阅读说明：本技术 一种盐湖卤水输送管道的防护方法和系统 (Protection method and system for salt lake brine conveying pipeline ) 是由 李兴海 张振杰 郭映福 李建业 郝江涛 李艳庆 张跃东 赵永华 刘青青 张茂卿 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：一种盐湖卤水输送管道的防护方法和系统,包括,第一步骤S1,将卤水在管道中匀速输送；第二步骤S2,将输送管道进行降温,使所述卤水的含有氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙析出,在管道内壁结晶形成防护层。本发明通过在管道内壁形成盐结晶的防护层,隔离了卤水与管壁的接触,从而避免卤水对管壁造成腐蚀；避免了固体颗粒对管壁的磨损。通过采用匀速旋转管道的方式,使所述防护层能够在管壁上厚度分布均匀。通过调节卤水中的含有氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙为饱和浓度,快速析出形成结晶,减少管道温降过程中的能耗,防护层具有足够的强度和致密性,增加了防护层的寿命。(A protection method and a system for a salt lake brine conveying pipeline comprise a first step S1 of conveying brine in the pipeline at a constant speed; and a second step S2, cooling the conveying pipeline to separate out sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride and calcium sulfate contained in the brine, and crystallizing the brine on the inner wall of the pipeline to form a protective layer. According to the invention, the salt crystal protective layer is formed on the inner wall of the pipeline, so that the contact between brine and the pipe wall is isolated, and the corrosion of the brine to the pipe wall is avoided; the abrasion of the solid particles to the pipe wall is avoided. By adopting the mode of rotating the pipeline at a constant speed, the thickness of the protective layer can be uniformly distributed on the pipe wall. By adjusting the saturated concentration of sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride and calcium sulfate in the brine, crystals are quickly separated out and formed, the energy consumption in the process of temperature reduction of the pipeline is reduced, the protective layer has enough strength and compactness, and the service life of the protective layer is prolonged.)

一种盐湖卤水输送管道的防护方法和系统

技术领域

本发明总体涉及化工领域，更具体地，涉及一种盐湖卤水输送管道的防护方法和系统。

背景技术

目前，利用盐湖卤水制备氯化钾、氯化钠等卤化物是普遍存在的生产工艺，离不开卤水的管道输送。例如，热溶-冷结晶法生产氯化钾的工艺中，结晶系统输送至热熔系统的循环母液经过预处理后，通入蒸汽鼓泡直接加热，将料浆温度逐步加热到95℃，随着温度的升高，根据物料物性，氯化钾全部溶解于溶液中，绝大部分的氯化钠仍以固体存在，完成料浆进入浓密机，进行浓缩处理，澄清的氯化钾饱和液经真空冷却结晶出氯化钾产品；浓缩后的重相利用管道输送，通过底流泵，将其先输送到中间槽，经过离心分离后，母液返回浓密机，固相进入除渣系统。

高温料浆进入浓密机，属液、固两相物系，固相物系主要组成是以氯化钠为主的含泥钙物料，液相物系是氯化钾的饱和母液。因沉降后的固系物料浓度范围5-40％，物料硬度大，且成立方结晶形，在管道内通过泵的机械能转化为动能，高速运动，在管壁的接触过程中，对管壁冲刷磨损严重；另外，在输送料浆中氯离子浓度在36％左右，在偏酸性和高温环境下，加剧了化学晶间腐蚀，在磨损和化学晶间腐蚀的相互作用下，管道腐蚀更为严重，正产生产过程中，短时间内就需要更换管道弯头等部件，对生产制约比较严重。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种盐湖卤水输送管道的防护方法，包括，第一步骤S1，将卤水在管道中匀速输送；第二步骤S2，将输送管道进行降温，使所述卤水的氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙析出，在管道内壁结晶形成防护层。

根据本发明的一个实施方式，所述的防护方法还包括，在所述降温过程中，匀速旋转所述管道。

根据本发明的一个实施方式，所述的防护方法还包括，将所述卤水配置为氯化钠、氯化钾、氯化镁以及硫酸钙饱和状态。

根据本发明的一个实施方式，将所述卤水替换为含有氯化钠、氯化镁、氯化钾、硫酸钙的饱和液。

根据本发明的一个实施方式，对所述管道进行降温时，根据管道直径和卤水浓度，调节温降范围和时间、卤水流速、使所述防护层的厚度为管道直径的1/6-1/7。

根据本发明的一个实施方式，所述温降范围为15-90℃，卤水流速≥ 0.5m/s，降温时间为4-360h。

根据本发明的另一个方面，提供了一种盐湖卤水输送管道的防护系统，包括输送装置1、降温装置2，所述输送装置1与管道连接，用于将卤水在管道中匀速输送；所述降温装置2套设在管道上，用于将输送管道进行降温，使所述卤水的氯化钠和氯化钾析出，在管道内壁结晶形成防护层。

根据本发明的一个实施方式，所述的防护系统，还包括驱动装置3，所述驱动装置3与管道连接，用于驱动所述管道匀速转动。

根据本发明的一个实施方式，所述的防护系统还包括控制装置，所述控制装置与所述降温装置2连接，用于控制温降范围和时间；所述控制装置与所述输送装置1连接，用于控制卤水流速。

根据本发明的一个实施方式，所述输送装置1为泵，所述降温装置2为制冷机和制冷管，所述制冷管套设在管道上；所述制冷机连接所述制冷管的两端，为制冷管提供冷能。

本发明在管道内壁形成结晶防护层，隔离了卤水与管壁的接触，从而避免卤水对管壁造成腐蚀；避免了固体颗粒对管壁的磨损。

本发明采用匀速旋转管道的方式，使所述防护层能够在管壁上厚度分布均匀。

本发明调节卤水中的氯化钠和氯化钾为饱和浓度，快速析出形成结晶，减少管道温降过程中的能耗，防护层具有足够的强度和致密性，增加了防护层的寿命。

附图说明

图1是一种盐湖卤水输送管道的防护方法的步骤示意图；

图2是本发明的另一种步骤示意图；以及

图3是一种盐湖卤水输送管道的防护系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

图1示出了一种盐湖卤水输送管道的防护方法的步骤示意图。

如图1所示，一种盐湖卤水输送管道的防护方法，包括第一步骤S1，将卤水在管道中匀速输送；第二步骤S2，将输送管道进行降温，使所述卤水的氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙析出，在管道内壁结晶形成防护层。

所述卤水是指盐湖卤水或以盐湖卤水制备氯化物后的排出的料浆，通常包含氯化钠、氯化镁、氯化钠、氯化锂氯化钙以及其他杂质。在使用管道输送时，这些卤化物会对管道形成腐蚀，部分结晶还会形成颗粒，高速运动对管道造成严重的磨损。

所述防护层有效成分为氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙，但本发明不限于此，还可以仅为其中一种或多种的组合。

本发明在管道输送过程中，对管道进行降温，卤水中的氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙在靠近管道内壁的位置由于温降，达到饱和析出，在管道内壁形成结晶，当结晶达到一定的厚度，即为防护层。带有防护层的管道在输送卤水时，所述防护层隔离了卤水与管壁的接触，从而避免卤水对管壁造成腐蚀。同时，卤水中的固体颗粒在高速运动中，其冲刷磨损针对的是防护层，避免了固体颗粒对管壁的磨损。

本发明的防护层在使用一段时间后，由于卤水中的氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙一种或几种不饱和，会不断的溶解所述防护层，此时，需要再次对管道进行降温处理。

本发明在对管道进行降温处理时，需要根据卤水中氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙的浓度调整卤水的流速、温降的范围，形成混合晶体。例如，氯化钠晶体颗粒间隙较大，氯化锂晶体颗粒较小，控制温度和流速，从而可以调整氯化钠和氯化钾结晶的比例，实现所述防护层更致密。

根据本发明的一个实施方式，在所述降温过程中，匀速旋转所述管道。所述匀速旋转是指将管道绕其轴线旋转。在管道壁温降过程中，卤水中的氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙实现结晶，但由于重力的作用，其结晶颗粒会首先在较低的一侧管壁形成。本发明为了得到均匀的防护层，采用匀速旋转管道的方式，使所述防护层能够在管壁上厚度分布均匀。

根据本发明的一个实施方式，所述的防护方法还包括，将所述卤水配置为氯化钠、氯化钾、氯化镁以及硫酸钙饱和状态。

以只含有氯化钠和氯化钾的溶液为例，通常卤水中的氯化钠和氯化钾均为不饱和状态，在防护层形成过程中，首先需要将温度降低至氯化钠和氯化钾饱和的状态，然后再继续降温时，二者才会析出。但是，这种情况下，卤水中的氯化钠和氯化钾并不一定同时达到饱和，通常为温度降到一定程度，首先析出一种结晶，随着温降的继续，才能达到二者同时析出，形成防护层的分层，靠近管壁的一层为单一晶体，远离管壁的一层为混合晶体，会造成防护层不够致密，分层脱落等现象。

本发明在将卤水输入至管道前，首先调节卤水中形成防护层的有效成分氯化钠和氯化钾、氯化镁以及硫酸钙的浓度，使其饱和，在温降过程中，快速析出形成结晶，减少管道温降过程中的能耗，减少形成防护层所用的时间，同时，所形成的的防护层为各有效成分晶体的混合物，具有足够的强度和致密性，增加了防护层的寿命。

图2示出了本发明的另一种步骤示意图。

如图2所示，本发明中，将所述卤水替换为含有氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙的饱和液。

预制步骤S0：预先配置含有氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙的饱和液，

第一步骤S1，利用管道输送饱和的氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙溶液，

第二步骤S2，对管道降温，形成防护层。

当采用卤水直接形成防护层时，由于管道输送的盐湖卤水中还含有氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙之外的其他物质，会造成防护层成分不均一，本发明首先利用含有氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙的饱和液形成防护层，然后再进行卤水的输送。这种设置使得防护层成分均一，其致密性和均匀性得到了保障，从而延长其存续时间。

根据本发明的一个实施方式，对所述管道进行降温时，根据管道直径和卤水浓度，调节温降范围和时间、卤水流速、使所述防护层的厚度为管道直径的1/6-1/7。

所述温降范围是指起始温度和最终温度之间的差值或跨度，以及温降的速度。

所述温降的时间是指温度开始降低至防护层达到要求的厚度所用的时间。防护层的厚度与管道的管径相关，避免防护层厚度太大对管道输送能力造成较为严重的影响，而防护层厚度太小，会减少防护层存续的时间，经过试验，本发明优选防护层的厚度为管道直径的1/6-1/7。

为了使所述防护层厚度达到要求，本发明通过调节管道的温降范围和时间，以及卤水的流速来完成。其中，卤水流速过高，结晶在管壁上附着越慢，温降过快或过慢，晶体颗粒粒度的大小和凝结密度都会受到影响，温降的跨度影响防护层形成的速度。

即，经验公式S(M，N，T)＝{v，t，w}，其中S(M，N，T)表示防护层的厚度、致密度和形成的时间；v表示卤水流速，t表示温降时间，w表示温降范围。

根据本发明的一个实施方式，本发明优选，温降范围为15-90℃，卤水流速≥0.5m/s，降温时间为4-360h。

即，在确定卤水浓度和管径的前提下，温降的范围可以从15-90℃选取，如20-80。卤水流速可以选为3m/s。降温时间可以选为60h。但这三者的选择需要相互协调，选取对管径和浓度相匹配的数值，尽量接近上述试验公式的需求。

图3示出了一种盐湖卤水输送管道的防护系统的示意图。

如图3所示，一种盐湖卤水输送管道的防护系统，包括输送装置1、降温装置2，所述输送装置1与管道连接，用于将卤水在管道中匀速输送；所述降温装置2套设在管道上，用于将输送管道进行降温，使所述卤水的含有氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙析出，在管道内壁结晶形成防护层。

根据本发明的一个实施方式，所述的防护系统还包括驱动装置3，所述驱动装置3与管道连接，用于驱动所述管道匀速转动。

所述输送装置1为卤水在管道中输送提供动力，并控制卤水的输送速度。当卤水在管道中行进时，套设在管道外壁的降温装置2对管道壁进行降温，使接近管道内壁的卤水中的含有氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙结晶，并附着在管壁上，形成防护层。

所述降温装置2可以实现温度下降的跨度以及温降的速度。

所述驱动装置3与管道连接，使管道绕其中心轴匀速转动，控制管道旋转的速度。

根据本发明的一个实施方式，所述的防护系统还包括控制装置，所述控制装置与所述降温装置2连接，用于控制温降范围和时间；所述控制装置与所述输送装置1连接，用于控制卤水流速。

所述控制装置可以利用现有的PLC等工业控制系统实现，也可以采用现有的或将来发明的其他控制装置。可以实现手动调节和自动调节两种方式并可自由转换，从而实现防护层形成的自动化以及增加控制精度。

根据本发明的一个实施方式，所述输送装置1为泵，所述降温装置2为制冷机和制冷管，所述制冷管套设在管道上；所述制冷机连接所述制冷管的两端，为制冷管提供冷能。

所述制冷管的长度可以根据实际需要进行调节，当所述制冷管覆盖的范围较小时，可以将所述制冷管先套设与管道末端，管道末端指卤水的输出方向，在管道末端形成防护层之后，逐步向管道首端移动，分步形成防护层。

本发明通过在管道内壁形成盐结晶的防护层，隔离了卤水与管壁的接触，从而避免卤水对管壁造成腐蚀；避免了固体颗粒对管壁的磨损。

本发明通过采用匀速旋转管道的方式，使所述防护层能够在管壁上厚度分布均匀。

本发明通过调节卤水中的含有氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙为饱和浓度，快速析出形成结晶，减少管道温降过程中的能耗，防护层具有足够的强度和致密性，增加了防护层的寿命。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。