專利名稱：防止鹽鹵輸送管道結垢的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種防止鹽鹵的硫酸鈣成分在輸送管道結垢的方法以及相應的裝置， 屬于制鹽工業領域。
背景技術：
硫酸鈉型礦鹵中因含有一定量的硫酸鈣，在其輸送過程中，輸鹵管道存在硫酸鈣 結垢現象，常常引起管道的堵塞，導致輸送能力下降，能耗增加。硫酸鈣垢質地堅硬，附著牢 固，難以清除。一般來說，工業上按抑制硫酸鈣結垢的方法有三種(1)化學法該法應用較普遍，一般是通過改變過程操作條件或是將結垢組分從 系統中提前分離出去來達到抑制結垢的目的。改變過程的操作條件包括溫度、濃度、PH值和 溶液組成。一般是通過加入痕量的化合物如有機聚合物、表面活性劑或無機磷酸鹽來有效 的阻止垢的形成或者抑制其進一步生長。成本高；工藝相對復雜，耗費大量的化學藥品，造 成生產成本大大增加，不利于大規模工業化生產，且在施工過程中易損壞管道，污染環境， 時間長，因此，在實際應用受到嚴重的限制；(2)物理方法通過促進垢在溶液中結晶或者使垢在形成的最初階段就被瓦解來 抑制垢的形成。主要技術有石膏晶種法、超聲波防垢技術或者通過外加的磁場或電場促使 溶液中垢組分預先沉淀。目前，而物理除垢法只能在特定的條件下運用，但操作繁重，成本 較大。申請人對于形成周期短、質地較疏松且輸送距離短的管道硫酸鈣垢層，采用淡鹽水來 回沖洗清除，有一定的效果，但需要停產處理，且該法對輸送距離較長的管道工程上難以實 施，且效果不佳。(3)機械方法。采用機械的方法除去表面的結垢硬殼或通過減少垢在晶體表面的 粘附來控制垢的進一步生長。常用的有依靠諸如如沙子、玻璃燈等可以隨液體流動且具有 研磨作用的材料；使用機械摩擦力在設備表面運行或周期性轉動。實際生產中迫切需要一種能解決從礦區至車間較長的輸送管道內硫酸鈣結垢的 方法。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種有效防止鹵鹽鹵水中硫酸鈣結垢析出的 方法。為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的防止鹽鹵輸送管道結垢的裝置，其特征在于，包括冷卻塔，反應罐、沉降桶、儲鹵桶 和稀釋罐，其中冷卻塔，反應罐、沉降桶依次連接，而儲鹵桶和稀釋罐并排連接至沉降桶。防止鹽鹵輸送管道結垢的方法，其特征在于，從礦區輸出的鹵水直接輸入冷卻塔 冷卻，在冷卻塔內鹵水被冷卻至比環境溫度高8-10°C。從冷卻塔輸出的鹵水被輸送到反應罐，在反應罐內鹵水中的硫酸鈣與石膏晶種反 應，析出結晶；
從反應罐輸出的鹵水輸入至沉降桶內，析出的硫酸鈣沉淀經沉淀后，符合輸鹵要 求的上清液輸送至儲鹵桶內，然后輸送至企業進行其他的加工；不符合輸鹵要求的上清液 輸送至稀釋罐內，加入淡水稀釋、降低硫酸鈣的過飽和度，或者加入純堿，反應后降低鹵水 中硫酸鈣的含量。上清液中硫酸鈣過飽和度的控制在(工程經驗值)< 1. 01即符合輸鹵要求。本發明的原理如下經申請人檢測，硫酸鈉型礦鹵的輸送管道垢層的主成分為二水硫酸鈣，含量大于 90 %，另外含有少量的硫酸鈉和氯化鈉。從結垢機理分析，影響硫酸鈣結垢的因素較多，但在鹵水開采和輸送過程中溫度 降低是鹵鹽水中硫酸鈣過飽和，導致硫酸鈣在管道結晶、結垢。具體分析如下在礦鹵開采 和輸送過程中，剛從井下開采出的礦鹵的溫度一般在42°C左右，而鹵水輸送的環境溫度平 均只有10-20°C。硫酸鈉含量遠小于其溶解度，礦鹵中氯化鈉溶解度基本不受溫度影響，溫 度降低時，硫酸鈉和氯化鈉一般不會產生結晶。剛從井下開采出鹵水中的硫酸鈣基本處于 飽和狀態，硫酸鈣不結晶，鹵水在輸送到企業的過程中，受環境溫度的影響，其溫度在不斷 下降，使硫酸鈣過飽和，且過飽和度不斷增加，使硫酸鈣從穩定態或亞穩定態進入到不穩定 態而自發結晶，在輸鹵管道結垢。溫度下降越低，過飽和度增加越多，硫酸鈣就越易于結晶 出來，輸鹵管道結垢現象嚴重，這正是冬季結垢尤為嚴重的原因。因此，要抑制或消除輸送硫酸鈉型礦鹵管道硫酸鈣結垢，就必須將鹵水溫度降低 到接近環境溫度，以消除溫度的影響，同時還要消除溫度下降引起鹵水中產生的硫酸鈣過 飽和度。本發明的特點如下本發明將降溫法、石膏晶種法、加水稀釋法(或化學凈化法)有機結合的聯合技術工藝。降溫法是利用硫酸鈣在鹵水中的過飽和度隨溫度降低而升高，對鹵水進行降溫使 得鹵水中的硫酸鈣由于溫度降低從飽和區進入到不穩定區域而析晶，減少鹵水中硫酸鈣的 含量；石膏晶種法是利用石膏晶種結構與硫酸鈣垢物相同，晶體表面對垢物硫酸鈣的親和 力較管道材料壁面大，向鹵水中加入石膏晶種使得鹵水中析出的硫酸鈣分子優先附著在懸 浮的石膏晶體上，使鹵水中硫酸鈣過飽和度及時消除，從而減小硫酸鈣結晶的推動力，避免 硫酸鈣在管壁上的成核結晶；加水稀釋法是利用加入少量溶劑，如水，稀釋鹵水中硫酸鈣， 使得鹵水中硫酸鈣的過飽和度降低；化學凈化法是運用CaSO4與溶解后Na2CO3反應生成 CaCO3沉淀的機理，降低鹵水硫酸鈣的含量，其反應離子式為Ca2++C032_ = CaCO3丨。這樣將 鹵水中的硫酸鈣含量控制在環境溫度允許的硫酸鈣溶解度以內，輸鹵管道不會產生結垢現 象。另外，根據實際生產的工程經驗，保持一定的硫酸鈣過飽和度，管道產生少量的硫酸鈣 結垢，能防止管道腐蝕，對管道起到保護作用，因此，鹵水中的硫酸鈣過飽和度不一定全部 消除，保持并控制一定范圍內的過飽和度，在工業化應用上是允許的，控制硫酸鈣過飽和度 的工程經驗值約為< 1.02。本方法是利用溫度降低和硫酸鈣過飽和度存在是硫酸鈣結垢的原理，在鹵水輸送 前主動降低鹵水溫度，并加入硫酸鈣晶種，使大部分硫酸鈣結晶出來，再輔助加水稀釋法或 化學凈化法，消除鹵水中硫酸鈣的過飽和度，解決了硫酸鈣在輸送管道上的結垢問題。有效結合降溫法、石膏晶種法、加水稀釋法(或化學凈化法處理)的綜合優勢，操作易于控制、成 本低；除垢效果好，能完全滿足生產的需要。提高了輸鹵管道的輸鹵能力和效率，降低了制 鹽的生產成本。
圖1本發明所采用的裝置的示意圖；圖2本發明工藝流程的示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明做進一步的詳細說明。圖1本發明所采用的裝置的示意圖，參照圖1所示，防止鹽鹵輸送管道結垢的裝 置，包括冷卻塔1，反應罐2、沉降裝置3、儲鹵裝置4和稀釋罐5，其中冷卻塔1，反應罐2、沉 降裝置3依次連接，而儲鹵裝置4和稀釋罐5并排連接至沉降桶。圖2本發明工藝流程的示意圖。參照圖2所示，首先，利用溫度降低，鹵水中硫 酸鈣的過飽和度產生并增加，易于結晶的原理，將鹵水通過冷卻塔1冷卻；其次，利用向鹵 水中加入石膏晶種進行結晶，可以明顯降低鹵水中硫酸鈣過飽和度的原理，將鹵水泵入到 反應罐，并向反應罐內加入石膏晶種，攪拌均勻，使鹵水與晶種充分混合，時間一般控制在 15-30min，使得大部分硫酸鈣結晶出來，硫酸鈣過飽和度降低，通過控制加入石膏晶種的質 量和粒度來控制鹵水中硫酸鈣的過飽和度較佳去除率，試驗研究證明由于晶體的生長和 晶體表面的活性增長點有關，當加入的晶種粒徑一定，用量越大，相應的活性增長點也較 多，溶液中的硫酸鈣便會較快結晶出來，因此可以獲得較快的過飽和度去除率；同理，在加 入晶種的用量一定時，晶種的顆粒越小，比表面積越大，則過飽和度去除率越快。那本發明 對其加入量控制在1. 5g/l左右、粒度限制在30-40 μ m ；然后將鹵水泵入沉降桶內，在沉降 桶內，硫酸鈣得到進一步結晶和充分沉淀；最后，從沉降桶內溢流出來的清液，根據情況的 不同，可進入到稀釋罐或儲鹵桶當硫酸鈣過飽和度較小，能滿足輸鹵需要時，可直接進入 到儲鹵桶中存儲，待輸送；當硫酸鈣過飽和度還較大，不能滿足輸鹵需要時，可泵入到稀釋 罐，選擇加入少量淡水稀釋鹵水的濃度，或加入純堿，進一步消除鹵水中的硫酸鈣過飽和 度，經一定時間的攪拌沉降，達到輸鹵要求，再送入儲鹵桶中存儲，待輸送。對實施例1至4中所涉及到數據的解釋說明1、由于地下巖鹽硫酸鈉、硫酸鈣含量 的不均勻性，加上地下地質情況較復雜，開采的礦鹵質量變化大，因此實施例中礦鹵的各組 分的成分數據取平均值；2、不同地區巖鹽中硫酸鈉、硫酸鈣含量不同，同一地區不同礦井的 巖鹽中硫酸鈉、硫酸鈣含量也各不相同，此處實施例所采用的礦鹵的成分為=NaCl含量約 為300g/l，Na2SO4含量約為20g/l，CaSO4含量約為1. 96g/l 脫硝鹵水的成分=NaCl含量約 為 310g/l, Na2SO4 含量約為 0. 285g/l，CaSO4 含量約為 6. 5g/l。硫酸鈣在不同溫度的飽和溶解度(即飽和度)(單位g/L)如下
權利要求
1.防止鹽鹵輸送管道結垢的裝置，其特征在于包括冷卻塔，反應罐、沉降裝置、儲鹵裝 置和稀釋罐，其中冷卻塔，反應罐、沉降裝置依次連接，而儲鹵裝置和稀釋罐并排連接至沉 降桶。
2.防止鹽鹵輸送管道結垢的方法，其特征在于包括以下的步驟(1)從礦區輸出的鹵水直接輸入冷卻塔冷卻；(2)從冷卻塔輸出的鹵水被輸送到反應罐，在反應罐內鹵水中的硫酸鈣分子與石膏晶 種反應，附著在懸浮的石膏晶體上，鹵水中的硫酸鈣的飽和度降低；(3)從反應罐輸出的鹵水輸入至沉降桶內，析出的硫酸鈣沉淀經沉淀后，符合輸鹵要求 的上清液輸送至儲鹵桶內，然后輸送至企業進行后續加工；不符合輸鹵要求的上清液輸送 至稀釋罐內，加入淡水稀釋、降低硫酸鈣的過飽和度，或者加入純堿，通過反應使碳酸鈣沉 淀析出，降低鹵水中硫酸鈣的含量；所述的輸鹵要求是鹵水的硫酸鈣過飽和度的工程經驗值控制在< 1. 01。
3.根據權利要求(3)所述的防止鹽鹵輸送管道結垢的方法，其特征在于步驟O)中所 述石膏晶種的加入量控制在1. 5g/l左右、粒度限制在30-40 μ m。
4.根據權利要求1所述的防止鹽鹵輸送管道結垢的方法，其特征在于步驟(1)中在冷 卻塔內鹵水被冷卻至比環境溫度高8-10°C。
全文摘要
本發明公開一種防止鹽鹵輸送管道結垢的方法，其特征在于從礦區輸出的鹵水直接輸入冷卻塔冷卻，從冷卻塔輸出的鹵水輸送到反應罐，在反應罐內鹵水中的硫酸鈣分子與石膏晶種反應，附著在懸浮的石膏晶體上，鹵水中的硫酸鈣的飽和度降低；從反應罐輸出的鹵水輸入至沉降桶內，析出的硫酸鈣沉淀經沉淀后，硫酸鈣過飽和度的工程經驗值≤1.02的上清液輸送至儲鹵桶內，然后輸送至企業進行后續加工；不符合輸鹵要求的上清液輸送至稀釋罐內，加入淡水稀釋，或者加入純堿，使鈣離子以碳酸鈣沉淀析出，降低鹵水中硫酸鈣的含量，進一步消除鹵水中硫酸鈣的過飽和度。解決了硫酸鈣在輸送管道上的結垢問題，提高了輸鹵管道的輸鹵能力和效率。
文檔編號C01D5/16GK102060312SQ20101054409
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月15日 優先權日2010年11月15日
發明者劉正友, 張文廣, 蔣海斌, 黃成 申請人:江蘇井神鹽化股份有限公司, 江蘇省制鹽工業研究所