用于提高蒸发池的蒸发速度的方法

申请号 CN201310713404.0 申请日 2013-12-20 公开(公告)号 CN103880045A 公开(公告)日 2014-06-25
申请人 索尔维公司; 发明人 A·万登多伦; J·A·莫特;
摘要 一种用于提高含有池液体的 蒸发 池的蒸发速度的方法,该池液体包含 水 和按重量计至少1%的 碳 酸钠,所述蒸发池处于与大于0℃的环境空气 温度 下的环境空气的 接触 中,该方法包含以下步骤:-将该池液体的一部分进料到一个 热交换器 中,-在该热交换器中用热量来加热该池液体并且产生一种加热过的池液体,-将该加热过的池液体进料到一个喷洒装置中,该喷洒装置处于在下文中称‘ 工作温度 ’的比该环境空气温度高至少10℃、优选地至少15℃、更优选地至少20℃的温度下,-将该加热过的池液体用该喷洒装置喷洒进该蒸发池的一个开放区域,以便当喷洒时蒸发该池液体的至少一部分水。
权利要求

1.一种用于提高含有池液体的蒸发池的蒸发速度的方法,该池液体包含和按重量计至少1%的酸钠,所述蒸发池处于与大于0℃的环境空气温度下的环境空气的接触中,该方法包含以下步骤:
-将该池液体的一部分进料到一个热交换器中,
-在该热交换器中用热量来加热该池液体并且产生一种加热过的池液体,
-将该加热过的池液体进料到一个喷洒装置中,该喷洒装置处于在下文中称‘工作温度’的比该环境空气温度高至少10℃、优选地至少15℃、更优选地至少20℃的温度下,-将该加热过的池液体用该喷洒装置喷洒进该蒸发池的一个开放区域,以便当喷洒时蒸发该池液体的至少一部分水。
2.根据权利要求1所述的方法,其中该池液体包含按重量计最多30%、有利地最多25%、更有利地最多18%、甚至更有利地最多10%的碳酸钠。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中该池液体包含按重量计最多4%、有利地最多
3%、更有利地最多2%、甚至更有利地最多1%的碳酸氢钠
4.根据权利要求3所述的方法,其中该池液体包含最多18%的碳酸钠和最多3%的碳酸氢钠,或最多10%的碳酸钠和最多4%的碳酸氢钠。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中该环境空气温度是至少5℃、优选地至少10℃、更优选地至少15℃。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中该工作温度是至少15℃、有利地至少
20℃、优选地至少30℃、更优选地至少35℃。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中该工作温度是最高95℃、有利地最高
75℃、优选地最高60℃、更优选地最高48℃。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中将该加热过的池液体在通过该喷洒装置喷洒前在一个序贯的温度下序贯地加热,并且其中该序贯温度比该工作温度高至少5℃、有利地至少10℃、优选地至少15℃。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中该喷洒装置选自:灌溉喷洒装置、旋转喷洒装置、软管卷盘远程(raingun)喷洒系统、中心枢轴式喷洒系统、喷嘴、喷嘴阵列、涡轮式喷雾装置以及其组合。
10.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中该喷洒装置将所进料的加热过的池液体分成液滴并且其中液滴的大小是在1μm与50mm之间。
11.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中该热量是通过一种加热流体来提供的并且其中该加热流体的温度是比该加热过的池液体的工作温度高至少5℃并且比该加热过的池液体的工作温度高最多140℃。
12.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中该热量是选自:热蒸汽冷凝物、低于
3.5巴的低压蒸汽以及其组合。
13.根据权利要求12所述的方法,其中该热蒸汽冷凝物或低于3.5巴的低压蒸汽在将热量提供给该热交换器后转变成一种冷却的冷凝物并且其中所述冷却的冷凝物进一步用于从一种蒸汽发生器的烟雾中回收热量。
14.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中该热量是通过一个由通甲烷供给燃料的燃气加热器产生的,该通风甲烷是从一个长壁采空区通风孔回收的。
15.根据权利要求14所述的方法,其中该从一个长壁采空区通风孔回收的通风甲烷在一种不燃矿石长壁开采作业过程中、有利地在一种天然矿长壁开采作业过程中产生。
16.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中将水、优选地蒸汽冷凝物、更优选地至少35℃温度下的蒸汽冷凝物序贯地进料到该喷洒装置中来代替至少一部分该加热过的池液体。
17.根据权利要求16所述的方法,其中将该水、优选地该蒸汽冷凝物、更优选地该至少
35℃温度下的蒸汽冷凝物以至少1分钟/8小时的时间段、更优选地以至少1分钟/4小时的时间段、最优选地以至少1分钟/2小时的时间段序贯地进料到该喷洒装置中来代替至少一部分该加热过的池液体。
18.根据权利要求16或17所述的方法,其中将水、优选地该蒸汽冷凝物、更优选地该至少35℃温度下的蒸汽冷凝物以最多20分钟/8小时的时间段、更优选地以最多15分钟/4小时的时间段、最优选地以最多10分钟/2小时的时间段序贯地进料到该喷洒装置中来代替至少一部分该加热过的池液体。
19.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中该碳酸钠池液体还含有氯化钠和/或硫酸钠,并且其中该方法进一步包含有利地将该池液体的一部分排放进一个后面的池中以便控制该池液体中的该氯化钠或该硫酸钠的浓度。
20.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中该池液体包含按重量计至少2%、有利地至少4%、更有利地至少6%、甚至更有利地至少8%的氯化钠、或硫酸钠、或氯化钠和硫酸钠。
21.根据以上权利要求中任一项所述的方法,其中该蒸发池添加有一种碳酸钠水性流,用于从该碳酸钠水性流中部分地或全部地回收该碳酸钠。
22.根据权利要求21所述的方法,其中该碳酸钠水性流是来自一种溶液开采工艺的水溶液,通常为天然碱矿、或苏打石矿、或碳酸氢钠石矿溶液开采、优选地天然碱矿溶液开采的水溶液,并且其中该碳酸钠水性流包含按重量计至少1%、有利地至少6%,并且包含按重量计最多30%的碳酸钠。
23.根据权利要求21或22所述的方法,其中该碳酸钠水性流包含来自碳酸钠结晶器或来自碳酸钠衍生物结晶器的一种水性清洗液,或主要由来自碳酸钠结晶器或来自碳酸钠衍生物结晶器的一种水性清洗液组成,或由来自碳酸钠结晶器或来自碳酸钠衍生物结晶器的一种水性清洗液组成,并且包括有利地按重量计至少6%和最多30%的碳酸钠。
24.根据权利要求23所述的方法,其中该碳酸钠水性流是在第一池中产生的,其中将碳酸钠水性排放液、有利地包含来自碳酸钠结晶器或来自碳酸钠衍生物结晶器的碳酸钠水性清洗液的碳酸钠水性排放液或由来自碳酸钠结晶器或来自碳酸钠衍生物结晶器的碳酸钠水性清洗液组成的碳酸钠水性排放液进料到该第一池中,将该碳酸钠水性排放液冷却以便产生:
-十水合碳酸钠晶体,以及该碳酸钠水性流。
25.根据以上权利要求中任一项所述的方法,进一步包括以下步骤:
-在该环境空气温度下,在到达钠盐饱和的池液体前,停止将该池液体的该部分进料到该热交换器中和该喷洒装置中,
-通过将该池液体在同一蒸发池中或在另外的蒸发结晶池区域中进一步暴露于环境空气条件下,典型地在夏季月份期间,允许该池液体的水进一步蒸发以便结晶包含氯化钠或硫酸钠的另外的钠盐。
26.根据权利要求1至24中任一项所述的方法,进一步包含以下步骤:
-在该环境空气温度下,在到达钠盐饱和的池液体前,停止将该池液体的该部分进料到该热交换器中和该喷洒装置中,
-将该池液体进料到一种溶液开采腔或一种采空腔或深井注入中。
27.一种用于制造碳酸钠或碳酸钠衍生物的工艺,该工艺包含根据以上权利要求中任一项所述的方法。

说明书全文

用于提高蒸发池的蒸发速度的方法

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2012年12月20日提交的美国临时申请号61/740195的优先权,出于所有目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。

技术领域

[0003] 本发明涉及一种用于使用热量和喷洒装置来提高含有池液体(包含酸钠)的蒸发池的蒸发速度的方法,用和不饱和空气来提高池液体的蒸发速度,因此增加了其中发生有效蒸发的年的时间段,并且减少了处理一个给定流量的碳酸钠水性流(可以进料给该蒸发池)所需要的表面。本发明还涉及一种用于使用低温热量和/或多余热量和一个喷洒装置来提高含有池液体(包含水和碳酸钠)的蒸发池的蒸发速度的方法。 背景技术
[0004] 蒸发池尺寸在多个参数中主要依赖于来自雨的局部降水量、在这一年期间的环境空气温度、以及强制热对流的风速条件。
[0005] 加速蒸发的一种方式是相对于环境空气温度以及其相关的露点来提高液体的温度。加速蒸发的另一种方式是增加空气与包含有待部分蒸发的水的液体之间的接触面。在那些方式中,喷洒系统使能将一种液体分成液滴,这些液滴具有比存储在池中的对应液体的几乎平坦表面更大的蒸发比表面积。然 而,在蒸发水时操作带有水溶液的喷洒装置导致在喷洒装置的出口处那些喷洒装置的快速结垢和阻塞,该水溶液包含水和碳酸钠以及任选地其他的可溶盐例如碳酸氢钠氯化钠、或硫酸钠。
[0006] 在使用蒸发池的这些工业中,从天然矿石或从性湖泊生产苏打灰是它们中的一种。包含碳酸钠的主要的天然矿石是:天然碱矿石、苏打石矿石或碳酸氢钠石(wegscheiderite)矿石。那些天然矿石可以在不同的地理区域(例如巴西、中国、哈萨克、墨西哥、土其、美国(怀俄明州、科罗拉多州、加利福尼亚))中找到。碱性湖泊主要在非洲找到。那些天然矿石可以机械地开采,比如使用长壁设备,或通过使用水的溶液开采来开采。 [0007] 从天然矿石或从碱性湖泊中生产苏打灰以及其衍生物导致了产生含有碳酸钠的清洗流。确实,大多数天然沉积物含有杂质例如不可溶的颗粒(砂、粘土、碳酸长石,……)以及可溶盐,主要地蒸发盐(氯化钠、硫酸钠,……)。
[0008] 必须将这些杂质从生产线上移除以便保证苏打灰的主要应用:例如玻璃生产、或精制碳酸氢钠的食品和药物生产所要求的最终产品的品质。将大多数可溶杂质例如可溶盐或较不可溶的化合物从生产工艺中作为水溶液或包含水溶液的水性悬浮液以含有碳酸钠的不同的清洗流的形式移除。
[0009] 总体上,通过一种清洗控制在结晶步骤中移除这些可溶的杂质以便保证最终的苏打灰或苏打灰衍生物的品质。
[0010] 此外,当使用一种溶液开采时,与常规干燥开采作业相比,每吨苏打灰 或苏打灰衍生物使用更高量值的水,因此当将蒸发池与工业蒸发器(填装有来自蒸汽发生器的蒸汽)结合时,增加了对控制水平衡和蒸发能量优化的需求。
[0011] US1859275(1932)披露了一种从欧文斯(Owens)湖(加利福尼亚)中的碱性水的盐残余物中生产碳酸钠的工艺。这篇文献传授了避免建筑和操作蒸发池来存储该湖的夏季盐水。它传授了使用蒸汽来熔融富含硫酸钠的盐水中的十水合碳酸钠以及氯化钠晶体并且获得三种固相一水合碳酸钠、Na2CO3.2Na2SO4复盐、以及氯化钠以便沉淀复盐从而降低盐水的硫酸钠浓度。将这种复盐从得到的盐水中移除并且然后使纯化的十水合碳酸钠结晶。这篇文献未提及通过使用一种热交换器来使用间接加热以增强蒸发池的蒸发、未提及使用喷洒装置并且未提及喷洒条件。
[0012] US2003/0143149披露了一种使用热量在将一种碳酸钠回收流引入蒸发池(20)之前对其加热来从蒸发池水中回收碳酸钠的工艺。将池液体在用苛性碱或生石灰苛化前在120℉-140℉(49℃-60℃)下加热。所描述的工艺未提及使用喷洒装置和喷洒条件。它也未提及多池操作。
[0013] 本发明的目的是提出一种用于使用喷洒装置和低温热量或废热(具体地来自一个蒸汽发生器或苏打灰设备)来提高含有碳酸钠溶液的蒸发池的蒸发速度的改进方法。 [0014] 发明概述
[0015] 本发明涉及一种用于提高含有池液体的蒸发池的蒸发速度的方法,该池 液体包含水和按重量计至少1%的碳酸钠,所述蒸发池处于与大于0℃的环境空气温度下的环境空气的接触中,该方法包含以下步骤:
[0016] -将该池液体的一部分进料到一个热交换器中,
[0017] -在该热交换器中用热量来加热该池液体并且产生一种加热过的池液体, [0018] -将该加热过的池液体进料到一个喷洒装置中,该喷洒装置处于在下文中称‘工作温度’的比该环境空气温度高至少10℃、优选地至少15℃、更优选地至少20℃的温度下, [0019] -将该加热过的池液体用该喷洒装置喷洒进该蒸发池的一个开放区域,以便当喷洒时蒸发该池液体的至少一部分水。
[0020] 本发明的一个第一优点是使用用于含碳酸钠的池液体的喷洒系统来改进许多增强蒸发装置的工作条件。
[0021] 本发明的一个第二优点是含有碳酸钠池液体的蒸发池的提高的蒸发速度从而提高了每池表面单位的年蒸发速度。
[0022] 本发明的一个第三优点是增加了在期间发生蒸发的一年内的时间段,特别是在淡季,比如在北半球内(在南半球季节应是相反的):早春(3月-4月)以及晚秋(10月-11月)。与当仅使用自然蒸发而不使用增强的蒸发系统和热量时的主要的蒸发时期(在北半球5月至9月,在南半球11月至3月)相比,这几乎加倍了有效蒸发的时间段。
[0023] 本发明的一个第四优点是局部地增加蒸发池区域(其中将池液体移出来进料到该喷洒装置内并且其中将该池液体喷洒回来)内的对流;这产生了该 池液体在该蒸发池内的更均匀的浓度并且这还改进了环境空气/池液体界面处的对流和蒸发,尤其在淡季期间,这时在池的表面在更冷的夜晚或白天期间产生钠十水合物晶体。
[0024] 本发明的一个第五优点是含有碳酸钠的液体的蒸发池与来自蒸汽发生器并且具体地来自使用蒸汽发生器的苏打灰设备的低温热量或废热之间的合并的协同作用的可能性,因此降低了此类工艺的碳足印。
[0025] 本发明的一个第六优点是此类增强的蒸发装置与蒸发池中产生的碳酸钠液体中的氯化钠或硫酸钠的提高的浓度之间的合并的协同作用的可能性,这使得能够降低增强的蒸发装置的阻塞速度。当将增强的蒸发装置与多池管理技术结合时,这同样是特别有利的,这些技术是例如使用至少一个十水合碳酸钠结晶池结合一个蒸发池和/或一个蒸发复盐结晶池的技术。
[0026] 附图简要说明
[0027] 图1是根据本发明的原理所述的方法的一个实施例的示意性图解。
[0028] 图2是根据本发明的原理所述的方法的一个实施例的示意性图解。
[0029] 定义
[0030] 术语“溶解度”指的是一种化合物在一种水溶液中的水溶性
[0031] 术语“苏打灰”指的是碳酸钠、总体上以其无水固体形式(Na2CO3)来考虑。 [0032] 术语“苏打灰衍生物”指的是从苏打灰用作起始材料合成的化合物,包括:碳酸氢钠、碳酸氢三钠(Na2CO3.2NaHCO3.2H2O)、碳酸氢钠石或得瑟米特(decemite)(Na2CO3.3NaHCO3)、来自用石灰苛化的苛性钠(NaOH)、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、硫酸钠、磷酸钠。
[0033] 术语‘复盐’指的是碳酸钠-硫酸钠复盐(Na2CO3.2Na2SO4也被称为碳钠矾),除非另外指明。
[0034] 术语‘包括’囊括了‘主要由……组成’以及还有‘由……组成’。 [0035] 在本说明书中,其中在将一种要素或组分说成是包括在和/或选自一列所列举的多个要素或组分之中,应该理解的是在此处明确考虑到的相关实施例中,该要素或组分还可以是这些单独的列举出的要素或组分中的任何一个,或还可以选自一个由这些明确列举出的要素或组分中的任何两个或更多个所组成的组。进一步地,应该理解的是在此描述的一种设备、工艺或方法的要素和/或特征可以按多种方式进行组合而并不背离本传授内容的范围和记载,无论在此是明显的或是暗示的。
[0036] 当在一个数值之前使用术语“大约”时,那么本发明的传授内容同样包括该具体的数值本身,除非另外明确地指明。如在此使用的,术语“大约”是指从额定值的+-10%的变化,除非另外明确地指明。
[0037] 发明详述
[0038] 本发明涉及一种用于提高含有池液体的蒸发池的蒸发速度的方法,该池 液体包含水和按重量计至少1%的碳酸钠,所述蒸发池处于与大于0℃的环境空气温度下的环境空气的接触中,该方法包含以下步骤:
[0039] -将该池液体的一部分进料到一个热交换器中,
[0040] -在该热交换器中用热量来加热该池液体并且产生一种加热过的池液体, [0041] -将该加热过的池液体进料到一个喷洒装置中,该喷洒装置处于在下文中称‘工作温度’的比该环境空气温度高至少10℃、优选地至少15℃、更优选地至少20℃的温度下, [0042] -将该加热过的池液体用该喷洒装置喷洒进该蒸发池的一个开放区域,以便当喷洒时蒸发该池液体的至少一部分水。
[0043] 在本发明中,碳酸钠池液体是一种包含碳酸钠的水性液体。该池液体总体上包含按重量计大于1%的碳酸钠。它总体上包含按重量计小于36%的碳酸钠。在本发明的一个实施例中,该池液体包含按重量计最多30%、有利地最多25%、更有利地最多18%、甚至更有利地最多10%的碳酸钠。该池液体的其余部分主要是水。碳酸钠可以部分地被大气中的CO2碳酸氢化(bicarbonate)。然而,在本发明中优选的是该池液体包含按重量计最多4%、有利地最多3%、更有利地最多2%、甚至更有利地最多1%的碳酸氢钠。在再生或清洗之前,这改进了喷洒装置的工作持续时间。在一个具体的实施例中,该池液体包含最多18%的碳酸钠和最多3%的碳酸氢钠,或最多10%的碳酸钠和最多4%的碳酸氢钠。
[0044] 该池液体还可以含有除了碳酸钠之外的其他的可溶盐例如氯化钠和/或硫酸钠。在这样的情况下,该池液体总体上包含按重量计从1%至25%的其他可溶盐,具体地按重量计从1%至25%的氯化钠和/或硫酸钠。当该池液体包含 氯化钠和硫酸钠时,优选的是该池液体包含按重量计最多25%的两种所述可溶盐的累积浓度。更优选地是该池液体包含按重量计最多25%的两种所述可溶盐、和碳酸钠以及碳酸氢钠的累积浓度。
[0045] 在本发明中,该池液体在环境空气温度下优选地是并非氯化钠和/或硫酸钠和/或碳酸氢三钠饱和的。当周围温度在夜间或寒冷的白天期间降低时,该池液体如果是一种钠盐饱和的话则主要是十水合碳酸钠饱和的。具体地,它不是氯化钠或复盐或碳酸氢三钠饱和的。已经观察到在这样的浓度范围内,一种池液体使能降低增强蒸发装置的阻塞速度,并且在序贯的(sequential)过度加热或序贯水进料操作的情况下(在本文中的下文所描述的),使能更快恢复喷洒能和压降。
[0046] 该池液体有利地是一种倾析的液体,该倾析液体具有按重量计小于1%、更有利地小于0.1%的固体成分例如砂、粘土或精细可溶盐晶体的固体颗粒。固体颗粒的粒径应该有利地是该喷洒装置内部的较小空间弦距(smaller space cord distance)的三分之一、更有利地十分之一。这使得能够改进该喷洒装置的喷洒持续时间并且有效地限制喷洒装置在其内部件内的阻塞。
[0047] 热交换器可以是化学工业领域内已知的任何类型的热交换器。在本发明中,一种螺旋式热交换器或板框式交换器或管框式交换器是特别适合的。该热交换器有利地选自可拆卸的热交换器,例如螺旋式热交换器或板框式热交换器。这使得能够清洁掉该热交换器表面上堆积的固体颗粒硬皮或可溶盐晶体例如:一水合碳酸钠晶体、七水合碳酸钠晶体、十水合碳酸钠晶体、十水合硫酸钠晶体、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及碳钠矾(Na2CO3.2Na2SO4)。
[0048] 在本发明中,‘工作温度’对应于进料到该喷洒装置内的加热过的池液体的温度,因此对应于该液体在被喷洒前的温度并且不对应于该液体在被喷洒后的温度。确实,在该喷洒装置中,当喷洒液体时会发生压降和一些吸热的水蒸发。这导致喷洒后该液体的少许或若干摄氏度的降低,主要取决于压降(液体的绝热膨胀)并且取决于与该液体共进料的加压的不饱和空气在加压的空气-液体喷洒装置内的任选的存在。
[0049] 在本发明中已经观察到的是太低的环境空气温度导致碳酸钠/碳酸氢钠/硫酸钠晶体或它们的水合物晶体在该喷洒装置的出口处的快速结晶,从而导致该喷洒装置的快速阻塞。在本发明中,该环境空气温度有利地是至少5℃、优选地至少10℃、更优选地至少15℃。
[0050] 为了降低进料能量例如由消耗的能量,泵送的流量应该是最少量的。碳酸钠液体的水的蒸发是一种吸热现象。于是应该将进料到该喷洒装置的加热过的池液体的工作温度与环境空气温度之间的温差最大化以便将进料到喷洒装置的流量最小化并且因此将进料能量最小化。在本发明中,工作温度总体上是至少15℃、有利地至少20℃、更有利地至少30℃、优选至少35℃。
[0051] 然而,已经观察到的是同样地当工作温度太高时,碳酸盐液体同样导致该喷洒装置出口处的快速的并且坚固的阻塞。在本发明中,工作温度总体上是最高95℃、有利地最高75℃、更有利地最高60℃、优选最高48℃。
[0052] 在本发明的一个具体的实施例中,工作温度有利地是至少15℃并且最 高95℃、更有利地是至少20℃并且最高75℃、优选至少30℃并且最高60℃、更优选至少35℃并且最高48℃。
[0053] 诸位发明人已经观察到,尤其是当环境空气温度低于35℃时,如淡季期间(春季和秋季),短时间内,例如每两个小时或优选的每个小时5至10分钟,序贯的过度加热该加热过的池液体使能够实质性地增加该喷洒装置在阻塞前的工作持续时间。因此,在本发明的一个实施例中,将该加热过的池液体在通过该喷洒装置喷洒前在一个序贯的温度下序贯地加热,并且该序贯温度比该工作温度高至少5℃、有利地至少10℃、优选地至少15℃。 [0054] 在本方法中,该喷洒装置可以选自将进料的加热过的池液体分(fractioning)成液滴的任何类型的喷洒装置。由喷洒装置消耗的喷洒能总体上与产生的液滴的表面积成正比例。因此,通过加热过的池液体的体积单位报告的喷洒能与液滴大小是成反比例的。然而,太大的液滴尺寸降低了由液滴体积报告的蒸发速度。在本方法中,液滴的大小总体上是在1μm与50mm之间、有利地在10μm与10mm之间、更有利地在0.1mm与7mm之间、甚至更有利地在0.5mm与5mm之间。
[0055] 在本方法中,特别适合的喷洒装置选自:灌溉喷洒装置、旋转喷洒装置、软管卷盘远程喷洒系统(hose reel raingun sprinklers system)、中心枢轴式喷洒系统、喷嘴、喷嘴阵列、涡轮式喷雾(turbomist)装置以及其组合。涡轮式喷雾装置是更特别适合的。 [0056] 有利地,该喷洒装置包含与池液体接触的塑料材料材质(例如:PVC、 聚乙烯、聚丙烯、PVDF、PTFE)、或金属材质(选自由以下各项组成的组中:不锈钢AISI304、AISI316、AISI904、镍或镍合金)的部件。
[0057] 在本方法中,热量可以通过任何类型的加热流体来提供,例如热气体、热液体、或热固体(比如通过地热泉加热的热泥土)。在本说明书中,用于气体、液体、或固体的形容词‘热’理解为是指修饰一种流体,这种流体的温度高于该加热过的池液体的工作温度。总体上,该加热流体的温度比该加热过的池液体的工作温度高至少5℃、有利地至少10℃、更有利地至少20℃、甚至更有利地至少50℃。在本方法的一个实施例中,该加热流体的温度比该加热过的池液体的工作温度高最多140℃、有利地最多80℃、更有利地最多50℃。 [0058] 在苏打灰或苏打灰衍生物生产单元,低温热流体经常是可用的并且它们的低温热量不会被进一步使用或增值。因此,对应的热量形容为‘废热’。在本方法的一个实施例中,该热量是选自:热蒸汽冷凝物、低于3.5巴的低压蒸汽、以及其组合。有利地,在这个实施例中,该热蒸汽冷凝物或低于3.5巴的低压蒸汽在将热量提供给该热交换器后转变成一种冷却的冷凝物并且将所述冷却的冷凝物进一步用于从一种蒸汽发生器的烟雾中回收热量。在这个后面的实施例中,这使得能够使用本发明的蒸发池、环境空气、以及相关的增强蒸发方法作为用于蒸汽发生器的增强的冷却系统对给定量的可燃物从蒸汽发生器回收更多的能量。在这个后面的实施例的一个变体中,该可燃物是一种氢化的和/或潮湿的可燃物并且将该蒸汽发生器的烟雾的冷凝物有利地再循环至苏打灰工艺、具体地再循环至天然碱/苏打石/碳酸氢钠石矿石的溶液开采。
[0059] 在本发明的另一个实施例中,该热量是通过一个由通风甲烷供给燃料的燃气加热器产生的,该通风甲烷是从一个长壁采空区(gob)通风孔回收的。在这个实施例的一个变体中,从一个长壁采空区通风孔回收的通风甲烷是在一种不燃矿石长壁开采作业过程中、有利地在一种天然碱矿石长壁开采作业过程中产生。这是特别有意义的,因为蒸发池经常远离碳酸钠纯化和加工设备,因此远离可用的热,但是蒸发池时常靠近天然矿石提取场,在这些场中通风甲烷可从长壁采空区通风孔获得。
[0060] 使用该蒸发池附近的蒸汽冷凝物的可能性给予了根据本发明的使用低温热的方法与漂洗该喷洒装置以便清洁它并且摆脱累积的可溶盐(例如碳酸钠或碳酸氢钠盐)的晶体的可能性之间的特殊协同作用的可能性。确实,蒸汽冷凝物中的贫化量的钙和镁离子,与天然表面或地下水相比,使得能够限制不溶沉淀物(例如否则会与天然表面或地下水产生的碳酸钙或碳酸镁的)的形成。总体上,蒸汽冷凝物包含最多10ppm、有利地最多5ppm的钙和/或镁。在本发明的一个实施例中,将水、优选地蒸汽冷凝物、更优选地至少35℃温度下的蒸汽冷凝物序贯地进料到该喷洒装置中来代替至少一部分该加热过的池液体。有利地,在这个实施例中,将水、优选地蒸汽冷凝物、更优选地至少35℃温度下的蒸汽冷凝物以至少1分钟/8小时的时间段、更优选地以至少1分钟/4小时的时间段、最优选地以至少1分钟/2小时的时间段序贯地进料到该喷洒装置中来代替至少一部分该加热过的池液体。有利地,在那些最后的两个实施例中,将水、优选地蒸汽冷凝物、更优选地至少35℃温度下的蒸汽冷凝物以最多20分钟/8小时的时间段、更优选地以最多15分钟/4小时的时间段、最优选地以最多10分钟/2小时的时间段序贯地进料到该喷洒装置 中来代替至少一部分该加热过的池液体。已经证明水或冷凝物进料的最小和/或最大序贯持续时间的那些范围敏感地增加了该喷洒装置在阻塞前的工作持续时间。在那些实施例的一个变体中,测量了相对于环境空气的压力在该喷洒装置中的液体的分压;并且当该分压比所述分工作压(当该喷洒装置是清洁的时)高约25%或约15%或约10%时,将水、优选地蒸汽冷凝物、更优选地至少
35℃温度下的蒸汽冷凝物以至少一分钟并且最多20分钟、优选地最多15分钟、更优选地最多10分钟序贯地进料到该喷洒装置中。
[0061] 在本方法的一个实施例中,该碳酸钠池液体还含有氯化钠和/或硫酸钠。有利地,当该碳酸钠水性流含有氯化钠和/或硫酸钠时,该方法进一步包含将该池液体的一部分排放进一个后面的池中以便控制该池液体中的氯化钠或硫酸钠浓度。该池液体总体上包含按重量计至少2%、或至少4%、或至少6%、或至少8%的氯化钠、或硫酸钠、或氯化钠和硫酸钠。在本发明的一个实施例的一个第一子实施例中,该池液体包含按重量计最多20%、有利地最多10%的氯化钠、或硫酸钠。在本发明的一个实施例的一个第二子实施例中,该池液体包含按重量计最多10%的氯化钠以及最多4%的硫酸钠。这使得能够通过形成共结晶的复盐(Na2CO3.2Na2SO4)限制硫酸钠在十水合碳酸钠晶体中的存在。
[0062] 在本发明的一个具体的实施例中,该蒸发池添加有一种碳酸钠水性流用于从该碳酸钠水性流中部分地或全部地回收碳酸钠。
[0063] 在这个具体实施例的一个第一变体中,该碳酸钠水性流是来自一种溶液开采工艺的水溶液,通常为天然碱矿、或苏打石矿、或碳酸氢钠石矿溶液开 采、优选地天然碱矿溶液开采的水溶液,并且其中该碳酸钠水性流包含按重量计至少1%、有利地至少6%,并且包含按重量计最多30%的碳酸钠。将本发明的方法用于这样的进料给蒸发池的碳酸钠水性流使得能够浓缩来自溶液开采工艺的水溶液。然后可以将在蒸发池中获得的池液体冷却以便提供十水合碳酸钠的促进结晶的条件。有利地,通过将该池液体暴露于低于10℃、优选地低于2℃的环境温度,使用在WO2009/068670第2页第21行至第4页第31行(通过引用包括在此)中所描述的方法之一来冷却该池液体,并且其中该池液体是所提供的“排放液”。 [0064] 在这个具体实施例的一个第二变体中,该碳酸钠水性流包含来自碳酸钠结晶器或来自碳酸钠衍生物结晶器的一种水性清洗液,或主要由来自碳酸钠结晶器或来自碳酸钠衍生物结晶器的一种水性清洗液组成,或由来自碳酸钠结晶器或来自碳酸钠衍生物结晶器的一种水性清洗液组成,并且包含有利地按重量计至少6%和最多30%的碳酸钠。在这个第二变体中,该碳酸钠水性流还可以衍生自一种水溶液,这种水溶液来自一种溶液开采工艺,例如一种天然碱矿、或苏打石矿、或碳酸氢钠石矿溶液开采、优选地一种天然碱矿溶液开采。
比如当该碳酸钠结晶器或碳酸钠衍生物结晶器,像一水合碳酸钠结晶器或碳酸氢三钠结晶器或碳酸氢钠结晶器,添加有一种衍生自溶液开采工艺的水溶液时就是这种情况。将本发明的方法用于这样的进料给蒸发池的碳酸钠水性流使得能够浓缩包含水性清洗液的水溶液或浓缩由水性清洗液组成的水溶液。然后可以将在蒸发池中获得的池液体冷却以便提供十水合碳酸钠的促进结晶的条件。
[0065] 优选地,在这个第二变体中,通过将该池液体暴露于低于10℃、优选地 低于2℃的环境温度,使用在WO2009/068670第2页第21行至第4页第31行(通过引用包括在此)中所描述的方法之一来冷却该池液体,并且其中该池液体是所提供的“排放液”。 [0066] 在这个具体实施例的一个第三变体中,该碳酸钠水性流是在第一池中产生的,其中将碳酸钠水性排放液,有利地包含来自碳酸钠结晶器或来自碳酸钠衍生物结晶器的碳酸钠水性清洗液的碳酸钠水性排放液或由来自碳酸钠结晶器或来自碳酸钠衍生物结晶器的碳酸钠水性清洗液组成的碳酸钠水性排放液进料到该第一池中,将该碳酸钠水性排放液冷却以便产生:
[0067] -十水合碳酸钠晶体,以及
[0068] -该碳酸钠水性流。
[0069] 然后将该碳酸钠水性流从该第一池中排出。然后将该碳酸钠水性流根据本发明进料到该蒸发池中。将钠十水合物晶体至少部分地从该第一池中移出。有利地,这个第一池根据在WO2009/068670第2页第21行至第4页第31行(通过引用包括在此)中所描述的方法之一提供一个“结晶池”或一个“第一池”。
[0070] 在本发明以及上述的任何实施例、变体和子实施例的第一另一个实施例中,本发明的方法有利地进一步包含以下步骤:
[0071] -在环境空气温度下,在到达钠盐饱和的池液体前,停止将该池液体的该部分进料到该热交换器中和该喷洒装置中,
[0072] -通过将该池液体进一步在同一蒸发池中或在一个另外的蒸发结晶池区域中暴露于环境空气条件下,典型地在夏季月份期间,允许该池液体的水进一 步蒸发以便结晶包含氯化钠或硫酸钠的另外的钠盐。
[0073] 或作为该第一另一个实施例的替代方案,因此在本发明以及上述的任何实施例、变体和子实施例的一个第二另一个实施例中,该方法有利地进一步包含以下步骤: [0074] -在环境空气温度下,在到达钠盐饱和的池液体前,停止将该池液体的该部分进料到该热交换器中和该喷洒装置中,
[0075] -将该池液体进料到一种溶液开采腔或一种采空腔或深井注入(deep well injection)中。
[0076] 本发明还涉及一种用于降低含十水合碳酸钠的回收的池固体的卡车运输成本的方法,该方法包含:
[0077] f)收集该回收的池固体
[0078] g)将该收集的回收的池固体的一部分进料到保持在以下温度下的熔化器中:至少约20℃、优选地至少约25℃、更优选地至少约30℃、最优选地至少35℃,以便产生一种熔化器液体,
[0079] h)将该熔化器液体的一部分进料到一个热交换器中,
[0080] i)在该热交换器中用一种废热来加热该熔化器液体以便产生一种加热的熔化器液体,
[0081] j)将该加热的熔化器液体的一部分移出并且运输该加热的熔化器液体的该部分,从而将一种原料提供给一种生产碳酸钠或碳酸钠衍生物的工艺,
[0082] k)将该加热的熔化器液体的剩余部分进料回该熔化器中以便熔化该回收的池固体的一部分,
[0083] 其中,该包含十水合碳酸钠的回收的池固体是在一种至少2个池的管理 (management)工艺中产生的,所述2个池的管理工艺包含:
[0084] a)提供一种碳酸钠水性排放液,有利地包含一种来自该产生碳酸钠或碳酸钠衍生物的工艺的清洗液的一种碳酸钠水性排放液,
[0085] b)提供一个冷却结晶池以及一个蒸发结晶池,
[0086] c)将该碳酸钠水性排放液进料到该冷却结晶池中,
[0087] d)通过将其暴露于低于10℃、优选地低于2℃的环境空气温度来冷却该碳酸钠水性排放液,以便促进十水合碳酸钠冷却结晶条件,例如在冬季的寒冷的环境温度期间,并且以便产生(1)有待回收的包含十水合碳酸钠晶体的池固体以及(2)一种包含碳酸钠和另一种溶解的钠盐例如氯化钠或硫酸钠或碳酸钠衍生物盐的池液体,
[0088] e)排出该冷却结晶池的池液体并且将其进料到该蒸发结晶池中,
[0089] f)收集来自该冷却结晶池的回收的固体,根据以上的步骤g)至k)对该回收的固体进行进一步加工,
[0090] l)将在该蒸发结晶池中的池液体暴露于一种第二环境空气条件,例如在夏季月份期间的环境空气条件,以便促进该池液体的至少一部分水的蒸发并且使碳酸钠和另一种钠盐例如氯化钠、硫酸钠或碳酸钠衍生物盐结晶。
[0091] 保护范围并不受以上列出的本说明书所限制,而是仅受跟随的权利要求书所限制,该范围包括该权利要求书的主题的所有等效物。
[0092] 每一项权利要求都作为本发明的一个实施方案结合到本说明书之中。因此,权利要求书是一种进一步的说明并且是对本发明的优选实施方案的附加。
[0093] 尽管已展示并描述了本发明的优选实施例,但是本领域的普通技术人员可在不脱离本发明的精神或传授内容的情况下对其进行修改。在此说明的这些实施方案只是示意性的且是非限制性的。系统及方法的多种变化及修改是可能的并且是在本发明的范围之内的。
[0094] 若任何引用结合在此的专利、专利申请以及公开物中的披露内容与本申请的描述相冲突的程度到了可能导致术语不清楚,则本说明应该优先。
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