一种用于小苏打生产的过滤、洗涤、脱水方法与流程

1.本发明涉及小苏打生产技术领域，具体涉及一种用于小苏打生产的过滤、洗涤、脱水方法。


背景技术：

2.小苏打的生产方法主要有合成法、复分解法和天然碱法。在天然碱法生产小苏打过程中，小苏打晶浆的过滤、洗涤、脱水是不可缺少的重要环节，目前主要采用以下几种方法：
3.1)一步法，选用卧式刮刀离心机或活塞推料离心机进行过滤、洗涤、脱水。其中采用卧式刮刀离心机存在的主要问题是：因卸料过程中刮刀的不断挤压，残余滤饼很容易板结；同时小苏打溶解度有限，滤网清洗、再生不彻底，导致过滤时间长，滤饼含湿量偏高(5～7％)，生产能力下降。而采用活塞推料离心机存在的主要问题是：小苏打晶浆的固含量不能太低，必须进行预浓缩，确保晶浆固含量质量比≥25％；此外，受加工技术限制，活塞推料离心机过滤筛网的网缝间隙不能做得太小，筛网最小间隙必须≥65um，而小苏打固相颗粒粒径在0.05～0.2mm范围，最终导致在预浓缩、过滤、洗涤、脱水过程中细晶损失较大。
4.2)两步法，第一步是采用转鼓真空过滤机或水平带式真空过滤机进行过滤、洗涤及一次脱水，以降低母液及nacl、na2so4等杂质的含量，并得到含湿量15～22％的滤饼。第二步是采用活塞推料离心机对15～22％的湿滤饼进行二次脱水，最终得到含湿量4～8％的滤饼。两步法存在的问题主要有：细晶损失大、配套附属设施多、工艺流程长、占地面积大等。


技术实现要素：

5.本发明意在提供一种用于小苏打生产的过滤、洗涤、脱水方法，以解决现有技术生产的小苏打含湿量高、细晶损失大的问题。
6.为达到上述目的，本发明的基础技术方案如下：一种用于小苏打生产的过滤、洗涤、脱水方法，包括以下步骤：
7.a、制备小苏打晶浆；
8.b、反向清洗作为过滤设备的虹吸刮刀离心机，用反冲液反向清洗过滤网，软化残余滤饼；
9.c、用虹吸刮刀离心机进行小苏打晶浆的过滤及洗涤；
10.d、将步骤c中完成洗涤后的洗涤液回收作为下一生产循环中步骤b的反冲液；
11.e、卸料，将步骤c中过滤洗涤得到的滤饼卸料输出得到小苏打粉末；
12.f、残余滤饼清理，对过滤设备中的残余滤饼进行清理。
13.本方案的原理及优点是：实际应用时，虹吸刮刀离心机转鼓前端的筒体上无过滤孔，在筒体内壁依次装有内转鼓及过滤网，其中内转鼓为格栅状圆筒，用于支撑过滤网，而过滤网与筒体内壁之间形成一夹层，即过滤通道；同时在转鼓后端多出一个环形的虹吸腔，转鼓前端的过滤通道通过转鼓底根部的虹吸孔与转鼓后端的虹吸腔连通；在转鼓的虹吸腔
端设有虹吸管以及反冲管，其中反冲管用于加入反冲液，而虹吸管用于排出滤液。过滤式离心机的过滤推动力取决于过滤网两侧的压力差，同时与转鼓内液面高度ho成正比，与滤饼层的厚度h’成反比。虹吸刮刀离心机就是在过滤网的外侧采用虹吸原理来增加过滤介质两侧的压力差，最终达到提高过滤速度的目的。由于虹吸管可作来回摆动，虹吸管吸液口与过滤网的外侧存在一个可变的液位差hu，当虹吸管吸液口的位置低于过滤网外侧时，hu为正值，此时虹吸刮刀离心机过滤推动力除高速旋转所产生的离心力外，还在过滤网的外侧附加了一虹吸力。当虹吸管吸液口与过滤网外侧高度相同时，hu为0，此时没有虹吸效果，过滤推动力仅有离心力；当虹吸管吸液口的位置高于过滤网外侧时，hu为负值，此时不但没有虹吸效果，而且还对过滤起阻碍作用，虹吸刮刀离心机正是利用hu的变化来实现小苏打晶浆的过滤、洗涤以及分离。
14.小苏打晶浆进入虹吸刮刀离心机，在离心力以及虹吸力的双重过滤推动力作用下首先脱出母液，然后对脱液后的滤饼进行洗涤，除去其中的母液以及nacl、na2so4杂质，最后再次脱出洗液，得到含湿量≤4％的小苏打，整个操作过程均是在虹吸刮刀离心机plc控制下自动完成的。为确保获得稳定含湿量的小苏打滤饼，每个操作循环均使用反冲液对残余滤饼进行浸泡，使其软化，防止板结,使得每次生产过程中均可充分过滤，允许使用更大目数的过滤网，对小苏打固相颗粒充分滤出，有效降低细晶损失；同时定期加入清洗液对残余滤饼进行自动漂洗，彻底去除残余滤饼，使滤网得以完全再生，漂洗液经洗液切换装置排至化碱槽。
15.与现有方法相比，本方法具有以下优势：1)相较于卧式刮刀离心机，虹吸刮刀离心机由于附加了虹吸抽力，过滤推动力更大，可获得更低含湿量的滤饼，更大的生产能力；由于虹吸刮刀离心机转鼓上没有过滤孔，可实现滤饼浸泡洗涤，洗液消耗低，洗涤效果更佳。还可通过反冲、漂洗再生过滤网，再生效果远优于卧式刮刀离心机。同时，利用洗涤液作为反冲液，可有效防止母液的膨胀。2)相较于活塞推料离心机，虹吸刮刀离心机对小苏打晶浆的浓度、固相粒度变化不敏感，工艺适应性更强、洗涤效果更佳。同时在过滤、洗涤、脱水过程中，小苏打细晶损失量低于活塞推料离心机。3)与两步法相比，虹吸刮刀离心机具有工艺流程短，配套设施少，占地面积小等优点。
16.进一步，步骤b包括将反冲罐中的反冲液送入虹吸刮刀离心机转鼓后端的虹吸腔中，反冲液经虹吸腔进入虹吸刮刀离心机前端并在残余滤饼层上形成液环。作为优选这样一方面排出虹吸刮刀离心机转鼓前端滤网与转鼓筒体内壁夹层通道间的空气，使其处于真空状态，同时在残余滤饼层上形成一液环，这有助于加料时物料的均匀分布，减少振动；另一方面可对过滤网进行反向清洗、软化残余滤饼，防止板结。
17.进一步，步骤a中在碳酸化塔中输入碱液和二氧化碳气体生成小苏打晶浆，将碳酸化塔中生成的小苏打晶浆送至高位罐，将高位罐底部用带有加料阀的加料管连通至虹吸刮刀离心机进料端，将高位罐中的上清液溢流引至化碱槽。作为优选这样可对过滤前的小苏打晶浆进行母液的预分离，可先对部分母液进行溢流分离，更有利于后续虹吸刮刀离心机对小苏打晶浆中母液的进一步分离，有利于后续进一步提升虹吸刮刀离心机的生产能力，同时降低小苏打的含水量。
18.进一步，步骤c中用虹吸刮刀离心机进行小苏打晶浆过滤的过程中将离心出的母液经虹吸管排出至化碱槽。作为优选这样可初步对小苏打晶浆中液体进行有效分离。
19.进一步，步骤c中洗涤过程中通过洗液罐内的洗液通过洗涤阀连通至虹吸刮刀离心机的洗涤管，并均匀喷淋在滤饼表面，虹吸刮刀离心机运转过程中完成洗涤，洗涤后的洗液用虹吸管排出至反冲罐。作为优选洗涤过程中虹吸管吸液口高于过滤网外侧，过滤推动力小，过滤速度慢，洗液在滤饼层中停留时间延长，滤饼洗涤更加充分，可实现滤饼浸泡洗涤，洗液消耗低，洗涤效果更佳，可有效降低小苏打中杂质的含量。
20.进一步，步骤e中洗涤后在虹吸刮刀离心机中持续离心分离至滤饼干燥，用卸料装置将滤饼刮为粉末经螺旋出料后用皮带输送至气流干燥器中进行干燥。作为优选这样对滤饼的脱水效果最佳，卸料后的小苏打粉末经过气流干燥器充分干燥，含水量得到有效控制。
21.进一步，步骤f中残余滤饼清理过程包括在卸料后将虹吸管脱离虹吸刮刀离心机的虹吸腔，将虹吸刮刀离心机螺旋出料口通过洗液切换装置切换至与化碱槽连通的排液通道，从洗涤管加入洗液后启动虹吸刮刀离心机的卸料装置和螺旋出料装置，卸料装置在终点位置处退刀，残余滤饼混合洗液经排液通道排出至化碱槽，反复进行完成残余滤饼清理。作为优选刮刀离心机卸料后过滤网表面会留有一定厚度的残余滤饼，残余滤饼经多次卸料挤压后会变得越来愈致密，若不及时处理，将会引起过滤、脱水困难，最终导致小苏打晶浆脱水时间延长，生产能力降低以及含湿量偏高等，采用这样的清理方法当卸料装置的刮刀即将到达终点位置时，残余滤饼被清洗液带起，经螺旋出料装置最终送至化碱槽，如此反复加液、卸料数次，即可将残余滤饼彻底清除干净，使滤网得以完全再生。
22.进一步，虹吸刮刀离心机的虹吸管连接有三通，三通一端连接止回阀并与反冲罐通过管路连通、另一端通过排液阀与化碱槽连通。作为优选这样通过三通可便捷进行反冲液的存放和母液的排放。
附图说明
23.图1为本发明实施例的系统流程图；
24.图2为本发明实施例中虹吸刮刀离心机的结构简图；
25.图3为本发明实施例中虹吸管吸液口与虹吸腔的位置关系图。
具体实施方式
26.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
27.说明书附图中的附图标记包括：洗涤管1、进料管2、螺旋出料装置3、机盖4、卸料装置5、刮刀6、转鼓7、过滤网8、内转鼓9、滤饼层10、虹吸孔11、虹吸管吸液口12、虹吸腔13、转鼓底14、虹吸管15、后立板16、机座壳体组合17、反冲管18、残余滤饼层19、气流干燥器20、洗液罐21、洗涤阀22、皮带输送装置23、清洗槽24、洗液切换装置25、加料阀26、高位罐27、虹吸刮刀离心机28、反冲阀29、三通30、止回阀31、排液阀32、反冲罐33、分离器34、碳酸化塔35。
28.实施例，一种用于小苏打生产的过滤、洗涤、脱水方法，通过一种用于小苏打生产的过滤、洗涤、脱水系统进行，用虹吸刮刀离心机进行小苏打晶浆的过滤及洗涤，收集洗涤分离的液体存放在反冲罐中作为反冲液，在完成洗涤卸料后对虹吸刮刀离心机中的残余滤饼进行清理，对小苏打晶浆进行过滤前，将上一生产循环在反冲罐中存放的反冲液加入虹吸刮刀离心机对滤网进行反向清洗。
29.一种用于小苏打生产的过滤、洗涤、脱水系统，如图1所示，包括碳酸化塔35，碳酸
化塔35设有进气口、进液口、回液口、排气口和排浆口，排浆口通过管道连通有高位罐27，高位罐27连接有溢流管和排浆管，溢流管连通有废液管，排浆管上螺栓连接有加料阀26，排浆管连通有虹吸刮刀离心机28。排气口通过管道连通有分离器34，分离器34底端与回液口通过管道连通，分离器34顶端通过管道连通有气流干燥器20。
30.如图2所示，虹吸刮刀离心机28包括机盖4和机座壳体组合17，机座壳体组合17包括后立板16，后立板16和机盖4之间安装有转鼓7，转鼓7通过安装在后立板16外侧的电机驱动旋转，转鼓7朝向机盖4的侧壁向内侧弯折形成环形的离心腔。转鼓7朝向后立板16一侧的侧壁向外侧延伸弯折形成环形的虹吸腔13，后立板16上穿设有虹吸管15和反冲管18，虹吸管15位于后立板16上部且虹吸管吸液口12朝上伸入到虹吸腔13中，虹吸管15螺栓连接有三通30，三通30的一端连接有排液阀32，排液阀32与废液管连通，三通30的另一端连通有反冲罐33，三通30与反冲罐33之间的管路上设有止回阀31。反冲罐33上部设有与废液管连通的溢流口，反冲罐33底部与废液管连通且反冲罐33底部与废液管之间的管路上设有截止阀。反冲管18位于后立板16下部且反冲管18开口朝下对准虹吸腔13，反冲管18与反冲罐33通过管路连通，反冲管18与反冲罐33之间的管路上设有反冲阀29。离心腔内螺钉连接有环形的内转鼓9，内转鼓9为格栅网板制成，内转鼓9与转鼓7之间形成过滤通道，转鼓底14上开设有连通过滤通道与虹吸腔13的虹吸孔11，内转鼓9内侧的离心腔中填充有过滤网8。
31.机盖4上开设多个通孔并穿设连接有从上至下依次分布的螺旋出料装置3、进料管2和洗涤管1，进料管2与加料阀26连通，进料管2的出口端焊接有伸入到内转鼓9中过滤网8上方的鱼尾形布料器。洗涤管1连通有洗液罐21，洗涤管1上螺栓连接有洗涤阀22，洗涤管1伸入到内转鼓9中过滤网8的上方并开设有多个并排的朝向过滤网8的出液小孔。螺旋出料装置3包括螺杆输送筒，螺杆输送筒上方设有卸料装置5，卸料装置5包括刮刀6，刮刀6位于螺杆输送筒进料口上方且朝向离心腔设置，刮刀6在卸料装置5驱使下可竖向来回摆动，螺杆输送筒的出料口位于机盖4外侧且朝下开口设置，螺杆输送筒的出料口下方设有皮带输送装置23，皮带输送装置23具体为常规运输皮带，皮带输送装置23与气流干燥器20连通，皮带输送装置23外侧设有清洗槽24，清洗槽24与废液管连通。螺杆输送筒的出料口连接有洗液切换装置25，洗液切换装置25为铰接在螺杆输送筒出料口的出料管。
32.如图3所示，虹吸刮刀离心机28的过滤推动力取决于过滤网8两侧的压力差，同时与转鼓7内液面高度ho成正比，与滤饼层10的厚度h’成反比。虹吸刮刀离心机28就是在过滤网8的外侧采用虹吸原理来增加过滤介质两侧的压力差，最终达到提高过滤速度的目的。由于虹吸管15可作来回摆动，虹吸管吸液口12与过滤网8的外侧存在一个可变的液位差hu，当虹吸管吸液口12的位置低于过滤网8外侧时，hu为正值，此时虹吸刮刀离心机28过滤推动力除高速旋转所产生的离心力外，还在过滤网8的外侧附加了一虹吸力。当虹吸管吸液口12与过滤网8外侧高度相同时，hu为0，此时没有虹吸效果，过滤推动力仅有离心力；当虹吸管吸液口12的位置高于过滤网8外侧时，hu为负值，此时不但没有虹吸效果，而且还对过滤起阻碍作用，虹吸刮刀离心机28正是利用hu的变化来实现小苏打晶浆的过滤、洗涤以及分离。
33.具体实施过程如下：经澄清除渣、过滤后的碱液从碳酸化塔35的上部喷入，与从碳酸化塔35下部进入的co2气体在高温下进行碳酸化反应，经一段时间后析出nahco3晶体，晶浆从碳酸化塔35底部排出并送至高位罐27，高位罐27的上清液溢流后经溢流管至化碱槽。而未完全反应的高温co2气体及碱液经分离器34后，顶部co2气体送至气流干燥器20，底部碱
液从回液口重新进入碳酸化塔35。虹吸刮刀离心机28工作时，虹吸管15先退回至起点位置，即虹吸腔13外。接着打开反冲阀29，反冲罐33内洗涤液经反冲管18流入转鼓7后端的虹吸腔13，反冲压力为0.2～1kgf/cm2。虹吸腔13中液体在高速旋转所产生的离心力作用下形成液环，以直径为1800mm规格的虹吸刮刀离心机为例，转速为800～850r/min。随着反冲液的不断加入，虹吸腔13内的液位不断升高，最后经转鼓底14上的虹吸孔11被压向转鼓7前端，如转鼓直径为1800mm规格的虹吸刮刀离心机反冲液的用量为0.2～0.4m3。一方面排出过滤网8与过滤通道间的空气，使其处于真空状态，同时在残余滤饼层19上形成一液环，这有助于加料时物料的均匀分布，减少振动；另一方面可对过滤网8进行反向清洗、软化残余滤饼，防止板结。反冲10-20s，结束后打开加料阀26、排液阀32，小苏打晶浆通过加料管及鱼尾形布料器被均匀地分布在转鼓7内的过滤网8表面，此时虹吸管吸液口12进至0～ hu之间。在高速旋转离心力以及虹吸力双重作用下，固相被过滤网8截留形成环状滤饼，而母液相则穿过滤网8，经过滤网8与转鼓7内壁间的过滤通道、虹吸孔11进入虹吸腔13，最终由虹吸管15经废液管排出至化碱槽。随着加料时间的延长，转鼓7内的滤饼层10厚度也在不断增加，当转鼓7内滤饼层10达到预设的料位时，加料阀26关闭。加料结束脱母液一段时间后，虹吸管吸液口12退回至0～-hu之间，洗涤阀22打开，同时排液阀32关闭，洗液经洗涤管1均匀地喷淋在滤饼表面，对滤饼进行洗涤。此时虹吸管吸液口12高于过滤网8外侧，过滤推动力小，过滤速度慢，从而使洗液在滤饼层10中停留时间延长，滤饼洗涤更加充分，洗液不断地被分离并经虹吸管15排出。虹吸出液口提供2～3kgf/cm2的压力，将洗液经三通30、止回阀31被送至反冲罐33作为反冲用水。当滤饼洗涤达到nacl含量＜0.4％时的要求后洗涤阀22关闭，此时虹吸管15进至最低位置，从而使其处于最佳脱水状态。持续分离一段时间后，滤饼层10已充分干燥，启动卸料装置5，刮刀6逆向转动切入滤饼层10，滤饼被刮刀6刮下经螺旋出料装置3排出机外，再经皮带输送装置23送至气流干燥器20进行干燥，卸料结束后刮刀6复位，至此虹吸刮刀离心机28完成一个操作循环。
34.虹吸刮刀离心机28残余滤饼自动去除：刮刀离心机卸料后过滤网8表面会留有一定厚度的残余滤饼，残余滤饼经多次卸料挤压后会变得越来愈致密，若不及时处理，将会引起过滤、脱水困难，最终导致小苏打晶浆脱水时间延长，生产能力降低以及含湿量偏高等。为此加入定期漂洗功能，目的是彻底去除残余滤饼，从而使过滤网8得以完全再生。定期漂洗采用一键式、全自动操作模式。当需要漂洗时，启动虹吸刮刀离心机28漂洗功能，离心机先降至一定转速，虹吸管15退出虹吸腔13不再排液，紧接着螺旋出料口通过洗液切换装置25被切换至排液通道，然后从洗涤管1加入清洗液，当清洗液加入一定量后，如转鼓直径为1800mm的虹吸刮刀离心机清洗液用量约为0.8～1.2m3启动卸料装置5及螺旋出料装置3，当刮刀6即将到达终点位置时，残余滤饼被清洗液带起，经螺旋出料装置3、清洗槽24最终送至化碱槽，如此反复加液、卸料数次，即可将残余滤饼彻底清除干净，使滤网得以完全再生，漂洗完成后，洗液切换装置25复位至正常排料通道。
35.综上所述，通过虹吸刮刀离心机28及配套装置可完成天然碱法生产小苏打过程中小苏打晶浆的过滤、洗涤及脱水，经虹吸刮刀离心机28过滤、洗涤及脱水后的滤饼含湿量≤4％，nacl含量≤0.4％，优于现有过滤、洗涤、脱水方法。
36.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还
可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。