專利名稱：滲透膜蒸餾設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用滲透膜蒸餾對(duì)重化學(xué)品液體，尤其是來自于電解池的廢堿金屬鹵化物溶液，更尤其是來自于制備氫氧化鈉和氯氣的廢氯化鈉溶液進(jìn)行回收和濃縮的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在制備氯氣和氫氧化物的過程中，將幾乎飽和的NaCl鹽水溶液供應(yīng)至其中施加直流電的電解池，在陽極生成氯氣的同時(shí)在陰極水被電化學(xué)地還原成氫氣和氫氧根離子。通常陽極和陰極被微孔隔膜或全氟的陽離子交換膜，如商標(biāo)名為Nafion，F(xiàn)lemion，或Aciplex的那些隔開。一些氯堿工廠可能仍然利用老式的汞-基方法，其中在電極之間沒有隔膜，并且陰極的反應(yīng)是形成鈉汞齊。
所有的氯堿工廠要求純化過的鹽水供料，在膜工廠的情形中，鹽水必須是“超純”的，其中導(dǎo)致金屬含量的總硬度規(guī)定為低于30ppb。粗NaCl鹽水通常由固體NaCl和水在鹽水飽和器中制備。然后經(jīng)過一個(gè)或兩個(gè)步驟的純化以除去硬度金屬，如Ca和Mg，以及其它的金屬和非金屬雜質(zhì)。對(duì)于膜電解池工廠，通常使用化學(xué)沉淀方法和離子交換方法來純化NaCl鹽水。鹽水的制備和處理階段通常是指氯堿工廠的鹽水處理階段，其能占總的工廠成本的10-15％。關(guān)于氯堿鹽水制備和純化的詳細(xì)描述見于，例如Industrial Inorganic Chemical andProducts-An Ullmann’s Encyclopedia，vol.2，Wiley-VCH，Weinheim，1999，pp.1123-1255中關(guān)于氯的章節(jié)。
供料鹽水的典型濃度是305±10g/L，并且在膜電解池電解的過程中，NaCl濃度被消耗了約1/3，即為190±10g/L。電解后的鹽水被稱為廢鹽水、淡鹽水(Weak Brine)或回流鹽水(Return Brine)。廢鹽水首先被脫氯，然后通常作為制備粗供料鹽水的組成成分之一被返至鹽水飽和器。應(yīng)該理解的是當(dāng)在膜工廠時(shí)，廢鹽水很純，即“超純”，將其循環(huán)至鹽水飽和器主要是為了使它再濃縮至初始的濃度，即305±10g/L。
如果發(fā)現(xiàn)一種方便且經(jīng)濟(jì)的方法將廢鹽水再濃縮至供料鹽水的濃度，則可以大大降低鹽水處理部分的規(guī)模及成本。并且也隨之減少在鹽水處理中的化學(xué)品如NaOH，Na2CO3和IX樹脂再生化學(xué)品的消耗。使用傳統(tǒng)的蒸發(fā)作為再濃縮廢鹽水的裝置不利地被認(rèn)為是極其昂貴的，因?yàn)樵诘湫偷穆葔A工廠中，沒有額外可利用的熱能，如蒸汽。另外，由于鹽水的腐蝕性，蒸發(fā)器需要利用貴重的冶金。
因此，需要改進(jìn)將廢鹽水再濃縮為供料鹽水的方法。
在滲透膜蒸餾(Osmotic Membrane Distillation)(OMD)中水蒸汽通過膜傳遞的機(jī)理是基于分子擴(kuò)散，或者在較小的膜孔中時(shí)，是基于混合的分子擴(kuò)散和諾森擴(kuò)散。在任何一種情形中，傳遞速率與水蒸汽與膜之間的距離、膜的孔隙率、膜厚的倒數(shù)和曲折因子成比例。合適的膜材料包括例如微孔的氟聚合物PTFE、FEP、PFA、PVDF等，聚烯烴，如PP、PE，和聚砜等。也可以使用微孔的無機(jī)材料，包括碳和玻璃，前提是它們已經(jīng)或者通過(i)與任一種上述的聚合物混合，或者通過(ii)表面處理，例如用有機(jī)硅氧烷而被疏水化。或者，也可以使用由聚合物制成的薄的無孔膜，特征在于高自由體積，使得它可以滲透氣體和水蒸汽。所述聚合物的實(shí)例是聚(1-三甲基甲硅烷基-1-丙炔)(PTMSP)或2，2-雙三氟甲基-4，5-二氟-1，3-間二氧雜環(huán)戊烯/四氟乙烯共聚物(Teflon AF2400)作為可滲透水蒸汽的膜。無孔膜保證了即使在較低通量(歸一化為膜面積的水蒸汽傳遞速率)下，也不會(huì)有水蒸汽的混合。
OMD技術(shù)的描述詳見于P.A.Hogan等的論文中，“A New OptionOsmotic Distillation”，Chemical Engineering Progress，July 1998，在此引入本文作為參考。至今，OMD在工業(yè)上已經(jīng)很少使用，而幾乎專門用于食品加工水蒸汽例如果汁、發(fā)酵肉湯或藥物中間體的濃縮。在所述應(yīng)用中，希望通過限制OMD過程的操作溫度為基本常溫的水平而避免供料組分例如香味組分的熱降解。接收器溶液或“水槽”通常是CaCl2、MgCl2、NaCl、磷酸氫鉀或焦磷酸鉀的濃縮溶液。也可以使用低蒸氣壓的可與水混溶的有機(jī)溶劑，如乙二醇。在許多情形中，廢的，即稀釋的接收器溶液在外部蒸發(fā)器中再濃縮至初始的濃度。因此，對(duì)于整個(gè)過程需要熱能的凈輸入。在上述提及的，對(duì)于普通使用鹵化物-基接收器的情形，蒸發(fā)器需要由貴重的防腐蝕的合金制成。
滲透膜蒸餾(OMD)的現(xiàn)象至今已專門在可熱降解的食物或制藥產(chǎn)品的濃縮中應(yīng)用，所述食物或產(chǎn)品為果汁、牛奶、咖啡、酶、維生素等等。前述的產(chǎn)品通常不能通過傳統(tǒng)的熱蒸發(fā)濃縮而不破壞它們的風(fēng)味和治療性能。
于1988年11月1日授權(quán)于Lefebvre，Michel S.M.的U.S.專利4,781,837公開了用于濃縮果汁或蔬菜汁、牛奶、乳清的OMD方法，所述方法為使上述食物通過疏水的微孔阻擋層與高度濃縮的接收器鹽溶液，如NaCl或MgSO4接觸。USP 4,781,837也公開了其中廢接收器溶液本身被再濃縮的方法，如通過反滲透(RO)和再循環(huán)至OMD階段。該引用的方法的溫度為40℃。USP 4,781,837也公開了一種通過OMD和RO的結(jié)合從海水中萃取適用飲用的水的構(gòu)想。
于1992年3月24日授權(quán)于Lefebvre，Michel S.M.的U.S.專利5,098,566公開了特別適用于OMD過程的具有最佳厚度和孔隙率的疏水微孔膜。USP 5,098,566專門教導(dǎo)了膜蒸餾(MD)和OMD之間的區(qū)別，前項(xiàng)技術(shù)不是等溫的，并通常在明顯的溫度梯度，即大約50℃下通過疏水微孔膜進(jìn)行。
于1995年1月17日授權(quán)于Deblay的U.S.專利5,382,365大致類似，并例舉了使OMD濃縮液體藥物中間體或葡萄汁以及固體食物產(chǎn)品(蘋果塊)的例子。優(yōu)選的脫水劑(接收器溶液，也稱為接收劑)是濃縮的CaCl2溶液。尤其描述了接收器溶液的再生和再循環(huán)。
于1998年10月20日授權(quán)于Machaels等的U.S.專利5,824,223公開了利用多種氧-磷鹽(oxy-phosphorus salts)作為應(yīng)用于OMD的非鹵化物接收劑。提出的化合物具有的優(yōu)點(diǎn)是高度可溶，無毒且不腐蝕。
于1999年8月17日授權(quán)于Michaels A.N.的U.S.專利5,938,928公開了用于濃縮果汁和飲料的OMD方法，其利用了由疏水微孔亞麻層和薄的無孔親水膜組成的層合膜。所述層合物結(jié)構(gòu)在防止OMD膜潤(rùn)濕方面非常有效。
于2002年5月7日授權(quán)于Hying等的U.S.專利6,383,386公開了在膜反應(yīng)器以及在用于果汁的OMD濃縮中涂布有疏水劑的陶瓷微孔膜。
授權(quán)于Bowser，John J.的2001年10月9日的U.S.專利6,299,777B1和2003年5月27日的U.S.專利6,569,341B2描述了利用無孔疏水膜的OMD方法，所述膜由高自由體積的全氟聚合物，如全氟-2，2-二甲基-1，3-二唑制成。USP 6,299,777和6,569,341教導(dǎo)了由高自由體積的聚合材料實(shí)現(xiàn)了可接受的水蒸汽通量，同時(shí)所述材料也積極地消除了膜的潤(rùn)濕。
應(yīng)該注意的是現(xiàn)有技術(shù)OMD方法不僅在非重化學(xué)品環(huán)境中的相對(duì)低的溫度約或低于50℃下操作，而且實(shí)際上，作為OMD方法的結(jié)果，產(chǎn)生了“非想要的”稀釋的“廢的”接收器溶液，其必須再濃縮至其初始濃度并循環(huán)至OMD過程。所述額外的處理需要資金和操作成本。因此，現(xiàn)有技術(shù)的方法僅提供了理想的產(chǎn)品濃度這一單一的益處，而仍具有前述的費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
出人意料地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以以工業(yè)上可接受的生產(chǎn)率通過OMD對(duì)重化學(xué)品過程的水溶液進(jìn)行有效的再濃縮和伴隨的稀釋。
另外，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)所述過程可以在相對(duì)高的溫度下對(duì)重化學(xué)品溶液進(jìn)行，從而提供資金和操作成本的優(yōu)勢(shì)。
術(shù)語“重化學(xué)品”在工業(yè)化學(xué)品生產(chǎn)領(lǐng)域是被普遍理解為至少以成百上千的千克水平，并且通常是成千上萬的千克水平進(jìn)行生產(chǎn)的化學(xué)品。這與食物和精細(xì)化學(xué)品，如藥品的生產(chǎn)具有顯著不同。
更具體的說，術(shù)語“重化學(xué)品”在本說明書中也專門是指當(dāng)在重化學(xué)品工廠中被生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)的無機(jī)化學(xué)品。
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了增加重化學(xué)品工廠的第一過程的第一水溶液中的第一無機(jī)化合物的濃度的方法，所述方法包括(a)以第一濃度和在第一水蒸汽壓力下將含有所述第一化合物的所述第一溶液提供至滲透膜蒸餾裝置，所述裝置包括疏水的、可滲透氣體和水蒸汽的膜，所述膜將(i)用于接收所述第一溶液的第一室，與(ii)用于接收具有低于所述第一水蒸汽壓力的第二水蒸汽壓力的接收器供料水溶液的第二室隔開；(b)將所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述第二室以促進(jìn)水蒸汽通過所述膜從所述第一室傳遞至所述第二室，并產(chǎn)生(i)具有大于所述第一濃度的所述第一化合物的第二濃度的所得第一溶液，和(ii)稀釋的接收器供料水溶液；和(c)收集所述的所得第一溶液。
因此，優(yōu)選地，本發(fā)明的一個(gè)方面提供所述重化學(xué)品工廠的第二過程，并進(jìn)一步收集所述稀釋的接收器供料水溶液。
將所述的所得第一溶液和稀釋的接收器供料水溶液循環(huán)至該重化學(xué)品工廠。
優(yōu)選地，所述第一溶液在實(shí)際溫度為至少50℃至不高于其沸點(diǎn)之間經(jīng)受OMD步驟。明顯地，選擇溫度以提供不同于所述接收器溶液的實(shí)際蒸汽壓。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)(a)待濃縮的廢(稀釋的)液體，和(b)接收器液體均提供在重化學(xué)品工廠或其單元的范圍內(nèi)并在OMD步驟下有利地提供(a)再濃縮的廢液體，和(b)理想的稀釋的接收器液體，以用于在重化學(xué)品工廠內(nèi)循環(huán)時(shí)，本發(fā)明的方法是最有價(jià)值的。所述有利的布置減輕了OMD步驟的資金和操作成本。
在本發(fā)明最優(yōu)選的目的中，提供方便和經(jīng)濟(jì)的設(shè)備和方法以將廢鹽水再濃縮為供料鹽水。
因此，在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了如上述定義的其中的所述第一化合物是堿金屬鹵化物，所述堿金屬鹵化物溶液是來自于由所述堿金屬鹵化物電解生產(chǎn)鹵素和堿金屬氫氧化物的電解池的廢溶液。
在此描述的本發(fā)明的優(yōu)選方法利用在化學(xué)品工廠，尤其是鹵堿工廠或氯酸鈉工廠的普通布局，其中有需要加入去離子水的多級(jí)過程流(process stream)，還有重要的接收器(水槽)，以將水蒸汽從廢鹽水中去除。以下將描述所述過程流。
1.NaOH陰極電解液通常為80-90℃下30-33重量％的NaOH。水蒸汽分壓0.20-0.25bar(室溫下0.01bar)。通常將水加入至陰極電解液循環(huán)回路以維持NaOH的濃度。
2.用于漂白生產(chǎn)的NaOH(33重量％的NaOH需要稀釋至20重量％的NaOH)。溫度80℃。水蒸汽分壓0.20-0.40bar。
3.濃縮的粗鹽水。通常為室溫下25-26重量％的NaCl。水蒸汽分壓0.01bar(80℃下0.36bar)。通常將水加入至鹽水飽和器以獲得濃縮的粗鹽水。
4.來自Cl2干燥階段的廢酸。通常為70重量％的H2SO4。水蒸汽分壓室溫下0.002bar(80℃下0.03bar)。
廢鹽水(16-17重量％NaCl)上的水蒸汽分壓分別地在室溫下為0.02bar和在80℃下為0.42bar。
通過將廢鹽水與上述所列的任一接收器流接觸以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)大的水蒸汽分壓驅(qū)動(dòng)力。例如，當(dāng)廢鹽水通過疏水的微孔膜與NaOH陰極電解液接收器接觸時(shí)，分別地，初始的水蒸汽壓力驅(qū)動(dòng)力為室溫下0.01bar和80℃下約0.2bar。
為了實(shí)現(xiàn)廢鹽水的理想的再濃縮，本發(fā)明的方法利用了滲透膜蒸餾(OMD)，其中待濃縮的過程流通過疏水的、優(yōu)選微孔的膜與濃度更高的過程流，在此是指接收器流或接收劑接觸而被濃縮。接收器的特征在于具有比過程流更低的水蒸汽壓力。只要維持兩股過程流之間的水蒸汽壓力差，就會(huì)有傳遞至接收器的凈水蒸汽。
需要理解的兩個(gè)重要的OMD過程的特征如下所述。
1)作為膜的小孔徑，通常＜0.5μm和其疏水特點(diǎn)的結(jié)果，不會(huì)有液體溶液通過它傳遞，而僅僅是包括水蒸汽的氣體組分可以滲透。在廢鹽水再濃縮的情形中，這意味著包括雜質(zhì)的非揮發(fā)性溶質(zhì)不可以在廢鹽水和接收劑之間傳遞。
2)水從過程流蒸發(fā)期間消耗熱能，同時(shí)當(dāng)水蒸汽在接收器中被冷凝(吸收)時(shí)釋放等量的熱。釋放的熱通過膜的熱傳導(dǎo)被“循環(huán)返回”至過程流。因此，OMD過程被認(rèn)為是等溫的。
因此，在優(yōu)選的方面，本發(fā)明提供增加在水溶液中的堿金屬鹵化物濃度的方法，其包括(a)以第一濃度和在第一水蒸汽壓力下將含有堿金屬鹵化物的所述堿金屬鹵化物溶液供應(yīng)至包括疏水的、可滲透氣體和水蒸汽的膜的滲透膜蒸餾裝置，所述膜將(i)用于接收所述堿金屬鹵化物溶液的第一室，與(ii)用于接收具有低于所述第一蒸汽壓力的第二水蒸汽壓力的接收器供料水溶液的第二室隔開；(b)將所述接收器供料溶液供應(yīng)至所述第二室以促進(jìn)水蒸汽通過所述膜從所述第一室傳遞至所述第二室，并制備具有大于所述第一濃度的第二濃度的所得堿金屬鹵化物溶液；和(c)收集所述的所得堿金屬鹵化物溶液。
優(yōu)選地，所述疏水膜是微孔的。
在一個(gè)優(yōu)選方面，本發(fā)明提供了用于從堿金屬鹵化物溶液制備堿金屬氫氧化物和鹵素氣體的改進(jìn)的電解方法，所述方法包括在電解池中電解所述堿金屬鹵化物的所述水溶液以制備所述堿金屬氫氧化物、鹵素氣體和廢堿金屬鹵化物溶液，所述改進(jìn)在于包括將至少一部分具有廢液水蒸汽壓力的所述廢堿金屬鹵化物溶液經(jīng)受滲透膜蒸餾裝置，所述裝置包括疏水的、可滲透氣體和水蒸汽的膜，所述膜將(i)用于接收所述廢溶液的廢溶液室，與(ii)用于接收具有低于所述廢液水蒸汽壓力的接收器溶液水蒸汽壓力的接收器供料水溶液的接收室隔開；將至少一部分所述廢堿金屬鹵化物溶液供應(yīng)至所述廢溶液室；將所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述接收室以促進(jìn)水蒸汽通過所述膜從所述廢溶液室傳遞至所述接收室，從而產(chǎn)生所得的更高濃度的廢堿金屬鹵化物溶液，和所得的更低濃度的接收器供料水溶液。
盡管目前OMD接觸器，如滲透膜蒸餾裝置不可商購(gòu)獲得，但是其它類型的膜接觸器是可獲得的并且可用于OMD過程。例如，Membrana Division of Celgard Corp.生產(chǎn)了一種名為L(zhǎng)iqui-CelT的接觸器，其利用了織成松散織物的聚丙烯(PP)纖維(0.3mm OD，0.03μm平均孔徑)，所述織物然后插入一外殼中。一個(gè)過程流流過PP中空纖維的內(nèi)腔，同時(shí)另一過程流通常在外殼側(cè)流過。這種特定的接觸器使用外殼側(cè)過程流的中心供料和中心擋板以保證至少部分的外殼側(cè)過程流的流動(dòng)方向與纖維正交。發(fā)展了Liqui-CelTM接觸器以用于液體溶液的氣化/脫氣化或溶劑的萃取。另一可商購(gòu)獲得的膜接觸器的實(shí)例是可得自于Mykrolis Corporation的pHasorTM單元。這種殼-管式接觸器包含微孔的PFA膜毛細(xì)管和主要用于無氣泡的氣體傳遞至流體，尤其是臭氧傳遞至半導(dǎo)體過程流。另一可適用的作為OMD接觸器的設(shè)備是Microza單元，可從Pall Corp商購(gòu)獲得。這種單元也是管-殼式，并且包括一束微孔的PVDF毛細(xì)管作為膜。該Microza單元的用途是用于錯(cuò)流微濾。
一般，膜接觸器會(huì)利用由上述提及的聚合物制成的以微孔的或無孔的形式的中空纖維的、管式的即導(dǎo)管或平式的膜。接觸器的布局可以是板-框式的，螺旋纏繞的，或折疊的，以用于平式膜。對(duì)于管狀和中空纖維型膜，其中過程流和接收器流互相垂直的殼-管或錯(cuò)流模式更加合適。在上述提及的，一些膜接觸器制造商已織成或結(jié)合單個(gè)的中空纖維、或毛細(xì)管作為襯墊或織物。它們可以以相似的方式作為平式膜被處理并包裝入例如螺旋纏繞模塊。總之，應(yīng)該理解的是在OMD中可以使用多種形式的膜和膜的模塊。在各個(gè)情形中，膜用作處理的溶液例如廢鹽水和接收器之間的不可潤(rùn)濕的阻擋層，該膜傳遞水蒸汽和其它揮發(fā)性組分并傳導(dǎo)熱。
另一方面，本發(fā)明提供通過滲透膜蒸餾增加由重化學(xué)品工廠的第一過程提供的具有第一水蒸汽壓力的第一水溶液中的第一無機(jī)化合物的濃度的設(shè)備，所述設(shè)備包括滲透膜蒸餾裝置，該裝置包括(i)疏水的、可滲透氣體和水蒸汽的膜；(ii)用于接收所述第一溶液的第一室；和(iii)用于接收具有低于所述第一水蒸汽壓力的第二水蒸汽壓力的接收器供料水溶液并通過所述膜裝置與所述第一室隔開的第二室；將所述第一溶液供應(yīng)至所述第一室的裝置，和將所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述第二室的裝置，以促進(jìn)水蒸汽通過所述膜從所述第一室傳遞至所述第二室，并產(chǎn)生(i)具有大于所述第一濃度的所述第一化合物的第二濃度的所得第一溶液；和
(ii)稀釋的接收器供料水溶液；用于收集所述的所得第一溶液的裝置；和用于收集所述稀釋的接收器供料水溶液的裝置。
在優(yōu)選的另一方面中，本發(fā)明提供通過滲透膜蒸餾濃縮堿金屬鹵化物溶液的設(shè)備，其包括(i)疏水的、可滲透氣體和水的膜；(ii)用于接收所述堿金屬鹵化物溶液的第一室；和(iii)用于接收接收器供料水溶液的并通過所述膜裝置與所述第一室隔開的第二室；用于將所述堿金屬鹵化物溶液供應(yīng)至所述第一室的裝置；用于將所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述第二室的裝置；用于從所述第一室收集濃縮的堿金屬鹵化物溶液的裝置；和用于收集稀釋的接收器供料水溶液的裝置。
另外，在最優(yōu)選的方面，本發(fā)明提供改進(jìn)的鹵堿生產(chǎn)工廠，其包括用于由堿金屬鹵化物溶液電解制備堿金屬氫氧化物和鹵素的電解池；用于將供料堿金屬鹵化物溶液供應(yīng)至所述電解池的裝置；用于從所述電解池收集廢堿金屬鹵化物溶液的裝置；用于從所述電解池收集所述堿金屬氫氧化物的裝置；所述改進(jìn)包括滲透膜蒸餾裝置，其包括(i)疏水的、可滲透氣體和水蒸汽的膜；(ii)用于接收所述廢堿金屬鹵化物溶液的第一室，其中進(jìn)行再濃縮堿金屬鹵化物溶液的制備；和(iii)用于接收接收器供料水溶液的第二室，其通過所述膜與所述第一室隔開，并且其中進(jìn)行稀釋的接收器供料水溶液的制備；
用于將所述廢堿金屬鹵化物溶液供應(yīng)至所述第一室的裝置；用于將所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述第二室的裝置；用于全部或部分地、直接或間接地將所述再濃縮的堿金屬鹵化物溶液從所述第一室循環(huán)至所述電解池的裝置；和用于從所述第二室收集所述稀釋的接收器供料水溶液的裝置。


為了更好的理解本發(fā)明，以下將通過實(shí)施例，并參照附圖描述優(yōu)選的實(shí)施方式，其中圖(1)-(4)是顯示本發(fā)明的包括廢鹽水再濃縮的膜接觸器單元的氯堿生產(chǎn)工廠的示意圖；其中相同的標(biāo)號(hào)代表相同的部件。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示鹽水處理體系、電解槽和陰極電解液再循環(huán)的簡(jiǎn)化示意圖，總稱為10，其中產(chǎn)品氫氧化鈉陰極電解液流至作為接收器“水槽”的OMD單元，在此是OMD裝置的第二室。
粗供料鹽水在鹽水飽和器12中制備，在其中加入固體NaCl鹽14和過程水(process water)16。飽和的鹽水18然后流至第一鹽水處理階段20，其中在加入處理化學(xué)品，NaOH和Na2CO3，標(biāo)記為22后，大多數(shù)硬度雜質(zhì)沉淀并且固體澄清和/或?yàn)V出，以生產(chǎn)純化的供料鹽水24。為了作為合適的供料至膜電解池氯堿電解槽，純化的供料鹽水需要在第二鹽水處理26中經(jīng)歷進(jìn)一步的純化或“拋光”，其利用螯合離子交換樹脂IX以選擇性地從鹽水中去除痕量的多價(jià)陽離子雜質(zhì)。IX樹脂由HCl和NaOH，共同地標(biāo)記為再生化學(xué)品28再生?！皰伖獾柠}水”30被泵壓至供料鹽水罐32，然后，根據(jù)需要作為過程流34至電解部分，設(shè)計(jì)為膜電解槽36。電解槽36與陰極電解液再循環(huán)罐38偶合，其供應(yīng)約28-30重量％的NaOH至電解槽36作為過程流40。電解后，陰極電解液NaOH的濃度增加至32-33重量％。通常，收集部分的氫氧化物過程流42作為產(chǎn)品氫氧化物44，同時(shí)剩余的返回至38。類似地，廢鹽水過程流通常返回至鹽水飽和器12。
在此實(shí)施方式中，引入OMD接觸器單元階段46以將OMD裝置的第一室49中的廢鹽水48和上述在第二室51中的剩余的氫氧化物產(chǎn)品50接觸，以進(jìn)行水蒸汽從48至50的滲透?jìng)鬟f。結(jié)果，在室49中的廢鹽水的NaCl濃度增加。這種再濃縮的鹽水52現(xiàn)在可以直接供應(yīng)至供料鹽水罐32而作為通過前述的飽和器和兩個(gè)鹽水處理階段的傳統(tǒng)路徑的旁路。同時(shí)，在室51中的NaOH濃度和氫氧化物陰極電解液50的濃度降低，作為形成的過程流54被返回至陰極電解液再循環(huán)罐38。歸因于從廢鹽水中補(bǔ)給的水，與不存在該OMD階段時(shí)所需的水相比，至陰極的去離子水補(bǔ)給56減少。為了簡(jiǎn)便，已省略可能在OMD階段之前需要的廢鹽水脫氯階段。
圖2顯示了其中接收器是濃縮的粗NaCl鹽水62、“水槽”與鹽水飽和器12與過程流18分離的布局，其總稱為60。滲透收集水后，該鹽水變稀釋并作為過程流64返回至飽和器12。從而，過程水流16的輸入與不存在OMD階段時(shí)所需的水輸入相比將降低。應(yīng)該理解的是，具有該布局，歸因于在飽和鹽水上較高的水蒸汽分壓，當(dāng)與圖1中所示的過程相比，OMD階段的驅(qū)動(dòng)力將降低。
圖3顯示制備液體次氯酸鈉漂白劑的氯堿工廠，其中氫氧化鈉和產(chǎn)品是接收器“水槽”，其總稱為70。在所述工廠中，首先將32-33重量％的NaOH產(chǎn)品稀釋至約20重量％的濃度，然后與氣體Cl2反應(yīng)以生成NaOCl。這是有利的情形，因?yàn)樗鼘?duì)于在陰極電解液回路中的氫氧化物稀釋和上述提及的產(chǎn)品氫氧化物的稀釋提出了最大的去離子水的要求，然后將其供應(yīng)至次氯酸反應(yīng)器。該增加的去離子水要求轉(zhuǎn)化成需要更大的水槽以從廢鹽水中萃取水。另外，在此情形中，不需要在OMD階段前對(duì)廢鹽水脫氯，鹽水中剩余的氯將大部分與水蒸汽一起汽提并在氫氧化物接收器中被吸收，形成少量的NaOCl。圖3顯示了兩個(gè)OMD階段。陰極電解液氫氧化物產(chǎn)品過程流42的部分作為產(chǎn)品氫氧化物72被分離，并在一個(gè)OMD-2階段74中經(jīng)受“深度”稀釋，同時(shí)剩余的氫氧化物液在OMD-1階段46中經(jīng)受適度的稀釋，然后返回至陰極電解液再循環(huán)罐作為過程流54。廢鹽水48首先流過OMD-1，然后在過程流52中濃縮至適中的水平。在OMD-2中進(jìn)行進(jìn)一步的鹽水的濃縮，使得鹽水76的完全再濃縮。稀釋的氫氧化物過程流78被泵送入次氯酸反應(yīng)器(未示出)。應(yīng)該重點(diǎn)指出的是OMD階段可以以許多不同的方式被布置。例如，鹽水48可以首先與產(chǎn)品氫氧化物過程流72接觸，然后與再循環(huán)陰極電解液42接觸。同樣，廢鹽水48可以并聯(lián)地供入兩個(gè)OMD階段，而不是如圖所示串聯(lián)地供入。
圖4描繪了圖1的實(shí)施方式，不同的是，它具體顯示了廢鹽水脫氯階段82，其總稱為80。脫氯化學(xué)品HCl、NaOH和Na2SO3分別示于過程流84、86和88。
應(yīng)該理解的是其它的接收劑和接收劑的組合可以用來通過OMD方法從廢鹽水中萃取水。如在此提及的，可以有利地利用來自氯干燥階段的廢酸，或者單獨(dú)的或者與其它的接收劑結(jié)合。一般，最有效的接收劑是那些特征在于在給定的溫度下具有最低的水蒸汽分壓的那些。另外，有利的是在較高溫度下進(jìn)行操作，這是因?yàn)榭梢栽黾釉趶U鹽水和接收劑之間的有效的水蒸汽分壓差。OMD操作的溫度上限是由OMD模塊中的材料構(gòu)造尤其是膜和罐材料而決定的。
除了水蒸汽部分分壓驅(qū)動(dòng)力，模塊的設(shè)計(jì)對(duì)于實(shí)現(xiàn)單位可利用膜面積的高水蒸汽傳遞速率是重要的。通過膜孔的固有的水蒸汽傳遞不可能是限制因素，但是在廢鹽水和接收器側(cè)的濃度極化將減少該過程的有效的水蒸汽分壓驅(qū)動(dòng)力。類似的，保證在廢鹽水和接收器過程流之間的快速熱平衡是重要的，即避免溫度極化。為了最小化濃度和溫度極化，接觸的過程流應(yīng)該通過OMD模塊快速地再循環(huán)。優(yōu)選在OMD膜促進(jìn)溶液湍流的裝置。可以使用的湍流促進(jìn)劑的實(shí)例例如擋板、空氣攪動(dòng)、脈動(dòng)泵等。其中至少一種接觸過程流正交地流至膜的錯(cuò)流OMD模塊設(shè)計(jì)，例如膜中空纖維，當(dāng)與傳統(tǒng)的利用共-或逆-流的殼-管式相比時(shí)被認(rèn)為是更有效的OMD接觸器。
實(shí)施例使用可商購(gòu)的Microza管-殼式微濾單元作為OMD接觸器進(jìn)行所列實(shí)驗(yàn)。該單元的相關(guān)的規(guī)格如下所示模塊OD48mm膜形式/材料 毛細(xì)管/PVDF膜OD/ID 2.3/1.4mm#毛細(xì)管 140膜面積0.12m2(基于ID)實(shí)施例1以2.7ml/min(線速度～0.5cm/sec)將廢鹽水(18重量％的NaCl)用泵送至Microza單元的外殼側(cè)，同時(shí)將30.5重量％的NaOH接收器溶液以2.5ml/min(每一毛細(xì)管中的線速度～1.2cm/sec)用泵送至通過PVDF毛細(xì)管的內(nèi)腔側(cè)。改變廢鹽水和接收器的溫度，但彼此保持相等。在該過程中，廢鹽水變濃至25-26重量％。預(yù)計(jì)的初始水蒸汽壓力差(驅(qū)動(dòng)力)分別是30℃下0.080bar，60℃下0.080bar。測(cè)量的水傳遞速率如下

實(shí)施例2類似于實(shí)施例1中的條件，只是將溫度固定于73℃，將內(nèi)腔側(cè)的流動(dòng)增加至7.6ml/sec(～3.5cm/sec)，同時(shí)改變外殼側(cè)流動(dòng)(廢鹽水)。測(cè)量的水傳遞速率如下所示

實(shí)施例3在用于OMD過程的未公開流動(dòng)形式布局的膜接觸器中使用Gore-Tex管式PTFE膜。關(guān)于膜模塊和膜的一些描述見于表1。
表1.在實(shí)驗(yàn)中使用的Gore-Tex管式膜和膜模塊膜形式/材料 管/PTFE基于管側(cè)的膜模塊的活性面積 1.1m2活性管長(zhǎng)43.1cm膜的孔隙率 ～50％膜管ID ～0.55mm膜管OD ～0.80mm膜管厚度～0.125mm以～7.4cm/sec的線速度將廢鹽水(17.5重量％的NaCl)用泵送至包括Gore-Tex管式膜的膜接觸器的殼側(cè)。將包括30％NaOH的接收器溶液以在每一管中的線速度為～21cm/sec用泵送至通過PTFE管膜的管側(cè)。改變廢鹽水和接收器的溫度，但彼此保持相等(見下表所示)。

在該過程中，廢鹽水變濃至～19重量％。預(yù)計(jì)的初始水蒸汽壓力差(驅(qū)動(dòng)力)在0.048bar和0.122bar之間。
實(shí)施例4類似于實(shí)施例3中的條件，只是將溫度固定于75℃。接收器溶液的初始濃度是30重量％。如下改變廢鹽水的初始濃度(見下表)

在該過程中，廢鹽水變濃至～25重量％。預(yù)計(jì)的初始水蒸汽壓力差(驅(qū)動(dòng)力)在0.130bar和0.145bar之間。
實(shí)施例5類似于實(shí)施例4中的條件，只是將溫度固定于75℃。廢鹽水的線速度是6.7cm/sec。接收器溶液的線速度是每管28cm/sec。廢鹽水的初始濃度是19重量％。如下改變接收器溶液的初始濃度(見下表)

預(yù)計(jì)的初始水蒸汽壓力差(驅(qū)動(dòng)力)在～0.109bar和0.151bar之間。
實(shí)施例6將一束HALAR(ECTFE)毛細(xì)管在兩側(cè)用環(huán)氧封口，并浸入具有廢鹽水的容器中，用于評(píng)價(jià)膜對(duì)廢鹽水再生的有效性。表2給出了膜毛細(xì)管和膜束的一些描述。
表2.實(shí)驗(yàn)中使用的Halar毛細(xì)管膜和膜束膜形式/材料 毛細(xì)管/HALAR膜束的活性面積 0.15m2活性毛細(xì)管長(zhǎng)17.5cm膜ID0.39mm膜OD0.65mm膜管厚度0.13mm標(biāo)稱孔徑0.1μm廢鹽水的初始濃度是18重量％。將廢鹽水倒入置于70℃水浴的容器中。通過500RPM的磁力攪拌器攪拌廢鹽水。將一束Halar膜毛細(xì)管浸入NaCl溶液中。接收器溶液的初始濃度是31.5％的NaOH。將其于70℃供入膜毛細(xì)管的內(nèi)腔中。NaOH溶液的線速度設(shè)置為每一膜毛細(xì)管2.4或14.4cm/sec。獲得的水傳遞速率示于下表(參見如下)

預(yù)計(jì)的初始水蒸汽壓力差(驅(qū)動(dòng)力)是～0.102bar。
實(shí)施例7
在本實(shí)驗(yàn)裝置中，使用如實(shí)施例3所述相同的膜和膜接觸器(例如管式Gore-Tex PTFE膜)。在不同溫度下以6.7cm/sec將DI水供至膜接觸器的外殼側(cè)。在與供水相同的溫度下將接收器溶液以每管～28cm/sec供至管的內(nèi)腔。略微改變接收器溶液的初始濃度，但大約是30重量％，在開始實(shí)驗(yàn)前每次進(jìn)行測(cè)量。下表顯示在不同的水蒸汽壓力差下獲得的水傳遞速率(見下表)

可以通過如下實(shí)現(xiàn)水傳遞速率的進(jìn)一步增加-使用更薄的材料和具有更高的孔隙率使膜最優(yōu)化，但標(biāo)稱孔徑不會(huì)增加至高于0.2μm；-通過錯(cuò)流布局、更高流速和在膜/溶液界面更加湍流使模塊最優(yōu)化；-在更高的溫度，例如高達(dá)90℃下操作，在不額外加熱的氯堿工廠是可能的；和-使用小的毛細(xì)管加熱器最優(yōu)化使通過膜的溫度曲線，以減輕溫度極化的影響。
上述實(shí)驗(yàn)證實(shí)OMD過程的速率極大地取決于操作溫度。對(duì)廢鹽水和接收劑流動(dòng)速率的強(qiáng)依賴表明了在膜溶液界面處通過濃度和可能的溫度極化的進(jìn)一步控制。
因此，本發(fā)明提供了以有效的方式對(duì)重化學(xué)品工廠的化學(xué)品過程流的廢水溶液進(jìn)行再濃縮的設(shè)備和方法，任選地，在前述未提及的相對(duì)高溫和惡劣條件下進(jìn)行。
最優(yōu)選的是，通過OMD方法轉(zhuǎn)移的水被同時(shí)用作另一過程流的理想的稀釋水，該另一過程流構(gòu)成全化學(xué)品工廠的一部分。所述作用減少或消除了對(duì)新鮮的去離子水或“精制”水的需要和成本，或“專門的”接收劑和對(duì)接收劑的再調(diào)節(jié)。
出人意料地，且有利地，再濃縮的速率可以通過在相對(duì)高的溫度下操作而提高，而此溫度在現(xiàn)有技術(shù)中由于化合物的溫度敏感性是不可接受的。所述高溫增加了溶液之間的水蒸汽壓力差，以最大化OMD速率。
另外，所述高溫操作使得可以利用在OMD步驟中“已熱的”過程流，從而不需產(chǎn)生熱或消耗熱，因此可以消除或降低冷卻和/或加熱步驟的成本。這尤其是在沒有可用的能量源的情況下，例如高或低壓的蒸汽。
盡管以本發(fā)明的特定的優(yōu)選實(shí)施方式描述和例舉說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解的是本發(fā)明并不限于這些特定的實(shí)施方式。而且，本發(fā)明包括作為已描述和例舉的特定實(shí)施方式和特性的功能或機(jī)理的等同替換的所有的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.增加重化學(xué)品工廠的第一過程的第一水溶液中的第一無機(jī)化合物的濃度的方法，所述方法包括(a)以第一濃度和在第一水蒸汽壓力下將含有所述第一化合物的所述第一溶液提供至滲透膜蒸餾裝置，所述裝置包括疏水的、可滲透氣體和水蒸汽的膜，所述膜將(i)用于接收所述第一溶液的第一室與(ii)用于接收具有低于所述第一水蒸汽壓力的第二水蒸汽壓力的接收器供料水溶液的第二室隔開；(b)將所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述第二室以促進(jìn)水蒸汽通過所述膜從所述第一室傳遞至所述第二室，并產(chǎn)生(i)具有大于所述第一濃度的所述第一化合物的第二濃度的所得第一溶液，和(ii)稀釋的接收器供料水溶液；和(c)收集所述的所得第一溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接收器供料水溶液由所述重化學(xué)品工廠的第二過程提供，所述方法進(jìn)一步包括收集所述稀釋的接收器供料水溶液。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，將所述的所得第一溶液和所述稀釋的接收器供料水溶液再循環(huán)返回至所述重化學(xué)品工廠中。
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一溶液所在的溫度為至少50℃至低于其沸點(diǎn)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述接收器供料水溶液所在的溫度為至少50℃至80℃之間。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述膜是微孔的。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述膜具有的孔徑小于0.5μm。
8.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述疏水的膜的特征在于高自由體積并且是無孔的。
9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一化合物是堿金屬鹵化物，并且所述堿金屬鹵化物溶液是來自于用于由所述堿金屬鹵化物電解生產(chǎn)鹵素和堿金屬氫氧化物的電解池的廢溶液。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述堿金屬鹵化物是氯化鈉。
11.如權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述接收器供料水溶液包括選自如下的溶液(i)濃縮的鹽水；(ii)濃縮的氫氧化鈉；和(iii)來自于氯干燥過程的廢硫酸。
12.如權(quán)利要求9至11任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述接收器供料水溶液是來自于用于電解生產(chǎn)所述堿金屬氫氧化物的電解池的產(chǎn)物溶液。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述接收器供料水溶液選自陰極電解液再循環(huán)回路的氫氧化鈉和適于生產(chǎn)氫氧化鈉漂白劑的產(chǎn)物氫氧化鈉。
14.如權(quán)利要求9至13任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述所得的堿金屬鹵化物溶液是具有第二濃度至少為22重量％的鹽水。
15.如權(quán)利要求9至14任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述堿金屬鹵化物溶液包括氯化鈉和氯，所述方法進(jìn)一步包括在所述滲透膜蒸餾裝置中同時(shí)對(duì)所述溶液進(jìn)行脫氯。
16.如權(quán)利要求1至15任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述滲透膜蒸餾裝置包括以并聯(lián)和/或串聯(lián)相連的多個(gè)所述滲透膜蒸餾裝置單元。
17.如權(quán)利要求1至16任一項(xiàng)所述的方法，其還包括使在所述第一室和/或第二室中的所述溶液經(jīng)受攪拌，所述攪拌選自空氣噴射、湍流促進(jìn)和脈動(dòng)流。
18.如權(quán)利要求1至17任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述滲透膜蒸餾裝置包括選自板-框裝置、管殼式裝置、和折疊或橫流設(shè)計(jì)膜接觸裝置的單元。
19.用于從堿金屬鹵化物溶液生產(chǎn)堿金屬氫氧化物和鹵素氣體的改進(jìn)的電解方法，所述方法包括在電解池中電解所述堿金屬鹵化物水溶液以產(chǎn)生所述堿金屬氫氧化物、鹵素氣體和廢堿金屬鹵化物溶液，所述改進(jìn)包括將至少一部分具有廢液水蒸汽壓力的所述廢堿金屬鹵化物溶液經(jīng)受滲透膜蒸餾裝置，所述裝置包括疏水的、可滲透氣體和水蒸汽的膜，所述膜將(i)用于接收所述廢溶液的廢溶液室與(ii)用于接收具有低于所述廢液水蒸汽壓力的接收器溶液水蒸汽壓力的接收器供料水溶液的接收室隔開；將至少一部分所述廢堿金屬鹵化物溶液供應(yīng)至所述廢溶液室；將所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述接收室以促進(jìn)水蒸汽通過所述膜從所述廢溶液室傳遞至所述接收室，從而生產(chǎn)所得的更高濃度的廢堿金屬鹵化物溶液和所得的更低濃度的接收器供料水溶液。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述接收器供料水溶液包括選自(i)濃縮的鹽水；(ii)濃縮的堿金屬氫氧化物；和(iii)來自氯干燥過程的廢硫酸的溶液。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述接收器供料水溶液包含堿金屬氫氧化物。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述堿金屬氫氧化物是氫氧化鈉。
23.如權(quán)利要求19至22任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述接收器供料水溶液包括至少一部分來自于所述電解池的所述堿金屬氫氧化物。
24.如權(quán)利要求19至23任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述所得的更高濃度的廢堿金屬鹵化物溶液循環(huán)至所述電解池。
25.通過滲透膜蒸餾增加由重化學(xué)品工廠的第一過程提供的具有第一水蒸汽壓力的第一水溶液中的第一無機(jī)化合物的濃度的設(shè)備，所述設(shè)備包括滲透膜蒸餾裝置，該裝置包括(i)疏水的、可滲透氣體和水蒸汽的膜；(ii)用于接收所述第一溶液的第一室；和(iii)用于接收具有低于所述第一水蒸汽壓力的第二水蒸汽壓力的接收器供料水溶液并通過所述膜裝置與所述第一室隔開的第二室；將所述第一溶液供應(yīng)至所述第一室的裝置，和將所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述第二室的裝置，以促進(jìn)水蒸汽通過所述膜從所述第一室傳遞至所述第二室，并產(chǎn)生(i)具有大于所述第一濃度的所述第一化合物的第二濃度的所得第一溶液；和(ii)稀釋的接收器供料水溶液；用于收集所述的所得第一溶液的裝置；和用于收集所述的稀釋的接收器供料水溶液的裝置。
26.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，所述接收器供料水溶液通過所述重化學(xué)品工廠的第二過程提供。
27.如權(quán)利要求25或26所述的設(shè)備，其還包括用于將所述的所得第一溶液循環(huán)至所述化學(xué)品工廠的裝置。
28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其還包括用于將所述的稀釋的接收器供料水溶液循環(huán)至所述化學(xué)品工廠的裝置。
29.如權(quán)利要求25至28任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述膜是微孔的。
30.如權(quán)利要求25至29任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其還包括用于提供在至少50℃的溫度進(jìn)行等溫操作的裝置。
31.如權(quán)利要求25至30任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其還包括用于將構(gòu)成所述第一溶液的廢堿金屬鹵化物溶液供應(yīng)至所述第一室的裝置，所述廢堿金屬鹵化物溶液得自用于從堿金屬鹵化物制備鹵素和堿金屬氫氧化物的電解池。
32.如權(quán)利要求25至31任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其包括用于向所述第二室供應(yīng)所述接收器供料水溶液的裝置，所述接收器供料水溶液選自(i)濃縮的鹽水，(ii)濃縮的氫氧化鈉；和(iii)來自于氯干燥過程的廢硫酸。
33.改進(jìn)的鹵堿生產(chǎn)工廠，其包括用于由堿金屬鹵化物溶液電解生產(chǎn)堿金屬氫氧化物和鹵素的電解池；用于將供料堿金屬鹵化物溶液供應(yīng)至所述電解池的裝置；用于從所述電解池收集具有廢液水蒸汽壓力的廢堿金屬鹵化物溶液的裝置；用于從所述電解池收集所述堿金屬氫氧化物的裝置；所述改進(jìn)包括滲透膜蒸餾裝置，其包括(i)疏水的、可滲透氣體和水蒸汽的膜；(ii)用于接收所述廢堿金屬鹵化物溶液的第一室，其中進(jìn)行再濃縮堿金屬鹵化物溶液的生產(chǎn)；和(iii)用于接收具有低于所述廢液水蒸汽壓力的接收器水蒸汽壓力的接收器供料水溶液的第二室，其通過所述膜與所述第一室隔開，并且其中進(jìn)行稀釋的接收器供料水溶液的生產(chǎn)；用于將所述廢堿金屬鹵化物溶液供應(yīng)至所述第一室的裝置；用于將所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述第二室的裝置；用于全部或部分地、直接或間接地將所述再濃縮的堿金屬鹵化物溶液從所述第一室循環(huán)至所述電解池的裝置；和用于從所述第二室收集所述稀釋的接收器供料水溶液的裝置。
34.如權(quán)利要求33所述的工廠，其還包括用于將所述堿金屬氫氧化物供應(yīng)至所述第二室的裝置。
35.如權(quán)利要求33或34所述的工廠，其中所述堿金屬鹵化物是氯化鈉。
36.如權(quán)利要求33至35任一項(xiàng)所述的工廠，其中，所述疏水的、可滲透氣體和水蒸汽的膜是微孔的。
37.改進(jìn)的鹵堿電解制備方法，其利用用于從堿金屬鹵化物溶液制備堿金屬氫氧化物和鹵素的電解池，所述方法包括在所述電解池中電解供料堿金屬鹵化物溶液以制備鹵素、堿金屬氫氧化物、氫氣和廢堿金屬鹵化物溶液；所述改進(jìn)包括(a)全部或部分地將具有廢液水蒸汽壓力和廢堿金屬鹵化物濃度的所述廢堿金屬鹵化物溶液供應(yīng)至滲透膜蒸餾裝置，所述裝置包括疏水的、可滲透氣體和水蒸汽的膜，所述膜將用于接收所述廢堿金屬鹵化物溶液的第一室與用于接收具有低于所述廢液水蒸汽壓力的接收器水蒸汽壓力的接收器供料水溶液的第二室隔開；(b)將所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述第二室以促進(jìn)水蒸汽通過所述膜從所述第一室至所述第二室的傳遞，并制備再濃縮的廢堿金屬鹵化物溶液和稀釋的接收器溶液；和(c)全部或部分地，直接或間接地將所述再濃縮的廢堿金屬鹵化物溶液循環(huán)至所述電解池。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其還包括將所述堿金屬氫氧化物全部或部分地作為所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述接收器。
全文摘要
本發(fā)明涉及增加重化學(xué)品工廠的第一過程的第一水溶液中的第一無機(jī)化合物的濃度的方法，所述方法包括(a)以第一濃度和在第一水蒸汽壓力下將含有所述第一化合物的所述第一溶液提供至滲透膜蒸餾裝置，所述裝置包括疏水的、可滲透氣體和水蒸氣的膜，所述膜將(i)用于接收所述第一溶液的第一室與(ii)用于接收具有低于所述第一水蒸氣壓力的第二水蒸氣壓力的接收器供料水溶液的第二室隔開；(b)將所述接收器供料水溶液供應(yīng)至所述第二室以促進(jìn)水蒸氣通過所述膜從所述第一室傳遞至所述第二室，并產(chǎn)生(i)具有大于所述第一濃度的所述第一化合物的第二濃度的所得第一溶液，和(ii)稀釋的接收器供料水溶液；(c)收集所述的所得第一溶液。所述裝置和方法在為電解鹵堿生產(chǎn)工廠提供減少的資金和降低的操作再濃縮和稀釋成本方面具有重要價(jià)值。
文檔編號(hào)B01D63/00GK1898011SQ200580001420
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
發(fā)明者茲比格涅夫·特瓦爾多夫斯基, 托馬斯·S.·德拉克特, 德米特里·別薩拉博夫, 彼得·E.·費(fèi)蒂斯索夫 申請(qǐng)人:阿克科瓦爾內(nèi)爾加拿大公司