結(jié)晶的生產(chǎn)方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的任務(wù)在于提出由含有NaCl雜質(zhì)的CaCl2原溶液生產(chǎn)純凈CaCl2結(jié)晶的方法和設(shè)備，其中所述純凈CaCl2結(jié)晶中NaCl雜質(zhì)的含量低于2％。這里可以看出，在預(yù)濃縮裝置(1)和高度濃縮裝置(2)中，各將NaCl結(jié)晶通過分離裝置(3)從溶液中分離出來，在冷凝結(jié)晶裝置(4)中優(yōu)先形成四水氯化鈣結(jié)晶水合物的結(jié)晶，然后進入溶化裝置(5)熔化，該熔融氯化鈣通過例如造粒裝置(6)形成預(yù)期的CaCl2產(chǎn)品。
【專利說明】純凈CaCI2結(jié)晶的生產(chǎn)方法和設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由含有NaCl雜質(zhì)的CaCl2原溶液生產(chǎn)純凈CaCl2結(jié)晶的方法，以及實施該方法的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]廢料溶液，特別是蘇打產(chǎn)品產(chǎn)生過程中產(chǎn)生的，該溶液含有大量(例如約10% )的CaCl2和少量(例如5% )的NaCl (其余為H2O)。％含量在下面可以始終理解為質(zhì)量百分比含量。該溶液中也可能含有其他雜質(zhì)，如CaSO4或MgCl2，但在本發(fā)明的范圍內(nèi)沒有考慮，因此也沒有被提及。
[0003]令人感興趣的是，對所述廢料溶液進行處理，能夠方便制造出可用于其他用途、能夠銷售的CaCl2結(jié)晶。最近出現(xiàn)了大量的通過將富含CaCl2的原溶液先進行預(yù)濃縮，再進行高度濃縮的方法，在此過程中同樣也會形成NaCl結(jié)晶。有時在小型設(shè)備中該濃縮過程可以通過單獨的濃縮步驟進行。在該濃縮過程中形成的NaCl結(jié)晶可以通過過濾或離心作用分離出來。這樣產(chǎn)生的高濃度CaCl2溶液可以通過造粒機制造出CaCl2顆粒。此方式制造出的產(chǎn)品，由于NaCl和CaCl2在水中的溶解度，通常必然會產(chǎn)生含量高于2%的NaCl雜質(zhì)。
[0004]然而，有時對于CaCl2顆粒中所允許的NaCl雜質(zhì)會有更高的要求。因此在某些情況下，要求生產(chǎn)商的操作者保證設(shè)備制造的CaCl2結(jié)晶產(chǎn)品中，NaCl雜質(zhì)的含量必須低于2% (CaCl2/NaCl之比至少為50)，甚至低于1.5% (CaCl2/NaCl之比至少為65.7)。目前所知的生產(chǎn)方法尚無法保證這一點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)是提供以一種由含有NaCl雜質(zhì)的CaCl2原溶液生產(chǎn)純凈CaCl2結(jié)晶的方法，該方法能夠保證產(chǎn)品所含的NaCl雜質(zhì)低于2% ;本發(fā)明還進一步地提供了實施該方法的設(shè)備。
[0006]該任務(wù)通過權(quán)利要求1所提到的方法特征來實現(xiàn)；優(yōu)選地，該方法特征由權(quán)利要求2-11進一步提出；實施根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備具有權(quán)利要求12的特征，優(yōu)選地，該特征通過權(quán)利要求13-18進一步提出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為實施本發(fā)明方法的設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)圖。通過以下圖1所示的示意性結(jié)構(gòu)圖，進一步說明本發(fā)明的設(shè)備。圖1中，預(yù)濃縮裝置1，高度濃縮裝置2，分離裝置3，冷凝結(jié)晶裝置4，熔化裝置5，造粒裝置6。

【具體實施方式】
[0008]含有例如5% NaCl雜質(zhì)和10% CaCl2的水溶液S，通過蒸發(fā)裝置I將溶液預(yù)濃縮。為了達到節(jié)能的目的，水蒸氣通過多級的，每一級具有不同工作溫度的蒸發(fā)裝置I獲得，其中特別是第一級的蒸發(fā)，優(yōu)選借助于減壓實現(xiàn)。預(yù)濃縮過程的分級工作溫度優(yōu)選位于約135-55°C之間。優(yōu)選地，所述預(yù)濃縮過程使溶液中的CaCl2質(zhì)量含量達到約40-46%。通過去除水分使NaCl達到飽和極限，因此使相當部分的NaCl結(jié)晶在該過程中從溶液中分離(例如通過過濾，圖中未示出)而提取出來。CaCl2溶液中NaCl的比例越來越少，優(yōu)選地，再次通過類似蒸發(fā)裝置I的多級構(gòu)成的蒸發(fā)裝置2將水蒸氣進一步地高度濃縮。此外，從預(yù)濃縮的溶液中結(jié)晶出更多部分的NaCl，然后通過接下來的分離裝置3，優(yōu)選過濾裝置分離，有目的地重新進入到蒸發(fā)裝置I，不再被離析，因此能夠提高NaCl的產(chǎn)量，進行商業(yè)上的利用。蒸發(fā)裝置2的高度濃縮過程的分級工作溫度，優(yōu)選位于約145-60°C之間。
[0009]分離裝置3的濾液通過冷凝結(jié)晶裝置4，其中CaCl2溶液中NaCl的比例得到進一步地減少。為了降低水中CaCl2的高溶解度，降低溫度并去除水分使之達到飽和，使CaCl2以結(jié)晶水合物的形式結(jié)晶出來。此外值得特別說明地是，在冷凝結(jié)晶過程中，CaCl2結(jié)晶水合物以二水、四水或六水等不同的形式形成，主要形成四水氯化鈣結(jié)晶水合物(CaCl2.4H20)。冷凝結(jié)晶過程的溫度需要特定于約30-45°C之間，優(yōu)選30-35°C。冷凝結(jié)晶過程中較高的溫度會同樣形成純凈的二水結(jié)晶水合物，該結(jié)晶水合物相對很難從溶液中分離出來。較低的溫度會形成六水結(jié)晶水合物，該結(jié)晶水合物雖然顆粒很大很好分離，但是因為高含水量需要對晶體進行進一步處理，在能量利用上具有缺點。最合適的是同樣產(chǎn)生顆粒狀的具有明顯少的含水量的四水結(jié)晶水合物的晶體。冷凝結(jié)晶裝置4母液中的CaCl2結(jié)晶水合物通過過濾器(圖中未示出)分離出來，而母液的部分流量將含有的剩余NaCl排出，優(yōu)選地回到蒸發(fā)裝置2中，避免NaCl濃度的增加。
[0010]分離出來的CaCl2結(jié)晶水合物進入到熔化裝置5中熔化。一旦溶化過程中出現(xiàn)值得注意的一定規(guī)模的二水結(jié)晶水合物，則建議加入H20(圖中未示出)。溶化裝置5中產(chǎn)生的熱結(jié)晶溶液將被引入到固態(tài)生產(chǎn)裝置，在該裝置中隨著水分的蒸發(fā)，形成所預(yù)期的以固態(tài)形式存在的CaCl2產(chǎn)品。固態(tài)生產(chǎn)裝置優(yōu)選由造粒裝置(6)構(gòu)成，例如流動床造粒機或皮帶造粒機；其也可能是其他任意的與溶液相適應(yīng)的固態(tài)生產(chǎn)裝置(例如顆粒、粉狀、塊狀)。
[0011]在本發(fā)明的范圍內(nèi)需再次指出的是，將NaCl分離出來的溶液的濃縮過程，完全可以通過單級濃縮過程將水蒸發(fā)出來。然而，對于大型設(shè)備，優(yōu)選具有多級濃縮裝置。
[0012]以下實施例示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的作用效果，與【背景技術(shù)】不同的是，根據(jù)本發(fā)明的CaCl2結(jié)晶產(chǎn)品的生產(chǎn)，不是直接由CaCl2溶液造粒，而是將CaCl2結(jié)晶水合物溶化。
[0013]含有約10% CaCl2和5% NaCl的原溶液(CaCl2/NaCl之比為20)在根據(jù)本發(fā)明的預(yù)濃縮裝置中，通過水分的蒸發(fā)和NaCl的分離，產(chǎn)生含有約41% CaCl2和2% NaCl的原溶液(CaCl2/NaCl之比為20.5)。預(yù)濃縮的溶液接下來在蒸發(fā)裝置中被高度濃縮，產(chǎn)生含有約55% CaCl2 1.2% NaCl的溶液(CaCl2/NaCl之比為45.8)(過濾后)。高度濃縮的溶液接下來在冷凝結(jié)晶裝置中受到的溫度約33°C，其中在母液中形成四水氯化鈣結(jié)晶水合物。相對較大顆粒的四水氯化鈣結(jié)晶水合物能夠無障礙地通過離心作用分離出來，然后進入到熔化裝置，通過不斷攪拌熔化。這樣產(chǎn)生的熔融氯化鈉加入到皮帶造粒機中，生產(chǎn)CaCl2結(jié)晶產(chǎn)品，該產(chǎn)品含水率5%，含有約94% CaCl2和1% NaCl (CaCl2/NaCl之比為94)。因此能夠明顯低于所要求的結(jié)晶產(chǎn)品的最大雜質(zhì)含量值，即NaCl含量少于2%。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的方法的最明顯的優(yōu)點，特別是氯化鈣結(jié)晶優(yōu)選為四水氯化鈣結(jié)晶水合物，可以顯而易見的是，能夠通過利用最少的附加能量，達到較高的產(chǎn)品純度。
【權(quán)利要求】
1.一種由含有NaCl雜質(zhì)的CaCl2原溶液生產(chǎn)純凈CaCl2結(jié)晶的方法，包含下列步驟: —原溶液通過水分的蒸發(fā)，濃縮形成NaCl晶體； ——形成的NaCl晶體從溶液中分離和提取出來； ——得到的CaCl2高濃度溶液通過冷凝結(jié)晶過程形成含水的CaCl2結(jié)晶； ——該含水的CaCl2結(jié)晶被分離和熔化； ——形成的熱熔融氯化鈣被引入到固態(tài)生產(chǎn)裝置，特別是造粒裝置，形成所預(yù)期的CaCl2結(jié)晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述濃縮過程是多級的，包括多級的預(yù)濃縮過程和隨后的多級的高度濃縮過程，其中在多級的預(yù)濃縮過程中將NaCl晶體提取出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述的高度濃縮過程中通過水分的蒸發(fā)，進一步形成NaCl晶體，從高濃度溶液中分離并送到預(yù)濃縮裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的方法，其特征在于，所述的NaCl從高濃度溶液的分離通過過濾器實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的方法，其特征在于，所述冷凝結(jié)晶過程中產(chǎn)生的部分含有NaCl的溶液送回到高濃度溶液中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的方法，其特征在于，所述冷凝結(jié)晶過程中CaCl2主要以四水氯化鈣結(jié)晶水合物的形式結(jié)晶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的方法，其特征在于，所述冷凝結(jié)晶過程的溫度需要位于約30-46 V 之間，優(yōu)選 30-35 °C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的方法，其特征在于，所述預(yù)濃縮過程需要多級蒸發(fā)，其中單級工作溫度與其他級不同，優(yōu)選約135-65 °C之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的方法，其特征在于，所述預(yù)濃縮過程得到的溶液中CaCl2質(zhì)量含量約40-45%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的方法，其特征在于，所述高度濃縮過程需要多級蒸發(fā)，其中單級工作溫度與其他級不同，優(yōu)選約145-80°C之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10的方法，其特征在于，所述預(yù)濃縮過程和高度濃縮過程某一級蒸發(fā)的加熱，借助于減壓實現(xiàn)。
12.一種實施根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，包括以下部分: ——含有雜質(zhì)的溶液，其通過水蒸氣的蒸發(fā)將NaCl結(jié)晶排出， ——將NaCl結(jié)晶分離出來的分離裝置(3)， ——與分離裝置⑶的溶液出口相連接的冷凝結(jié)晶裝置(4)， ——與冷凝結(jié)晶裝置(4)的CaCl2結(jié)晶出口相連接的熔化裝置(5)， ——與熔化裝置(5)相連接的固態(tài)生產(chǎn)裝置，特別是生產(chǎn)純凈CaCl2結(jié)晶的造粒裝置(6)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述水蒸氣的蒸發(fā)通過預(yù)濃縮裝置的第一蒸發(fā)裝置(I)和與第一蒸發(fā)裝置(I)相連接的高度濃縮裝置的第二蒸發(fā)裝置(2)實現(xiàn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一蒸發(fā)裝置(I)由多級構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13-14所述的設(shè)備，其特征在于，第二蒸發(fā)裝置(2)由多級構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15所述的設(shè)備，其特征在于，所述蒸發(fā)裝置(1，2)某一級蒸發(fā)的加熱，借助于減壓實現(xiàn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13-16所述的設(shè)備，其特征在于，所述分離裝置(3)由過濾器構(gòu)成。
18.根據(jù)權(quán)利要求13-17所述的設(shè)備，其特征在于，所述造粒裝置(6)是流動床造粒機或皮帶造粒機。
【文檔編號】C01F11/32GK104445336SQ201410472771
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】賴因哈德·朔爾茨, 揚·A.M.V.·范埃施 申請人:Gea梅索有限責任公司