CN103114298A - 一种膜蒸馏耦合制碱工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种膜蒸馏耦合制碱工艺，所述膜蒸馏耦合制碱工艺，利用膜蒸馏（MD）法，能经济有效地浓缩淡盐水，无需外加蒸汽、电等能源，并使浓缩后的淡盐水中氯化钠的含量达标，可直接返回电解槽***再利用；该工艺变传统的准闭路大循环工艺为全闭路小循环新工艺，优化了全卤法工艺的循环节点，改变了现行离子膜法制碱的工艺不合理性，不仅可节能减排、生产成本减半，还可增产增效，资源循环。

Description

一种膜蒸馏耦合制碱工艺

技术领域

本发明涉及工业制碱领域，具体涉及淡盐水的膜蒸馏浓缩方法，及其所耦合的一种离子膜法制碱工艺。

背景技术

离子膜法制碱的传统工艺是将电解槽末排出的含NaCl210±15g/L的阳极液（业内俗称“淡盐水”），返回化盐工序重新添加固体盐（或掺卤）配制NaCl溶液(280±50g/L)。再依次经过一次、二次盐水工序，进入电解槽。这本质上是一种不合理的准闭路大循环工艺。半卤制碱的企业更因需要外购固体盐而导致成本的上升。

全卤制碱的企业也仅是对淡盐水进行浓缩蒸发后，合流一次盐水。仍存在工艺上的循环节点不尽合理问题，只是省却了添加固体盐（或掺卤）而已。而且能耗较高，设备昂贵，对成本不利。

可见，盐法及半卤法制碱的工艺作为准闭路大循环工艺，水量虽平衡，但盐不能平衡，尚需***外补充，也即溶化固体盐增浓（掺卤、外购盐本质上也都是添盐）；而全卤法作为全闭路中循环工艺，提浓淡盐水返回一次盐水工序，再经离子交换树脂塔，制二次盐水，该工艺由于循环节点的不合理，加大了前端的负荷。

新近，随着热法蒸发技术的提高，人们开始重视蒸汽潜热和热量的重复与梯级利用，压气蒸馏（MVC）、机械蒸汽再压缩(MVR)，尤其后者，是目前相对最好的热法技术。于是，有些盐法制碱企业开始尝试浓缩淡盐水，但同样因蒸汽损耗而不经济。相比较而言仅莫新来的MVR法较为可行（申请号：200910192865.1）。然而该法虽实现了蒸汽的重复利用，但高位蒸汽损耗依然不可避免，压缩同样造成高品位的机械能或电能的损耗，并且考虑到耐腐蚀与换热而采用的钛合金设备，也是成本昂贵。

因此，突破传统的生产模式，寻求针对淡盐水的经济有效浓缩方法以及工艺更合理的制碱新工艺，具有非常重要的生产实践意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种离子膜制碱工艺，以及为实现该工艺而需耦合的一种经济有效的淡盐水浓缩技术。

淡盐水是可直接返回电解槽再利用的，而不必回到前端溶化固体盐，或并入卤水、卤矿；也不必如全卤制碱企业那样返回一次盐水工段，经离子交换树脂塔后再进入电解槽；淡盐水是经有效增浓，质量达到精制的二次盐水标准后返回电解槽的；而非传统离子膜法制碱工艺中将降低浓度的淡盐水，为实现温度、浓度均匀分布等摸底，而直接返槽，所参与的槽内循环。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种膜蒸馏耦合制碱工艺，具体步骤为：

(1)收集电解槽中电解处理移出的淡盐水，该淡盐水浓度为210±15g/L；

(2)将步骤(1)中浓度为210±15g/L的淡盐水送入MD组件，通过MD法进行浓缩，分离为浓度为280±50g/L的氯化钠溶液以及淡化纯水；

(3)将步骤(2)制成的浓度为280±50g/L的氯化钠溶液移出MD组件，直接返回电解槽***再利用。

最终产品在电解槽阴极区末端，以可直接出售的32%的烧碱形式出现。

MD组件是使用MD技术的纤维膜集成***；MD法是以汽液平衡为依据，依靠蒸发潜热来实现相变，热侧淡盐水中的水可在常压低于沸点的状况下，经汽化后透过膜孔，进入冷侧的气相，冷凝后被馏出，组分通过膜的推动力是其在膜两侧的蒸汽压差，阻力可看成是膜阻力，由于溶剂的释出，从而使原溶液浓度增大。

优选的，上述膜蒸馏耦合制碱工艺，对所述步骤(1)中淡盐水进行去除硫酸根的处理。

优选的，上述膜蒸馏耦合制碱工艺，所述步骤(2)中所述经MD法浓缩后的提浓盐水，浓度在230-330g/L范围内。

优选的，上述膜蒸馏耦合制碱工艺，所述步骤(2)中所述MD法浓缩后的提浓盐水，浓度在280-320g/L范围内。

优选的，上述膜蒸馏耦合制碱工艺，所述步骤(2)中所述MD组件材料具有良好的耐氯、耐温、耐氧化、耐腐蚀性能，所用纤维膜为聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚全氟乙丙烯（FEP）或聚丙烯（PP）疏水性中空纤维膜。

优选的，上述膜蒸馏耦合制碱工艺，所述步骤(2)中所述MD组件中纤维膜为PVDF。

优选的，上述膜蒸馏耦合制碱工艺，所述步骤(2)中所述MD法包括但不限于DCMD（直接接触式膜蒸馏）、VMD（减压或真空膜蒸馏）、AGMD（气隙式膜蒸馏）、SGMD（吹扫气膜蒸馏）、MEMD（多效膜蒸馏）。

优选的，上述膜蒸馏耦合制碱工艺，所述步骤(2)中MD法为VMD。

上述膜蒸馏耦合制碱工艺，所述步骤(2)中得到的淡化纯水可用于化盐工序或其他更有益处。可用于离子交换树脂的清洗；电解槽的冲洗；开、停车时对电解槽、离子膜的保护；阴极液的启动。

本发明的益效果是：

上述膜蒸馏耦合制碱工艺，利用MD法，能经济有效地浓缩淡盐水，无需外加蒸汽、电等能源，并使浓缩后的淡盐水中氯化钠的含量达标，可直接返回电解槽***再利用；该工艺变传统的准闭路大循环工艺为全闭路小循环新工艺，优化了全卤法工艺的循环节点，改变了现行离子膜法制碱的工艺不合理性，不仅可节能减排、生产成本减半，还可增产增效，资源循环。

附图说明

图1是本发明所述膜蒸馏耦合制碱工艺的流程图；

图2是膜蒸馏耦合制碱新工艺的简图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及具体实施方式对本发明所述技术方案作进一步的详细说明。

实施例1

(1)采用工业海盐为原料，将原料配制为浓度为305g/L的氯化钠溶液，之后经过预处理，除去不溶杂质和硬度离子，之后进入电解槽电解分离，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；电解后的溶液会通过离子膜部分移出电解槽外，以保证电解槽内溶液的浓度，收集电解槽中电解处理移出的淡盐水，该淡盐水浓度为210g/L；

(2)将步骤(1)中浓度为为210g/L的淡盐水送入MD组件，通过VMD进行浓缩，所述MD组件中纤维膜为PVDF，分离为浓度为300g/L的氯化钠溶液及淡化纯水，为更好地进行电解处理，可依据实际工况优选控制浓度；

(3)将步骤(2)制成的浓度为300g/L的氯化钠溶液移出MD组件，返回电解槽阳极区；同时，盐法制碱企业可将淡化纯水返回前端化盐工序，溶化固体盐或用于其他更有益处；全卤制碱企业可将淡化纯水用于其他更有益处；MD组件末端产出的提浓盐水可与进槽前需要加热的二次盐水进行换热处理，以更好地合理利用能源。

实施例2

(1)采用工业海盐为原料，将原料配制为浓度为300g/L的氯化钠溶液，之后经过预处理，除去不溶杂质和硬度离子，之后进入电解槽电解分离，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；电解后的溶液会通过离子膜部分移出电解槽外，以保证电解槽内溶液的浓度，收集电解槽中电解处理移出的淡盐水，并对淡盐水进行去除硫酸根处理，该淡盐水浓度为200g/L；

(2)将步骤(1)中浓度为为200g/L的淡盐水送入MD组件，通过DCMD进行浓缩，所述MD组件中纤维膜为PP，分离为浓度为290g/L的氯化钠溶液及淡化纯水；

(3)将步骤(2)制成的浓度为290g/L的氯化钠溶液移出MD组件，通过检测装置进行浓度检测后，移出MD组件，返回电解槽阳极区。

上述参照具体实施方式对该一种膜蒸馏耦合制碱工艺进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种膜蒸馏耦合制碱工艺，其特征在于，具体步骤为：

(1)对离子膜电解槽阳极区末端产出的淡盐水，进行膜蒸馏浓缩处理；

(2)经膜蒸馏浓缩后的提浓盐水，直接返回电解槽***再利用。

2.根据权利要求1所述的膜蒸馏耦合制碱工艺，其特征在于：所述步骤(1)中电解槽阳极区末端产出的淡盐水浓度为210±15g/L。

3.根据权利要求1所述的膜蒸馏耦合制碱工艺，其特征在于：所述步骤(2)中对淡盐水进行硫酸根离子的去除。

4.根据权利要求1所述的膜蒸馏耦合制碱工艺，其特征在于：所述步骤(1)中经膜蒸馏浓缩后的提浓盐水，浓度在230-330g/L范围内。

5.根据权利要求1所述的膜蒸馏耦合制碱工艺，其特征在于：所述步骤(1)中膜蒸馏副产的淡化纯水，可作为化盐用纯水，也可用于其他更有益处。

6.根据权利要求1所述的膜蒸馏耦合制碱工艺，其特征在于：所述步骤(1)中膜蒸馏所用组件材料具有良好的耐氯、耐温、耐氧化、耐腐蚀性能。

7.根据权利要求1所述的膜蒸馏耦合制碱工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的膜蒸馏法(MD)包括但不限于，直接接触式膜蒸馏、减压或真空膜蒸馏、气隙式膜蒸馏、吹扫气膜蒸馏、多效膜蒸馏。

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