CN105254099A - 一种煤化工浓盐废水高纯度结晶提盐工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种煤化工浓盐废水高纯度结晶提盐工艺，浓盐废水在硫酸钠结晶单元蒸发浓缩后的盐浆，经过增稠、分离得到纯净的硫酸钠结晶盐，然后分离母液进入冷冻结晶单元，通过冷冻降温将母液中剩余微量的硫酸钠和其他杂盐结晶成为混盐，为避免废水中的COD影响结晶盐纯度，经过冷冻结晶单元处理的母液进入活性焦吸附单元，通过该单元设置活性焦吸附装置来降低母液中的COD含量，经过吸附后的母液再进入氯化钠结晶单元，蒸发浓缩后的盐浆经过增稠、分离得到纯净的氯化钠结晶盐，本发明不仅生产的两种分质盐纯度高，实现资源的回收利用价值，而且无需联系外排母液和后续干燥***，大大降低装置投资，经济性好。

Description

一种煤化工浓盐废水高纯度结晶提盐工艺

技术领域：

本发明主要应用于化工废水处理、回用领域，其目的最终实现废水的零排放和资源回收利用，其主要涉及煤化工废水经生化、回用、膜浓缩和蒸发后的高含盐废水的结晶提盐技术。

背景技术：

煤化工项目耗水量巨大，煤化工项目大多分布在煤炭资源丰富的西北地区，而这些地区恰恰水资源匮乏，水环境容量不足，甚至缺乏纳污水体，国家对新建煤化工项目的用水和水污染物的排放也提出了严格的指标要求。在上述背景下，随着当前环保政策的重视，水资源和水环境问题已成为制约煤化工产业发展的瓶颈，实现废水“零排放”已经成为煤化工发展的自身需求和外在要求。

目前国内大多数煤化工企业尚无真正做到废水零排放，废水“零排放”装置运行不稳定、投资及运行成本高、能耗大、有一定环境风险等问题是制约煤化工废水“零排放”应用和普及的主要限制因素，最关键的是末端浓缩的废水具有高COD、高盐分等复杂情况和特点，因此蒸发结晶成为废水“零排放”最大的瓶颈，高COD会影响结晶盐纯度，影响结晶效率，另外高COD会起泡影响正常生产操作和冷凝水水质，而高盐分意味着高腐蚀，需要提高***的设备材质等级，高盐分会导致***结垢，特别是杂盐还会影响结晶纯度和***的结晶参数，这些都给浓盐水结晶增加很多不确定性。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于煤化工浓盐废水进行高纯度结晶提盐的工艺，主体工艺采用三效蒸发结晶工艺流程。

一种煤化工浓盐废水高纯度结晶提盐工艺，其特征在于：浓盐废水首先进入硫酸钠结晶单元，硫酸钠结晶单元采用两效强制循环蒸发工艺对浓盐水进行加热浓缩，结晶器沉降的盐浆再通过增稠、分离得到纯净的硫酸钠结晶盐，然后分离母液进入冷冻结晶单元，通过冷冻盐水换热降温将母液中剩余微量的硫酸钠和部分氯化钠及其他杂盐结晶成混盐，提高母液中氯化钠组分的浓度，分离后的母液进入活性焦吸附单元，通过活性焦吸附母液中富集的COD有机物成分，然后母液再进入氯化钠结晶单元，在氯化钠结晶单元通过第三效强制循环蒸发工艺进行加热浓缩，盐浆经过增稠、分离得到纯净的氯化钠结晶盐，分离的少量母液返回上游冷冻结晶单元进行循环分离。

所述的一种煤化工浓盐废水高纯度结晶提盐工艺，其特征在于：硫酸钠结晶单元和冷冻结晶单元之间设置高效板式换热器，将温度较高的硫酸钠结晶母液和温度较低的冷冻结晶母液进行换热，提高整个***的热利用率，降低能耗。

所述的一种煤化工浓盐废水高纯度结晶提盐工艺，其特征是硫酸钠结晶单元采用双效蒸发工艺，浓盐废水在硫酸钠结晶单元的一效蒸发器内初步达到过饱和，并有少量结晶盐析出，然后进入该单元二效蒸发器内继续结晶浓缩，一效少量的硫酸钠结晶盐作为晶种，在二效蒸发器内使硫酸钠晶体颗粒的继续长大，提高硫酸钠的结晶和分离效率。

首先，从上游工段送来的浓盐水废水进入硫酸钠结晶单元，考虑上游送来的浓盐水浓度波动较大，为提高***的蒸发能力负荷，该单元采用两效蒸发工艺方案进行蒸发浓缩，使浓盐废水在一效蒸发器内初步达到过饱和，并有少量硫酸钠结晶盐析出，然后进入二效结晶器内继续蒸发浓缩，一效少量的硫酸钠结晶盐作为晶种在二效内继续长大，也有利于硫酸钠晶体的分离，二效结晶器底部沉降的硫酸钠盐浆再分别经过旋流器、稠厚器，最后送离心机分离得到纯净的硫酸钠结晶盐，离心机分离的母液送到冷冻结晶单元进行处理。

冷冻结晶单元主要采用冷冻盐水对母液进行降温的方法将硫酸钠结晶后的母液进行适度地低温结晶，目的是除去母液中残留的微量硫酸钠成分，根据硫酸钠和氯化钠两种盐分的溶解度曲线可知，在-10℃到40℃范围内，氯化钠随温度变化不大，但硫酸钠溶解度变化很大，因此通过降温基本彻底除去母液中硫酸钠和少量氯化钠及其他杂盐，然后析出混盐后的母液再送往活性焦吸附单元。

活性焦吸附单元主要利用活性焦对浓盐废水中大分子有机质组分高效的吸附特性，对富集COD的结晶母液进行处理，浓盐废水经过硫酸钠结晶单元和冷冻结晶单元浓缩后，其中的COD浓度大大提高，为不影响后续氯化钠结晶单元的结晶效率，保证氯化钠结晶盐的纯度和色泽，该***并联设置两个活性焦吸附装置，一开一备，相互切换使用，通过吸附降低浓盐水中的COD浓度，保持整个***COD平衡，保证***结晶效率的同时保证活性焦适当的定额消耗，降低废水处理成本，保证装置的经济性。

最后，经过活性焦吸附后的母液进入氯化钠结晶单元，该单元采用单效蒸发（多效蒸发的第三效）工艺，母液经过进一步蒸发浓缩，使氯化钠结晶盐析出，三效结晶器底部沉降的氯化钠盐浆分别经过旋流器、增稠器，然后通过离心机分离得到纯净的氯化钠结晶盐，离心机分离的母液返回到冷冻结晶单元进行循环处理。

为提高***的热利用率，氯化钠结晶***的加热器热源采用硫酸钠结晶***的二次蒸汽，而经过活性焦吸附后的低温母液先通过与硫酸钠结晶***的高温母液进行换热，大大减少***的能耗。

本发明的优点是：

(1)本工艺在氯化钠结晶单元和硫酸钠结晶单元之间设置冷冻结晶***，利用低温

结晶适度去除母液中残留的硫酸钠和部分杂盐，保证结晶分盐的纯度，为浓盐废水中杂盐提供出口，使杂盐浓度维持平衡，避免杂盐富集影响***结晶的稳定性。另外，当浓盐废水中杂盐和COD组分很低时，在不影响***结晶纯度的情况下，氯化钠结晶母液可以不经过冷冻结晶单元直接进入硫酸钠结晶单元，因此冷冻结晶单元可作为氯化钠结晶单元和硫酸钠结晶单元之间的缓冲设施。

(2)本工艺设置活性焦吸附单元，通过活性焦吸附来适度降低母液中富集的COD浓

度，保证不影响后续结晶盐的纯度和色泽，同时也保证浓盐废水***COD浓度平衡，避免COD富集而影响结晶效率和结晶纯度。

(3)本工艺最大的优点是经过结晶分离的母液不需要向外界排放，通过冷冻结晶单

元和活性焦吸附单元保证***平衡，因此不需要再专门为外排母液设置焚烧或干化装置，可大大降低***的装置投资，降低废水处理成本。

附图说明

图1为本发明的工艺流程框图；

图2为本发明的详细工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：结合图1、图2采用本发明满足30m³/h处理能力的浓盐废水结晶提盐工艺

工艺物料流程：

（1）上游蒸发单元的浓盐废水约30m³/h，其总盐TDS适用在60000～200000mg/l范围，浓盐废水先进入硫酸钠结晶单元，该单元采用两效顺流强制循环加热蒸发工艺，浓盐废水经过一效加热浓缩后初步达到过饱和，析出的少量硫酸钠结晶盐进入二效作为晶种，在二效通过强制循环加热蒸发，二效结晶器底部沉降的硫酸钠盐浆先经过旋流器分级，较浓的盐浆进入稠厚器继续沉降浓缩，使盐浆的固含量控制在25%以上，然后进入离心机分离，分离的硫酸钠结晶盐纯度≥92％，试验数据硫酸钠纯度最高达到96％，分离的硫酸钠结晶含水率≤5％，结晶盐通过包装可直接外售或另作其他处理，母液送往冷冻结晶单元，硫酸钠结晶***采用5bar饱和蒸汽作为加热热源，一效结晶器操作压力控制在1.5bar，二效结晶器操作压力为常压。本单元采用两效顺流蒸发结晶工艺，通过一效析出的结晶盐颗粒作在二效结晶器内作为晶核，能够有效提高硫酸钠结晶效率，保证硫酸钠盐浆进离心机前的固含量大于25％，提高分离效率。

（2）来自硫酸钠结晶单元二效结晶分离的高温母液（80℃左右），先通过换热器与冷冻结晶分离母液（-5℃左右）的低温浓盐废水进行换热到约40℃，然后通过泵送到冷却器将硫酸钠高温母液进一步冷却到-5℃，此时将结晶出母液中残留的微量硫酸钠和少量氯化钠及其他杂盐，盐浆通过离心式分离器分离后母液送往活性焦吸附单元，冷却器采用-15℃的冷冻盐水作为冷源，通过盘管换热，冷却器内部设搅拌器有利于***的充分换热，并防止结晶盐结壁。通过物料热量恒算，本单元通过换热器的设置可降低冷冻结晶单元15～20%的冷量消耗负荷，另外，通过换热器换热，也降低氯化钠结晶单元约5%的热负荷。

（3）从冷冻结晶单元送来的低温母液经过多级浓缩，其中的COD浓度将达到3～4万mg/l，若不处理将会对后续氯化钠结晶***造成影响，本***并联设置两个活性焦吸附器，互为备用，母液中高浓度COD经过吸附器内置的活性焦填料吸附后浓度将降低，其吸附率保证在40%以上，经过吸附的母液进入氯化钠结晶单元。

（4）经过活性焦吸附后的母液进入氯化钠结晶单元，该单元采用单效蒸发工艺流程，吸附后母液在氯化钠结晶单元内通过强制循环加热蒸发，使氯化钠晶体析出，在三效结晶器底部沉降的氯化钠盐浆先经过旋流器分级，较浓的盐浆进入稠厚器继续沉降浓缩，使盐浆的固含量控制在40%左右，然后进入离心机分离得到纯度≥92%的氯化钠结晶盐，分离的硫酸钠结晶含水率≤3％，结晶盐通过包装可直接外售或另作其他处理，氯化钠结晶母液返回送往冷冻结晶单元。氯化钠结晶单元采用硫酸钠二效蒸发单元的二次蒸汽95℃左右作为加热热源，三效结晶器操作压力控制在-0.85bar。

Claims (3)

1.一种煤化工浓盐废水高纯度结晶提盐工艺，其特征在于，浓盐废水首先进入硫酸钠结晶单元，硫酸钠结晶单元采用两效强制循环蒸发工艺对浓盐水进行加热浓缩，结晶器沉降的盐浆再通过增稠、分离得到纯净的硫酸钠结晶盐，然后分离母液进入冷冻结晶单元，通过冷冻盐水换热降温将母液中剩余微量的硫酸钠和部分氯化钠及其他杂盐结晶成混盐，提高母液中氯化钠组分的浓度，分离后的母液进入活性焦吸附单元，通过活性焦吸附母液中富集的COD有机物成分，然后母液再进入氯化钠结晶单元，在氯化钠结晶单元通过第三效强制循环蒸发工艺进行加热浓缩，盐浆经过增稠、分离得到纯净的氯化钠结晶盐，分离的少量母液返回上游冷冻结晶单元进行循环分离。

2.根据权利要求1所述的一种煤化工浓盐废水高纯度结晶提盐工艺，其特征在于：硫酸钠结晶单元和冷冻结晶单元之间设置高效板式换热器，将温度较高的硫酸钠结晶母液和温度较低的冷冻结晶母液进行换热。

3.根据权利要求1所述的一种煤化工浓盐废水高纯度结晶提盐工艺，其特征在于：硫酸钠结晶单元采用双效蒸发工艺，浓盐废水在硫酸钠结晶单元的一效蒸发器内初步达到过饱和，并有少量结晶盐析出，然后进入该单元二效蒸发器内继续结晶浓缩，少量的硫酸钠结晶盐作为晶种，在二效蒸发器内使硫酸钠晶体颗粒的继续长大。