(脱硝)方法主要有化学沉淀法和膜分离方法。化学沉淀法是利用钙、钡等金属阳离子和硫酸根离子反应产生硫酸钡或硫酸钙沉淀，然后澄清、分离沉淀而将硫酸根离子除去。目前比较成熟的沉淀法脱硫酸根离子的方法主要有以下几种：BaC1₂法、CaC1₂法、BaCO₃法，这其中以BaC1₂法除硫酸根的效果最好，BaC1₂反应率高，但是BaC1₂本身有较强的毒性，人工操作难度大，存储条件要求高，而且该过程中会引进新的杂质，设备管路容易结垢、有固形物排出、盐水澄清较困难、二次精盐水中残存的金属离子容易超标、对离子膜造成伤害，影响离子膜寿命；其最大的缺点是成本高，以10万t／a离子膜烧碱装置为例，每年处理硫酸根的成本达五百多万元。CaC1₂法中生成的CaSO₄·2H₂O沉淀，由于CaSO₄·2H₂O 溶度积较大(25度时为2．45x10^-5)，尤其在盐水中的溶解度要增大三四倍，故去除硫酸根不如BaCl₂法彻底. 氯化钙法去除硫酸根投资省，又因氯化钙价格相对便宜，有一定的竞争力，其缺点是硫酸钙的溶度积较大，去除硫酸根的效果较氯化钡法差。

膜分离法，是用具有选择性分离功能的材料制成膜。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜。有机膜是由高分子材料做成的。错流膜工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别。由于膜分离过程是一种纯物理过程，具有无相变，节能、体积小、可拆分等特点，使膜广泛应用在化工生产工艺过程及环保行业中。对不同组分的盐水，根据不同盐分组成的价态、浓度，选择合适的工艺膜，从而达到最好的膜通量和截留率，进而提高生产收率、减少投资规模和运行成本。膜分离技术在产品精制, 浓缩中的应用, 优化了生产工艺，缩短了生产周期，大大降低了生产成本。但是膜法一般都是和其他的分离方法结合使用。

目前所用的膜分离方法都是一级膜法加冷冻脱硝工艺，该方法是将淡盐水中的Na₂SO₄浓缩，浓缩液经过与冷冻机制冷的冷媒换热，冷却到-5℃，使Na₂SO₄过饱和结晶析出，经过固液分离将Na₂SO₄以芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）形式分离出来，结晶后的母液与膜法分离的透过液回到化盐工序使用。此工艺利用膜法分离和冷冻结晶，将Na₂SO₄进行分离，不用添加额外的助剂，符合环保要求，有利于企业的可持续发展，但该工艺设备投资费用高，除了分离膜的投资，还需购买大型冷冻机组，冷冻结晶运行操作温度在-5℃，操作能耗和运行费用高。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是为了提供一种分离效果好、耗能少的淡盐水膜法脱硝系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种淡盐水膜法脱硝系统，其特征在于：

1）包括用于收集淡盐水的第一储槽、输送泵、换热器、水槽、水泵、保安过滤器、第一纳滤膜分离设备、第二储槽、第二纳滤膜分离设备、冷冻结晶装置、离心机、回流泵、pH值调节装置;

2）所述第一储槽的输出口通过输送泵与换热器的输入口连接；所述换热器的输出口与水槽的输入口连接，所述水槽的输出口通过水泵与保安过滤器的输入口连接；所述保安过滤器的输出口与第一纳滤膜分离设备的输入口连接；所述第一纳滤膜分离设备的一级浓缩液输出口与第二储槽的输入口连接、其产生的一级透过液输送至化盐；第二储槽的输出口与第二纳滤膜分离设备的输入口连接;所述第二纳滤膜分离设备的二级浓缩液输出口与冷冻结晶装置的输入口连接、其产生的二级透过液输送至化盐；所述冷冻结晶装置的硝浆输出口与离心机的输入口连接，离心机的母液输出口通过回流泵与冷冻结晶装置的输入口连接；pH值调节装置的投料口与水槽的入口管道相连接。

实际应用中，在离子膜法烧碱生产工艺中，淡盐水经真空脱氯后，SO₄ ^2-含量为7g/L左右，温度高达60-80℃，pH值介于9-11之间，含有少量的游离氯，为使淡盐水满足进膜法脱硝系统的要求，淡盐水要经过预处理。通过钛板换热器将温度降到42℃以下，通过pH值调节装置来投加还原剂以消除游离氯以及投加盐酸来调整pH值，为使膜元件不受杂质的损坏，在进膜前先经保安过滤器过滤。经过调温、调质、过滤等预处理后的淡盐水送入第一纳滤膜分离设备进行浓缩分离，硫酸钠被截留在浓缩液中。在一级膜法处理后，分离产生的一级透过液回用至化盐，一级浓缩液再经过第二纳滤膜分离设备进行浓缩分离，二级透过液回用至化盐，二级浓缩液进行冷冻脱硝。经二级膜法浓缩后，二级浓缩液中的硫酸钠的含量接近饱和、达到90-120 g/L，然后再把经两级膜处理后的二级浓缩液送冷却结晶装置进行冷却结晶，分离结晶体、脱除芒硝。

实现本实用新型的目的还可以通过采取如下技术方案达到：

实现本实用新型的一种实施方式是：所述第一纳滤膜分离设备中的纳滤膜为聚酰胺纳滤膜。

实现本实用新型的一种实施方式是：所述第二纳滤膜分离设备中的纳滤膜为聚酰胺纳滤膜。

实现本实用新型的一种实施方式是：所述水泵与保安过滤器之间通过活性炭过滤器连接;所述活性炭过滤器的输入口与水泵连接，其输出口与保安过滤器的输入口连接。

实现本实用新型的一种实施方式是：所述脱硝系统还包括一个化盐桶,所述化盐桶的输入口分别与第一纳滤膜分离设备和第二纳滤膜分离设备的透过液输出口连接，其输出口与换热器的输入口连接。

实现本实用新型的一种实施方式是：所述换热器为钛板换热器。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型与一级膜法相比，其采用两级膜法处理淡盐水。进一步浓缩了淡盐水中的硫酸钠的含量，使浓缩后的淡盐水中硫酸钠的含量达到90-120 g/L接近饱和，后期的冷却处理，其冷却温度可以由现有技术中的-5℃提高到3-5℃左右，提高了近十度左右；所需冷却处理的浓缩液的流量大幅减少；选用合适的二级膜元件，提高其使用寿命。综合来看：处理效果好，大大的降低了能耗，减少了工艺成本。

2、本实用新型的水泵与保安过滤器之间通过活性炭过滤器连接;利用活性炭的吸附和反应作用来脱除余氯，避免余氯超标的水进入膜系统对膜造成损坏。

3、本实用新型的第一纳滤膜分离设备和第二纳滤膜分离设备的透过液在化盐桶混合后，通过换热器与高温淡盐水换热，以回收淡盐水的热能。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例2的结构示意图。

图3为本实用新型的实施例3的结构示意图。

其中，1、第一储槽;2、输送泵;3、钛板换热器;4、水槽;5、水泵;6、保安过滤器;7、第一纳滤膜分离设备;8、第二储槽;9、第二纳滤膜分离设备;10、冷冻结晶装置;11、离心机;12、回流泵;13、pH值调节装置;14、活性炭过滤器; 15、化盐桶。

具体实施方式

本实用新型中所提及的设备均为现有技术中的设备，均可在市场购得。下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

具体实施例：

参照图1，本实施例所述的一种淡盐水膜法脱硝系统，包括用于收集淡盐水的第一储槽1、输送泵2、钛板换热器3、水槽4、水泵5、保安过滤器6、第一纳滤膜分离设备7、第二储槽8、第二纳滤膜分离设备9、冷冻结晶装置10、离心机11、回流泵12、pH值调节装置13;

所述第一储槽1的输出口通过输送泵2与钛板换热器3的输入口连接；所述钛板换热器3的输出口与水槽4的输入口连接，所述水槽4的输出口通过水泵5与保安过滤器6的输入口连接；所述保安过滤器6的输出口与第一纳滤膜分离设备7的输入口连接；所述第一纳滤膜分离设备7的一级浓缩液输出口与第二储槽8的输入口连接、其产生的一级透过液输送至化盐；第二储槽8的输出口与第二纳滤膜分离设备9的输入口连接;所述第二纳滤膜分离设备9的二级浓缩液输出口与冷冻结晶装置10的输入口连接、其产生的二级透过液输送至化盐；所述冷冻结晶装置10的硝浆输出口与离心机11的输入口连接，离心机11的母液输出口通过回流泵12与冷冻结晶装置10的输入口连接；pH值调节装置13的投料口与水槽4的入口管道相连接。

所述第一纳滤膜分离设备7中的纳滤膜为聚酰胺纳滤膜。所述第二纳滤膜分离设备9中的纳滤膜为聚酰胺纳滤膜。聚酰胺纳滤膜具有选择性分离功能，淡盐水中Na⁺和负一价的CL^-在该膜中的透过率大于99%，而淡盐水中负二价的SO₄ ^2-则受到阻隔而被截留，其截留率大于80%，这样就将Na₂SO₄从淡盐水中分离浓缩出来。

本实用新型的工作原理：

淡盐水的来源：饱和盐水进入电解槽电解分离后，其中的氯离子以氯气的形式电解分离，钠离子以氢氧化钠形式经过离子膜分离，电解后排出的盐水溶液含NaCL约200g/L回到化盐工序添加原盐调节到饱和浓度后再循环进入电解槽处理，但溶液中的SO₄ ^2-无法分解及预处理中不能去除，会累积在淡盐水中。

如图1所示，从电解槽出来淡盐水，NaCL含量约200g/L、SO₄ ^2-含量为7g/L、温度为60-80℃、pH值介于9-11之间、含有少量的游离氯，在经过调温到42℃以下、pH调节到3-8之间、过滤等预处理后进入第一纳滤膜分离设备进行分离浓缩，一级浓缩液中淡盐水的硫酸根离子得到第一次浓缩，然后一级浓缩液再经过第二纳滤膜分离设备分离浓缩，进一步浓缩淡盐水中的硫酸根离子，二级浓缩后的淡盐水中的Na₂SO₄浓度达到90-120 g/L接近饱和，然后进入冷冻结晶装置进行冷冻结晶。在冷冻结晶装置将二级浓缩液冷却到5℃，溶液中的Na₂SO₄过饱和析出而沉降，沉降后的浆液送入离心机进行固液分离，分离出固体芒硝与离心母液，离心母液通过回流泵返回冷冻结晶装置再次结晶。芒硝可以包装出售。

实施例2：

参照图2，本实施例的特点是:所述水泵5与保安过滤器6之间通过活性炭过滤器14连接;所述活性炭过滤器14的输入口与水泵5连接，其输出口与保安过滤器6的输入口连接。利用活性炭的吸附和反应作用来脱除余氯，避免余氯超标的水进入膜系统对膜造成损坏。其他与实施例1相同。

实施例3：

参照图3，本实施例的特点是:所述脱硝系统还包括一个化盐桶15,所述化盐桶15的输入口分别与第一纳滤膜分离设备7和第二纳滤膜分离设备9的透过液输出口连接，其输出口与换热器的输入口连接。第一纳滤膜分离设备7和第二纳滤膜分离设备9的透过液在化盐桶混合后，通过换热器与高温淡盐水换热，以回收淡盐水的热能。其他与实施例2相同。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种淡盐水膜法脱硝系统，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的淡盐水膜法脱硝系统，其特征在于：所述第一纳滤膜分离设备中的纳滤膜为聚酰胺纳滤膜。

3.根据权利要求1所述的淡盐水膜法脱硝系统，其特征在于：所述第二纳滤膜分离设备中的纳滤膜为聚酰胺纳滤膜。

4.根据权利要求1所述的淡盐水膜法脱硝系统，其特征在于：所述水泵与保安过滤器之间通过活性炭过滤器连接;所述活性炭过滤器的输入口与水泵连接，其输出口与保安过滤器的输入口连接。

5.根据权利要求1所述的淡盐水膜法脱硝系统，其特征在于：所述换热器为钛板换热器。