冷冻盐水生产系统的制作方法

1.本技术涉及工业冷却水技术领域，尤其涉及一种冷冻盐水生产系统。


背景技术：

2.换热降温是化工、制药、食品等制造企业离不开的话题，水依然是工厂最常用的换热介质，在一些冷却要求不高的场合，诸如一些放热量不大的化学反应的温度控制、烟气的降温等，采用温度为室温的自来水作为循环冷却介质即可满足生产需求；但是在更多的场合比如控制聚合反应的温度、结晶等生产工艺中，往往需要温度更低的换热介质，此时便需要使用冷冻盐水作为换热介质对设备进行降温。一般应用较多的盐溶液包括：氯化钙溶液、氯化钠溶液等，其中又以氯化钙溶液应用最为广泛，具有对环境无污染、不易燃、价格低廉等优势。目前，在各种冷冻剂、防冻剂中，工业氯化钙水溶液以其冰点低，广泛应用于各种需要降温的设备和场合。
3.但是氯化钙溶液、氯化钠溶液中的氯离子是腐蚀性离子，会造成钢铁材质的管道或设备的腐蚀，日积月累往往会缩短系统管道、设备的寿命，因此会对安全生产构成一定的隐患。经过长期循环使用的冷冻盐水中含有大量的铁离子，这是冷冻盐水变红的主要原因，且铁离子的浓度升高会进一步加剧管道腐蚀的情况。
4.目前主要的处理方式除了向冷冻盐水生产系统中添加缓蚀剂以及更换管道外，还会经常更换冷冻盐水，但是这种方式会使得冷冻盐水被频繁更换，且被更换出来的废盐水难以处理，因此如何延长冷冻盐水的使用期限、以及如何处理更换出来的含有高浓度铁离子的冷冻盐水依旧是难题。


技术实现要素：

5.本技术提供一种冷冻盐水生产系统，用以延长冷冻盐水的使用期限、以及处理更换出来的含有高浓度铁离子的冷冻盐水。
6.本技术提供一种冷冻盐水生产系统，包括依次串联的配药池、第一水泵、盐水储槽、冷冻机、第二水泵、需水设备、沉淀池和锰砂过滤器；
7.锰砂过滤器还与盐水储槽连接，沉淀池通过第一阀门与锰砂过滤器连接；
8.沉淀池还通过第二阀门与蒸发浓缩器连接，蒸发浓缩器还分别与电解池和清水储槽连接；
9.清水储槽与配药池连接。
10.可选地，第一阀门与锰砂过滤器之间还设置有铁离子还原罐。
11.可选地，需水设备和沉淀池之间的管道上设置有管道腐蚀监测装置。
12.可选地，管道腐蚀监测装置包括中空的圆管，设置在圆管内的检测棒；检测棒沿圆管的径向设置；
13.检测棒由两根材质相同的金属棒焊接而成，检测棒的材质与管道的材质相同；
14.圆管的侧面垂直于检测棒的方向开设有视窗。
15.可选地，盐水储槽由隔板分隔为过滤区和缓冲区，隔板的一端固定于盐水储槽内顶壁，另一端靠近盐水储槽内底壁；
16.过滤区填充有过滤网，盐水储槽的输出端设置在靠近过滤区的侧面，且过滤网低于盐水储槽的输出端；
17.盐水储槽的输入端设置在靠近缓冲区的侧面或顶面。
18.可选地，过滤网设置多层，且其网孔沿盐水的输出方向依次缩小。
19.可选地，铁离子还原罐中装填有锌粒。
20.本技术提供的冷冻盐水生产系统，通过设置锰砂过滤器将正常工作时冷冻盐水中产生的铁离子除去，延长冷冻盐水的使用期限，减少了频繁更换冷冻盐水而造成的人力物力的消耗，以及资源能源浪费的情况的出现；并且在本技术的系统中设置蒸发浓缩器和电解池，将需要更换的盐水浓缩后进行电解，回收其中的无机盐。本技术的系统通过设置上述设备，克服了现有的冷冻盐水生产系统冷冻盐水使用期限短，需频繁更换，以及更换后的废盐水难以处理的弊端。此外本技术的系统通过蒸发浓缩器可回收冷冻盐水中的水分，因而具有节约水资源的有益效果。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本技术一实施例提供的冷冻盐水生产系统的示意图；
23.图2为本技术另一实施例提供的冷冻盐水生产系统的示意图；
24.图3为本技术又一实施例提供的冷冻盐水生产系统的示意图；
25.图4为本技术一实施例提供的管道腐蚀监测装置的结构示意图；
26.图5为本技术一实施例提供的盐水储槽的结构示意图。
27.附图标记说明：
28.1、配药池；
29.2、盐水储槽；
30.3、冷冻机；
31.4、需水设备；
32.5、沉淀池；
33.6、锰砂过滤器；
34.7、蒸发浓缩器；
35.8、电解池；
36.9、清水储槽；
37.10、铁离子还原罐；
38.11、管道腐蚀监测装置；
39.100、第一水泵；
40.101、第一阀门；
41.102、第二阀门；
42.200、第二水泵；
43.201、隔板；
44.202、搅拌器；
45.202、过滤网；
46.1101、圆管；
47.1102、检测棒；
48.1103、视窗。
具体实施方式
49.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本技术保护的范围。
50.如图1所示，本技术提供一种冷冻盐水生产系统，包括依次串联的配药池1、第一水泵100、盐水储槽2、冷冻机3、第二水泵200、需水设备4、沉淀池5和锰砂过滤器6；
51.锰砂过滤器6还与盐水储槽2连接，沉淀池5通过第一阀门101与锰砂过滤器6连接；
52.沉淀池5还通过第二阀门102与蒸发浓缩器7连接，蒸发浓缩器7还分别与电解池8和清水储槽9连接；
53.清水储槽9与配药池1连接。
54.本技术中，需水设备4为工厂内需要使用冷冻盐水进行降温换热的设备，比如聚合釜、结晶釜等设备。
55.本技术中，锰砂过滤器6中以锰砂为滤料，可有效降低冷冻盐水中的铁离子含量，并且锰砂滤料还可将冷冻盐水中的固体颗粒过滤除去。
56.蒸发浓缩器7，可采用多效mvr蒸发器，比如三效或四效mvr蒸发器，蒸发浓缩器7将冷冻盐水浓缩后得到的蒸馏水可回输至清水储槽9中用于配制新鲜盐水，浓缩液则输送至下一工段。
57.电解池8用于电解蒸发浓缩器7得到的浓缩液，冷冻盐水经过长期使用，其中含有的阳离子为铁离子、钙离子、锰离子等金属离子，阴离子主要是氯离子，因此将浓缩液进行电解时，会产生氯气和氢气，工厂可将其收集用作氯化氢合成工段的原料，或是收集包装售卖，而其中的金属离子则生成相应的金属氢氧化物沉淀，可将这些沉淀分离收集用作芬顿氧化剂的原料。
58.在正常使用时，先关闭第二阀门102，打开第一阀门101，清水储槽9向配药池1输入清水，同时操作人员向配药池1中投加氯化钙或氯化钠，配成盐水备用，同时也可向其中添加缓蚀剂(比如重铬酸钾和氢氧化钠的混合物)，配制好的盐水通过第一水泵100输送至盐水储槽2中暂存。再被输入到冷冻机3中冷冻降温至所需的温度，比如为-5℃等，冷冻降温后的盐水即为冷冻盐水，通过第二水泵200输给需水设备4，对需水设备4进行降温，对需水设备4降温后的冷冻盐水先通过沉淀池5沉降后，将上清液输至锰砂过滤器6中进一步过滤，将冷冻盐水中的固体杂质和铁离子除去，降低冷冻盐水的浊度和铁离子含量，经过锰砂过滤
器6处理后的冷冻盐水可回输至盐水储槽2中循环利用。
59.当冷冻盐水中铁离子含量较高而需对冷冻盐水进行更换时，关闭第一阀门101，打开第二阀门102，将沉淀池5沉淀后的冷冻盐水的上清液输入至蒸发浓缩器7中，将冷冻盐水浓缩(本技术中浓缩后的盐水为原体积的40～55％)，浓缩后得到的蒸馏水则输至清水储槽9中存储，用于配制新鲜的盐水，而浓缩液则被输入至电解池8中进行电解，电解后产生的副产氯气和氢气可收集售卖，而浓缩液中的钙离子、铁离子等金属离子则会生成相应的金属氢氧化物沉淀，将这些沉淀过滤收集后酸化再还原可用作芬顿氧化剂的原料。
60.本技术提供的冷冻盐水生产系统，通过设置锰砂过滤器6将正常工作时冷冻盐水中产生的铁离子除去，延长冷冻盐水的使用期限，减少了频繁更换冷冻盐水而造成的人力物力的消耗，以及资源能源浪费的情况的出现；并且在本技术的系统中设置蒸发浓缩器7和电解池8，将需要更换的盐水浓缩后进行电解，回收其中的无机盐。本技术的系统通过设置上述设备，克服了现有的冷冻盐水生产系统冷冻盐水使用期限短，需频繁更换，以及更换后的废盐水难以处理的弊端。此外，本技术的系统通过蒸发浓缩器可回收冷冻盐水中的水分，因而还具有节约水资源的有益效果。
61.可选地，如图2所示，第一阀门101与锰砂过滤器6之间还设置有铁离子还原罐10。
62.可选地，铁离子还原罐10中装填有锌粒。
63.本技术中，设置铁离子还原罐10可将冷冻盐水中的铁离子还原，降低冷冻盐水中铁离子的浓度，延长冷冻盐水的使用期限；本技术中铁离子还原罐10中装填有锌粒，锌粒可将冷冻盐水中的铁离子还原成铁单质以及亚铁离子，从而将冷冻盐水中的铁离子含量降低。
64.可选地，如图3所示，需水设备4和沉淀池5之间的管道上设置有管道腐蚀监测装置11。
65.本技术中，设置管道腐蚀监测装置11，可监测冷冻盐水管道的腐蚀情况，便于工作人员指定相应的检修或更换计划。
66.可选地，如图4所示，管道腐蚀监测装置11包括中空的圆管1101，设置在圆管1101内的检测棒1102；检测棒1102沿圆管1101的径向设置；
67.检测棒1102由两根材质相同的金属棒焊接而成，检测棒1102的材质与管道的材质相同；
68.圆管1101的侧面垂直于检测棒1102的方向开设有视窗1103。
69.本技术中，检测棒1102是用于检测管道腐蚀状况的主要部件，检测棒1102由两根材质相同的金属棒焊接而成，因为冷冻盐水输送管道不可避免地会有焊接点，而焊接点是管道腐蚀最严重的部位之一，检测棒1102由两根材质相同的金属棒焊接而成，操作人员可通过观察检测棒1102上的焊接部位的腐蚀状况来评估管道焊接部位的腐蚀状况，从而可着重对管道的焊接处进行检修。在设置时检测棒1102上的焊接部位应在视窗1103的可视范围之内，最优位置为圆管1101的轴心。
70.圆管1101的两端设置有与管道连接的结构，比如螺纹、法兰等。
71.在使用时，操作人员可通过视窗1103观察检测棒1102的腐蚀状况，从而制定检修计划。
72.可选地，如图5所示，盐水储槽2由隔板201分隔为过滤区和缓冲区，隔板201的一端
固定于盐水储槽2内顶壁，另一端靠近盐水储槽2内底壁；
73.过滤区填充有过滤网202，盐水储槽2的输出端设置在靠近过滤区的侧面，且过滤网202低于盐水储槽2的输出端；
74.盐水储槽2的输入端设置在靠近缓冲区的侧面或顶面。
75.本技术中，盐水储槽2中的过滤区可将盐水中的固体杂质过滤，避免固体颗粒进入冷冻机3或管道中，导致管道或设备损坏的情况出现，过滤网202低于盐水储槽2的输出端，可保证所输出的盐水是经过过滤后输出的。
76.可选地，过滤网202设置多层，且其网孔沿盐水的输出方向依次缩小。
77.本技术中，多层滤网的网孔沿盐水的输出方向依次缩小(如图4所示的从下至上依次缩小)，通过这种设置，将盐水中的固体杂质分级过滤，可有效减少过滤网202网孔被堵塞的概率。
78.一种冷冻盐水生产系统，其工作过程如下：
79.在正常使用时，先关闭第二阀门102，打开第一阀门101，清水储槽9向配药池1输入清水，同时操作人员向配药池1中投加氯化钙或氯化钠，配成盐水备用，同时也可向其中添加缓蚀剂(比如重铬酸钾和氢氧化钠的混合物)，配制好的盐水通过第一水泵100输送至盐水储槽2中暂存。盐水储槽2中的盐水向外输出时，通过过滤区的多层过滤网202过滤后输入到冷冻机3中冷冻降温至所需的温度，比如为-5℃等，冷冻降温后的盐水即为冷冻盐水，通过第二水泵200输给需水设备4，对需水设备4进行降温，对需水设备4降温后的冷冻盐水先通过沉淀池5沉降后，将上清液输至铁离子还原罐10中，经过其中的锌粒将冷冻盐水中的铁离子还原成亚铁离子和铁单质，同时填充的锌粒还可截留一部分固体杂质。
80.经过铁离子还原罐10处理后的冷冻盐水被输至锰砂过滤器6中进一步过滤，将冷冻盐水中的固体杂质和铁离子除去，降低冷冻盐水的浊度和铁离子含量，经过锰砂过滤器6处理后的冷冻盐水可回输至盐水储槽2中循环利用。
81.当冷冻盐水中铁离子含量较高而需对冷冻盐水进行更换时，关闭第一阀门101，打开第二阀门102，将沉淀池5沉淀后的冷冻盐水的上清液输入至蒸发浓缩器7中，将冷冻盐水浓缩(本技术中浓缩后的盐水为原体积的40～55％)，浓缩后得到的蒸馏水则输至清水储槽9中存储，用于配制新鲜的盐水，而浓缩液则被输入至电解池8中进行电解，电解后产生的副产氯气和氢气可收集售卖，而浓缩液中的钙离子、铁离子、锌离子(来自于铁离子还原罐10中的锌粒)等金属离子则会生成相应的金属氢氧化物沉淀，将这些沉淀过滤收集后酸化再还原可用作芬顿氧化剂的原料。
82.同时，需水设备4和沉淀池5之间设置的管道腐蚀监测装置11，用于检测管道的腐蚀情况，操作人员可通过视窗1103观察检测棒1102的腐蚀情况判断管道的腐蚀状况，从而判定是否对管道及设备进行检修或更换。
83.最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种冷冻盐水生产系统，其特征在于，包括依次串联的配药池(1)、第一水泵(100)、盐水储槽(2)、冷冻机(3)、第二水泵(200)、需水设备(4)、沉淀池(5)和锰砂过滤器(6)；所述锰砂过滤器(6)还与盐水储槽(2)连接，所述沉淀池(5)通过第一阀门(101)与所述锰砂过滤器(6)连接；所述沉淀池(5)还通过第二阀门(102)与蒸发浓缩器(7)连接，所述蒸发浓缩器(7)还分别与电解池(8)和清水储槽(9)连接；所述清水储槽(9)与所述配药池(1)连接。2.根据权利要求1所述的冷冻盐水生产系统，其特征在于，所述第一阀门(101)与所述锰砂过滤器(6)之间还设置有铁离子还原罐(10)。3.根据权利要求1所述的冷冻盐水生产系统，其特征在于，所述需水设备(4)和所述沉淀池(5)之间的管道上设置有管道腐蚀监测装置(11)。4.根据权利要求3所述的冷冻盐水生产系统，其特征在于，所述管道腐蚀监测装置(11)包括中空的圆管(1101)，设置在所述圆管(1101)内的检测棒(1102)；所述检测棒(1102)沿所述圆管(1101)的径向设置；所述检测棒(1102)由两根材质相同的金属棒焊接而成，所述检测棒(1102)的材质与管道的材质相同；所述圆管(1101)的侧面垂直于所述检测棒(1102)的方向开设有视窗(1103)。5.根据权利要求1所述的冷冻盐水生产系统，其特征在于，所述盐水储槽(2)由隔板(201)分隔为过滤区和缓冲区，隔板(201)的一端固定于盐水储槽(2)内顶壁，另一端靠近所述盐水储槽(2)内底壁；所述过滤区填充有过滤网(202)，所述盐水储槽(2)的输出端设置在靠近所述过滤区的侧面，且过滤网(202)低于盐水储槽(2)的输出端；所述盐水储槽(2)的输入端设置在靠近所述缓冲区的侧面或顶面。6.根据权利要求5所述的冷冻盐水生产系统，其特征在于，所述过滤网(202)设置多层，且其网孔沿盐水的输出方向依次缩小。7.根据权利要求2所述的冷冻盐水生产系统，其特征在于，所述铁离子还原罐(10)中装填有锌粒。

技术总结
本申请提供一种冷冻盐水生产系统，包括依次串联的配药池、第一水泵、盐水储槽、冷冻机、第二水泵、需水设备、沉淀池和锰砂过滤器；锰砂过滤器还与盐水储槽连接，沉淀池通过第一阀门与锰砂过滤器连接；沉淀池还通过第二阀门与蒸发浓缩器连接，蒸发浓缩器还分别与电解池和清水储槽连接；清水储槽与配药池连接。本申请的系统通过设置上述设备，克服了现有的冷冻盐水生产系统冷冻盐水使用期限短，需频繁更换，以及更换后的废盐水难以处理的弊端。及更换后的废盐水难以处理的弊端。及更换后的废盐水难以处理的弊端。


技术研发人员：代良云 王华 范进 俞峰
受保护的技术使用者：宁夏金昱元能源化学有限公司
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/8/26