Применение охлаждающей кристаллизации при очистке сточных вод

1.Введение

Кристаллизация —один из основных и распространенных процессов в химическом производстве. Процессы кристаллизации делятся на три основные категории: кристаллизация при охлаждении, кристаллизация при испарении и кристаллизация в вакууме. Охлаждающая кристаллизация по существу отделяет растворенное вещество от насыщенного раствора в форме кристалла за счет снижения температуры.

Этот метод не удаляет растворитель, но раствор охлаждается до перенасыщенного раствора. Он также применим для веществ, растворимость которых заметно возрастает с повышением температуры. Охлаждающая кристаллизация становится широко используемым промышленным методом кристаллизации.

2.Промышленное применение и преимущества технологии охлаждения кристаллизации

Применяемая в промышленности технология охлаждающей кристаллизации обеспечивает кристаллизацию путем охлаждения или замораживания термически насыщенного раствора. По сравнению с испарительной кристаллизацией охлаждающая кристаллизация более широко применима к веществам, растворимость которых заметно возрастает с повышением температуры. К таким веществам относятся нитрат аммония, нитрат калия, хлорид аммония, фосфат натрия и глауберова соль. Коэффициент изменения температуры и растворимости велик.

При понижении температуры растворимость этих веществ также снижается и образуется пересыщенный раствор. Из-за своей термодинамической нестабильности растворенное вещество кристаллизуется из раствора. Метод охлаждающей кристаллизации использует разницу растворимости каждого компонента в растворе при изменении температуры (см. Рисунок 1) для достижения цели разделения материалов.

В промышленности охлаждающую кристаллизацию часто сочетают с технологией концентрирования, при которой раствор сначала выпаривают и концентрируют с образованием насыщенного раствора. Затем насыщенный раствор охлаждают и кристаллизуют с получением растворенного вещества путем центрифугирования.

3.Применение технологии охлаждения кристаллизации в области очистки сточных вод

Промышленные сточные воды часто содержат большое количество солей, а состав сточных вод сложен. Насыщенная концентрация каждого компонента также различна. Таким образом, традиционные методы испарительной кристаллизации не позволяют отделить солевой компонент кристаллических продуктов. Другими словами, полученный кристаллизованный продукт недоступен в качестве конечного продукта. Борьба с этим по-прежнему требует денег и рабочей силы.

Ниже представлено типичное применение технологии охлаждающей кристаллизации на одном химическом заводе в Китае. Основным компонентом сточных вод, образующихся на этом химическом заводе, является Na2SO4. В соответствии с требованиями очистки сточных вод необходимо извлечь из раствора сульфат натрия.

Для этой цели была принята технология испарительного концентрирования и технология охлаждающей кристаллизации для очистки сточных вод и получения кристаллов сульфата натрия одновременно в качестве побочного продукта с добавленной стоимостью. Конкретная блок-схема показана на рисунке 2.

После предварительного нагрева соленых сточных вод Na2SO4 за счет конденсационной воды, образующейся в процессе испарения, они поступают в нагреватели 1-й и 2-й ступени для испарения и конденсации. После достижения концентрации насыщения декагидрат сульфата натрия отделяют и замораживают через устройство замораживающей кристаллизации. Маточная жидкость после центробежного разделения содержит небольшое количество сульфата натрия, который можно очистить другими методами очистки сточных вод.

Отделенная кристаллическая суспензия в основном состоит из кристаллов декагидрата сульфата натрия, а также содержит небольшое количество органических соединений и других примесей. Его необходимо переработать в безводный сульфат натрия. Прежде всего, декагидрат сульфата натрия поступает в резервуар для растворения, где получают суспензию сульфата натрия. Затем он поступает в испаритель MVR для испарения и кристаллизации.

Кристаллы сульфата натрия образуются из-за высокой температуры. После разделения твердой и жидкой фаз центрифугированием жидкость сушат в псевдоожиженном слое и также получают кристаллы сульфата натрия. В конечном итоге получают сульфат натрия в соответствии со стандартами.

В описанном выше процессе разумно применяется технология охлаждающей кристаллизации, используя физическое свойство, состоящее в том, что растворимость сульфата натрия уменьшается с понижением температуры. Путем разумного регулирования температуры осуществляется отделение сульфата натрия и других примесей в сточных водах. Полученный продукт, сульфат натрия, может продаваться как продукт, который не только устраняет затраты на работу с различными солями, но и создает дополнительную ценность.

Более того, как распространенная технология разделения, охлаждающая кристаллизация имеет множество преимуществ, таких как простой принцип процесса, простота эксплуатации и т. д. Он также имеет широкое применение в промышленности. Хладагент, используемый для охлаждения кристаллизации, представляет собой раствор с температурой -10℃, который поступает в трубчатый теплообменник для переработки.

Испарительная кристаллизация использует процесс MVR, который имеет преимущества низкого энергопотребления и высокой эффективности работы. Если объединить эти два технологических метода, будет получена более высокая экономическая выгода.

4.Вывод

В связи с национальной политикой и собственными потребностями предприятия важность очистки промышленных сточных вод возрастает с каждым днем. Большое количество солей, содержащихся в сточных водах, по-прежнему имеет высокую экономическую выгоду. Но традиционные методы часто не позволяют получить чистую техническую соль, которую можно использовать в качестве продукта. Таким образом, метод охлаждающей кристаллизации имеет большие преимущества и осуществимость при работе с промышленными сточными водами и обеспечении нулевого сброса сточных вод, и он будет более широко использоваться в области очистки сточных вод.