專利名稱：冷凍法硝鹽分離用結晶器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無機鹽混合溶液的冷凍結晶分離，特別適用于氯堿、純堿、制鹽等 行業芒硝型鹵水溶液的處理中的結晶過程。
背景技術：
在我國四川、湖北、江西、江蘇等地均有大規模的巖鹽礦床，為當地發展鹽化工提 供了資源保證。可是巖鹽常伴生芒硝，芒硝的存在不但制約了鹽的使用，而且處理不好還會 造成環境污染。在氯堿等領域的膜法脫硝技術中，處理含高硫酸鈉濃度的鹽水目前有以下 幾種裝置1.采用常規的冷凍結晶系統，其原理是利用氯化鈉和硫酸鈉在不同的溫度下共飽 和溶液的組分的差別，由NaCl-Na2SO4-H2O三元體系相圖可知，當溫度低于17. 9°C W Na2SO4 的溶解度隨溫度的降低大幅降低，當溫度低到_5°C時達到最高效率點，絕大多數的Na2SO4 以Na2SCVlOH2O的形式結晶而出，達到分離的目的。其常規的工藝流程如圖1所示，生產過 程中產生的高芒鹽水經過預冷換熱器預冷后，再經過冷凍換熱器進行冷卻降溫，將溫度降 低到合適的溫度，鹽水中的硫酸根以Na2SO4 · IOH2O晶體的形式析出，之后輸送到芒硝沉降 器將Na2SO4 · IOH2O沉降分離，將結晶析出的Na2SO4 · IOH2O分離出來，并排出處理后的低芒 鹽水。經過初步預冷的高芒鹽水進入冷凍換熱系統被進一步降低溫度時，由于Na2SO4 ·IOH2O 在形成結晶后析出，容易產生設備及管道的堵塞。這種系統應用在硫酸根的濃度小于30g/ L的溶液時還可以維持較長周期運行，當硫酸根的濃度超過此值時，因為析出量大而使設備 堵塞加劇，將會出現生產周期縮短，使生產操作極不穩定，且浪費大量能源，因此高芒鹽水 用常規的冷凍方法進行鹽硝分離難以達到理想的運行效果。2.改進的鹽水溶液冷凍分離芒硝的系統(CN 200710088246. 9)，其基本裝置作用 如下(1)待處理的含硫酸鈉的溶液先調節PH值為堿性；(2)堿性的硫酸鈉溶液在預冷系 統中進行預冷；C3)將預冷后的硫酸鈉溶液與經過脫芒硝處理后的溫度更低的含硫酸鈉的 低溫低硝鹽水進行混合，混合后的溶液在芒硝沉降器中進行固液分離，達到Na2SO4 · IOH2O 晶體和低硝鹽水；(4)將經過分離后的部分低硝鹽水經過冷凍換熱器進一步降低溫度，然 后作為步驟(3)中的低溫低硝鹽水使用；另一部分作為低硝鹽水作為副產物排出。其系統 流程圖見圖2.這種方法設備運轉周期會變長，工藝相對穩定，得到的鹵水中Na2SO4含量一 般可以控制在10g/L以下，難以降得更低。隨著氯堿、純堿、制鹽等領域各種膜法等新型的脫芒硝技術的迅速發展和廣泛應 用，高芒硝鹽水的產量將會大幅度增加，由于高芒硝鹽水中含氯化鈉，若不進行處理而直接 排放濃縮液，氯化鈉也隨之排放，將會造成原料浪費和環境污染，因此用于硫酸根濃度大于 30g/L的高芒鹽水的硝鹽分離技術迫在眉睫。現有工藝進行鹽硝分離時，鹵水中硫酸鈉含量一般都大于7. 5g/L，其主要原因是 現有設備結晶出的十水硫酸鈉顆粒沒有粒度控制裝置，晶體細小，導致十水硫酸鈉晶體與 鹵水分離困難，分離設備體積大。由于分離不徹底，分離后的鹵水中仍含有較多的細小十水硫酸鈉晶體，造成鹵水中硫酸鈉含量大于7. 5g/L，影響鹵水的品質，進而影響了鹵水在鹽化 工和兩堿工業中的使用。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種冷凍法硝鹽分離用結晶器，將其應用到結晶分離 系統中，可以將鹵水中的氯化鈉與硫酸鈉充分分離，通過控制進入到沉降系統中的鹵水中 的晶體的粒度，可以使分離后的低硝鹵水的硫酸鈉含量< 7. 5g/L，可以滿足制鹽或制堿工 業對鹵水的質量要求，而分離出芒硝可用于生產元明粉，從而保證資源能得到綜合利用。而 且采用這種裝置分離芒硝型鹵水，還具有不易堵塞、設備運轉周期長、運行穩定、節省人力 等特點。根據本實用新型的冷凍法硝鹽分離用結晶器，其包括一個核心結晶器，一個換熱 器，一個循環泵，一個晶漿泵，一個混合室以及多個管道上的流量控制裝置，其中，混合室設 有第一入口，第二入口和出口，換熱器的上部設有鹵水出口，換熱器的下部設有鹵水入口， 循環泵的出口與換熱器下部的鹵水入口通過管道相連，換熱器上部的鹵水出口與核心結晶 器的上部通過管道相連，在核心結晶器的上部還設有細晶鹵水出口，該細晶鹵水出口與混 合室的第一入口通過管道相連，混合室的第二入口通過管道與原料鹵水來源聯通，混合室 的出口與循環泵的入口通過管道連通，核心結晶器的下部設有重晶鹵水出口，重晶鹵水出 口與晶漿泵的入口通過管道相連。同傳統的設備相比，本實用新型具有如下效果由于引入了外循環粒度控制系統， 沒有浮硝產生，增加了除硝效果，減少了刷罐次數，延長裝置運轉周期。由于粒度可控，克服 了沒有粒度控制步驟的現有工藝進行鹽硝分離時結晶出的十水硫酸鈉顆粒晶體細小，晶體 與鹵水分離困難，分離設備體積大、鹵水中硫酸鈉含量一般大于10g/L，影響鹵水的品質，進 而影響了鹵水在鹽化工和兩堿工業中的使用。而采用本工藝則可將鹵水中的硫酸鈉含量低 于 7. 5g/L。
圖1為傳統的冷凍脫芒硝流程圖圖2為根據實用新型的分離系統的結構圖圖3為根據本實用新型的冷凍法硝鹽分離用結晶器的具體結構示意圖具體實施方式
本實用新型可以有多種實施方式，
以下結合附圖2，3對本實用新型的優選具體實 施方式進行說明如附圖2所示，根據本實用新型的冷凍法硝鹽分離用結晶器，包括一個核心結晶 器，該核心結晶器優選的可以是行業內公知的帶攪拌的導流筒擋板式結晶器(DTB結晶 器)，一個換熱器，一個循環泵，一個晶漿泵，一個混合室(附圖2中未具體顯示)以及多個 管道上的流量控制裝置(可以是行業中公知的各種節流閥)，其中，混合室設有第一入口， 第二入口和出口，換熱器的上部設有鹵水出口，換熱器的下部設有鹵水入口，循環泵的出口 與換熱器下部的鹵水入口通過管道相連，換熱器上部的鹵水出口與核心結晶器的上部通過管道相連，在核心結晶器的上部還設有細晶鹵水出口，該細晶鹵水出口與混合室的第一入 口通過管道相連，混合室的第二入口通過管道與原料鹵水來源聯通，混合室的出口與循環 泵的入口通過管道連通，核心結晶器的下部設有重晶鹵水出口，重晶鹵水出口與晶漿泵的 入口通過管道相連。 原料鹵水，優選的是硫酸根濃度大于30g/L的高芒鹽水；通過管道由混合室的第 二入口進入混合室，在混合室內與相對低溫的細晶鹵水混合，然后經混合室出口，由循環泵 送入到換熱器中進行冷凍換熱，降溫后的鹵水由換熱器上部的鹵水出口送入到核心結晶器 中，其中結晶器優選的采用領域內公知的帶攪拌的導流筒擋板式結晶器(DTB結晶器)，其 可以實現結晶器內流體的定向循環流動，以此來高效的實現結晶器內粒子呈粒度分布狀 態，結晶液上部晶漿密度低，粒度小，結晶器底部晶漿密度大，粒度大，底部的重晶鹵水通過 重晶鹵水出口由晶漿泵送往下一環節的沉降系統，而上部的細晶鹵水從上部的細晶鹵水出 口引出，然后在混合室與高溫原料鹵水混合換熱，消除鹵水中的過剩細晶，從而通過細晶的 消除量來控制晶體的粒徑，混合后的鹵水再進入換熱器，進行下一循環的冷凍結晶。優選 的，借助管道上的流量調控裝置可以進一步控制管道中的循環流量，從而控制細晶鹵水和 原料鹵水的流量，以此來降低二次成核速率，實現粒度控制，同時降低換熱器的內部結垢。
權利要求1.一種冷凍法硝鹽分離用結晶器，其包括一個核心結晶器，其特征在于還包括一個換 熱器，一個循環泵，一個晶漿泵，一個混合室以及多個管道上的流量控制裝置，其中，混合室 設有第一入口，第二入口和出口，換熱器的上部設有鹵水出口，換熱器的下部設有鹵水入 口，循環泵的出口與換熱器下部的鹵水入口通過管道相連，換熱器上部的鹵水出口與核心 結晶器的上部通過管道相連，在核心結晶器的上部還設有細晶鹵水出口，該細晶鹵水出口 與混合室的第一入口通過管道相連，混合室的第二入口通過管道與原料鹵水來源聯通，混 合室的出口與循環泵的入口通過管道連通，核心結晶器的下部設有重晶鹵水出口，重晶鹵 水出口與晶漿泵的入口通過管道相連。
2.根據權利要求1所述的冷凍法硝鹽分離用結晶器，其特征在于所述核心結晶器是帶 攪拌的導流筒擋板式結晶器。
專利摘要本實用新型公開了一種冷凍法硝鹽分離用結晶器，其包括一個核心結晶器，一個換熱器，一個循環泵，一個晶漿泵，一個混合室以及多個管道上的流量控制裝置。本實用新型的優點是在實現Na2SO4·10H2O與氯化鈉的分離的同時，可以實現Na2SO4·10H2O晶體的粒度可控，從而保證將原料中的氯化鈉與硫酸鈉充分分離，滿足制堿工業對氯化鈉鹽水的質量要求，使鹽硝伴生的巖鹽資源以較低的能量消耗得到綜合利用。
文檔編號C01D5/00GK201873533SQ201020576398
公開日2011年6月22日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者張愛群, 朱亮, 楊立斌, 沙作良, 王彥飛, 袁建軍 申請人:天津科技大學