一种低氯光热熔盐生产工艺及生产装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低氯光热熔盐生产工艺及生产装置，所述生产工艺包括：a）熔盐溶液的制备：将碱类液体和硝酸溶液作为原料送入中和反应器中进行中和反应，通过中和反应产生的蒸汽进行热量回收；b）中和反应得到一定浓度的中和溶液通过蒸发结晶工序后得到熔盐晶体；c）熔盐晶体经过离心分离、干燥后得到产品，离心母液返回前端工序。本发明专利技术以碱类溶液为原料生产高品质熔盐，采用带静态混合器的喷射管式反应器进行中和反应，中和后得到的熔盐溶液通过蒸发浓缩、结晶或喷浆干燥方法生产固体，并经后续处理包装后作为最终熔盐产品，其氯含量可低至15~20ppm，可减少熔盐产品用户的设备腐蚀，从而延长设备使用寿命和保证太阳能光热发电装置长周期安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种低氯光热熔盐生产工艺及生产装置
本专利技术属于光热熔盐
，特别涉及一种低氯光热熔盐生产工艺及生产装置。
技术介绍
目前国内太阳能光热发电是一种太阳能规模化高温热能利用的方式，既可以减少化石燃料的使用，又可以达到减少温室气体排放与降低大气污染的目的，是一个迅速崛起的新兴产业，其中硝酸熔盐系列是在本产业中应用最广泛的适合聚光太阳能高温热发电的熔盐。由于光热熔盐领域对熔盐产品品质的要求非常苛刻，也是本工艺技术提出的原因。国内外光热熔盐产品的成分组成为硝酸钠和硝酸钾二元或多元混合熔盐。生产硝酸钠和硝酸钾的主要生产工艺如下：一、硝酸钠生产工艺现状：硝酸钠产品的生产工艺目前国内外主要有碱液吸收法(含尾气吸收法，也称直接法)、硝酸中和法、复分解法和钠硝石提纯法等，几种方法的主要特点如下：(1)碱液吸收法(含尾气吸收法，也称直接法)该法是气氨和空气经氧化炉内铂催化剂，将气氨氧化为NO，经废热锅炉回收反应热之后，出废热锅炉含高浓度NOx的气体，进入碱液吸收塔，用碱液吸收制取中和液，中和液，经转化工序制得硝酸钠溶液，然后送固体分离(蒸发、结晶和分离等)工序，制取硝酸钠。其反应如下：Na2CO3+2NO2→NaNO2+NaNO3+CO2NO+NO2+Na2CO3→2NaNO2+CO23NaNO2+2HNO3→3NaNO3+2NO+H2O如图1所示，为其具体工艺流程框图。该技术方案的主要特点：1、主要用于生产两钠(亚硝酸钠/硝酸钠＝1～2:1)工艺技术成熟，但单独生产硝酸钠的工艺技术还不成熟。2、在常压和低压操作，大型化困难(两钠的规模是12万吨/年，硝酸钠的规模最大是8万吨/年，由4条生产线组成，即每条生产线仅2万吨/年硝酸钠规模)。3、实现了连续化生产。4、尾气NOx排放600～800ppm，尾气还需要处理才能达标排放。5、与硝酸装置独立运行的硝酸钠装置比，该方案可以减少一台大稀硝酸吸收塔，减少了一台氧化氮压缩机，需要增加一台小稀硝酸吸收塔，5～6台碱吸收塔，一台转化塔，尾气NOx(氨催化还原)处理系统。6、生产的亚硝酸钠产品属于有毒物质。7、能耗较大。(2)硝酸中和法该法是用硝酸直接与纯碱中和反应，制得硝酸钠中和液，中和液经固体分离(蒸发、结晶和分离等)工序，制取硝酸钠产品。其反应如下：Na2CO3+2HNO3→2NaNO3+CO2↑+H2O如图2所示，为其具体工艺流程框图，其中固体分离包含蒸发、结晶、分离和干燥等工序。该技术方案的主要特点：1、目前国内工艺技术比较落后，中和反应部分为非连续生产，生产的尾气未经处理。2、产品质量较差，氯含量达不到熔盐产品要求。3、装置规模小，自控水平较低。(3)硝酸铵-纯碱复分解法该法是用硝酸铵与纯碱复分解反应，制得硝酸钠和碳铵混合物，最终制得硝酸钠产品纯度不高，一般不适宜大规模生产。其反应如下：Na2CO3+2NH4NO3→2NaNO3+(NH4)2CO3如图3所示，为其具体工艺流程框图。(4)钠硝石提纯法该法是利用天然钠硝石提纯生产硝酸钠，钠硝石矿属于稀有资源，因此该法受到资源、原料来源的限制，不宜大规模发展。二、硝酸钾生产工艺硝酸钾的生产工艺目前主要是复分解法、离子交换法，几种方法的主要特点如下：(1)硝酸钠-氯化钾复分解法以硝酸钠和氯化钾为原料配制成适当的浓度，在80～90℃进行反应，然后蒸发析出氯化钠，分离得到氯化钠副产品；再将母液适当稀释冷却后析出硝酸钾，经过离心过滤、洗涤，并干燥后得到产品硝酸钾。此方法是工业上最早采用的方法，优点是流程简单、操作方便，产品质量较好，原料利用率高。缺点是副产品氯化钠利用价值较低，母液需定期排放。(2)硝酸铵-氯化钾复分解法以硝酸铵和氯化钾为原料，反应生成硝酸钾副产物氯化铵，反应后溶液由氯化钾、硝酸铵、硝酸钾及氯化铵四种物质组成。经降低温度后可使溶液中硝酸钾大部分结晶析出，再在适当的条件下，氯化铵结晶析出，经分离得到硝酸钾和氯化铵。此法最早由法国Auby公司开发成功，目前国内生产企业大多采用该技术。优点是蒸发能耗低，原料利用率高，氯化铵回收溶液，基本无环境污染，工艺设备简单，操作简便。但产品外观、含量稍差，必须重结晶以提高产品质量。(3)硝酸铵-氯化钾离子交换法以硝酸铵和氯化钾为原料，用阳离子交换树脂为交换媒介，通过上钾和洗钾过程完成硝酸钾和氯化钾的生产。交换液硝酸钾纯度高，经蒸发浓缩一次可得硝酸钾产品。此法优点是实现了盐的分离，工艺设备较简单，且可实现连续操作。缺点是交换液硝酸钾浓度低，蒸发成本高；回收的氯化铵浓度低，蒸发的能耗高；对设备材质要求高，需要钛材、钛钼镍合金或其他材料，制造成本高。同时从国内已建成装置的运行情况来看，技术还不够成熟，无法稳定生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种以碱类溶液为原料生产高品质熔盐，并且能够实现装置大型化、操作连续化和自动化的低氯光热熔盐生产工艺及生产装置。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种低氯光热熔盐生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：a)熔盐溶液的制备：将碱类液体和硝酸溶液作为原料送入中和反应器中进行中和反应，通过中和反应产生的蒸汽进行热量回收，并供蒸发结晶工序使用；b)中和反应得到一定浓度的中和溶液通过蒸发结晶工序后得到熔盐晶体；c)熔盐晶体经过离心分离、干燥后得到产品，离心母液返回前端工序。本专利技术所述的低氯光热熔盐生产工艺，其在步骤a)中，所述碱类液体为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。本专利技术所述的低氯光热熔盐生产工艺，其所述步骤a)中的碱类液体原料可直接从碱类液体装置中获得，硝酸溶液原料可从稀硝酸装置中获得。本专利技术所述的低氯光热熔盐生产工艺，其所述碱类液体和硝酸溶液直接在中和反应器中进行中和反应。本专利技术所述的低氯光热熔盐生产工艺，其在步骤a)中，所述中和反应器采用带静态混合器的喷射管式反应器结构，所述碱类液体和硝酸溶液在喷射器和静态混合器中进行连续地中和反应。本专利技术所述的低氯光热熔盐生产工艺，其所述碱类液体和硝酸溶液在中和反应器中的反应过程为放热反应，操作压力为1bar(a)～4bar(a)，操作温度为103℃～130℃，pH值控制在6.5-7.5。一种用于上述低氯光热熔盐生产工艺的生产装置，其特征在于：包括稀硝酸槽、碱液槽、中和反应器以及至少一级结晶单元，所述稀硝酸槽通过稀硝酸泵与中和反应器的一个进口端连接，所述碱液槽通过碱液泵经换热器与中和反应器的另一个进口端连接，所述中和反应器的液体出口端与中和液贮槽连接，所述中和液贮槽的出口端通过中和液输送泵与结晶单元连接，所述结晶单元产生的晶浆经晶浆输送泵送至稠厚器处理后，由位差送至离心机分离得到晶体，并经输送机送至干燥单元干燥，干燥后得到熔盐产品。本专利技术所述的低氯光热熔盐生产工艺的生产装置，其所述中和反应器包括喷射器、静态混合器、分离器以及除雾器，所述喷射器的两个进口端分别与稀硝酸槽和碱液槽连通，所述喷射器的其出口端与静态混合器的进口端连接，所述静态混合器的出口端与分离器连接，所述除雾器设置在分离器内顶部，所述分离器用于对气液混合物进行分离，所述分离器的液体出口端与中和液贮槽连接，其气体出口端与蒸汽系统连接，所述分离器中的气液混合物在分离过程中产生的水蒸汽经过除雾器后进入蒸汽系统进行热量回收。本专利技术所述的低氯光热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低氯光热熔盐生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：a)熔盐溶液的制备：将碱类液体和硝酸溶液作为原料送入中和反应器中进行中和反应，通过中和反应产生的蒸汽进行热量回收，并供蒸发结晶工序使用；b)中和反应得到一定浓度的中和溶液通过蒸发结晶工序后得到熔盐晶体；c)熔盐晶体经过离心分离、干燥后得到产品，离心母液返回前端工序。

【技术特征摘要】
1.一种低氯光热熔盐生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：a)熔盐溶液的制备：将碱类液体和硝酸溶液作为原料送入中和反应器中进行中和反应，通过中和反应产生的蒸汽进行热量回收，并供蒸发结晶工序使用；b)中和反应得到一定浓度的中和溶液通过蒸发结晶工序后得到熔盐晶体；c)熔盐晶体经过离心分离、干燥后得到产品，离心母液返回前端工序。2.根据权利要求1所述的低氯光热熔盐生产工艺，其特征在于：在步骤a)中，所述碱类液体为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。3.根据权利要求1所述的低氯光热熔盐生产工艺，其特征在于：所述步骤a)中的碱类液体原料可直接从碱类液体装置中获得，硝酸溶液原料可从稀硝酸装置中获得。4.根据权利要求1所述的低氯光热熔盐生产工艺，其特征在于：所述碱类液体和硝酸溶液直接在中和反应器中进行中和反应。5.根据权利要求1所述的低氯光热熔盐生产工艺，其特征在于：在步骤a)中，所述中和反应器采用带静态混合器的喷射管式反应器结构，所述碱类液体和硝酸溶液在喷射器和静态混合器中进行连续地中和反应。6.根据权利要求5所述的低氯光热熔盐生产工艺，其特征在于：所述碱类液体和硝酸溶液在中和反应器中的反应过程为放热反应，操作压力为1bar(a)～4bar(a)，操作温度为103℃～130℃，pH值控制在6.5-7.5。7.一种用于如权利要求1至6中任意一项所述的低氯光热熔盐生产工艺的生产装置，其特征在于：包括稀硝酸槽(1)、碱液槽(2)、中和反应器(3)以及至少一级结晶单元，所述稀硝酸槽(1)通过稀硝酸泵(4)与中和反应器(3)的一个进口端连接，所述碱液槽(2)通过碱液泵(5)经换热器(6)与中和反应器(3)的另一个进口端连接，所述中和反应器(3)的液体出口端与中和液贮槽(7)连接，所述中和液贮槽(7)的出口端通过中和液输送泵(8)与结晶单元连接，所述结晶单元产生的晶浆经晶浆输送泵(9)送至稠厚器(10)处理后，由位差送至离心机(11)分离得到晶体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄泽茂，曾纪龙，邓敏，郭和刚，李瑞峰，徐秀海，冯小杰，
申请(专利权)人：中国成达工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51