本發(fā)明涉及結(jié)晶分離技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種帶冷凍結(jié)晶和重結(jié)晶的濃鹽水結(jié)晶分離裝置及工藝。
背景技術(shù)：
目前石油、煤化工、電力等工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的含鹽廢水，這些廢水被回用后，產(chǎn)生少量高含鹽廢水?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常使用包含結(jié)晶器的結(jié)晶系統(tǒng)對(duì)含鹽廢水繼續(xù)濃縮，以實(shí)現(xiàn)廢水的零排放或近零排放，最終產(chǎn)生一定量含有各種無(wú)機(jī)鹽分和有機(jī)物的固體廢棄物。由于此類固體廢棄物在我國(guó)被定義為危險(xiǎn)廢棄物，處理成本極高，從而使得運(yùn)行費(fèi)用急劇增加。
通過(guò)對(duì)上述固體廢棄物進(jìn)行成分分析，其無(wú)機(jī)鹽占絕大部分，特別是NaCl和Na2SO4兩種混合鹽的含量超過(guò)90%。若將NaCl和Na2SO4與其他物質(zhì)分別分離，則可以減少90%以上的固體廢棄物，同時(shí)分離出的NaCl和Na2SO4結(jié)晶鹽還可作為工業(yè)產(chǎn)品回用，不僅大大降低固體廢棄物的填埋費(fèi)用，還可以變廢為寶，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種成本低、耗能小、鹽回收率高、防結(jié)垢的帶冷凍結(jié)晶和重結(jié)晶的濃鹽水結(jié)晶分離裝置及工藝。
為解決上述其中一個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案：一種帶冷凍結(jié)晶和重結(jié)晶的濃鹽水結(jié)晶分離裝置，包括依次相連的Na2SO4結(jié)晶單元、冷凍結(jié)晶單元及NaCl結(jié)晶單元，所述Na2SO4結(jié)晶單元包括依次連接構(gòu)成Na2SO4結(jié)晶循環(huán)管路的第一循環(huán)泵、第一強(qiáng)制循環(huán)加熱器、Na2SO4結(jié)晶器及第一母液分離器，所述冷凍結(jié)晶單元包括閃蒸冷卻罐、蒸汽噴射器、冷凝器、冷凍結(jié)晶罐、冷凍換熱器及沉降室，所述閃蒸冷卻罐、蒸汽噴射器及冷凝器依次相連接，所述第一母液分離器與閃蒸冷卻罐相連接以將母液排入閃蒸冷卻罐進(jìn)行預(yù)冷，所述冷凍結(jié)晶罐、冷凍換熱器相連接構(gòu)成冷凍循環(huán)管路，所述閃蒸冷卻罐與冷凍循環(huán)管路相連接以不斷向冷凍循環(huán)管路提供預(yù)冷母液，所述冷凍結(jié)晶罐與沉降室相連接以將冷凍結(jié)晶罐內(nèi)形成的晶漿排入沉降室，所述NaCl結(jié)晶單元包括依次連接構(gòu)成NaCl結(jié)晶循環(huán)管路的第二循環(huán)泵、第二強(qiáng)制循環(huán)加熱器、NaCl結(jié)晶器及第二母液分離器，所述沉降室與NaCl結(jié)晶循環(huán)管路之間相連接并設(shè)有NaCl單元預(yù)熱器以對(duì)向NaCl結(jié)晶循環(huán)管路提供的母液進(jìn)行加熱。
進(jìn)一步地，所述第一母液分離器與冷凍換熱器相連接。
進(jìn)一步地，所述第二母液分離器與閃蒸冷卻罐相連接。
進(jìn)一步地，所述沉降室與Na2SO4結(jié)晶循環(huán)管路相連接。
進(jìn)一步地，所述閃蒸冷卻罐連接有一擾動(dòng)循環(huán)泵，所述閃蒸冷卻罐與擾動(dòng)循環(huán)泵之間構(gòu)成閉合循環(huán)回路。
為解決上述另外一個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案：一種帶冷凍結(jié)晶和重結(jié)晶的濃鹽水結(jié)晶分離工藝，包括以下步驟：
（1）、濃鹽水進(jìn)入Na2SO4結(jié)晶單元，通過(guò)Na2SO4結(jié)晶循環(huán)管路進(jìn)行蒸發(fā)濃縮析出分離Na2SO4結(jié)晶鹽，同時(shí)形成熱母液排入冷凍結(jié)晶單元；
（2）、步驟（1）中形成的熱母液排入至閃蒸冷卻罐進(jìn)行預(yù)冷使母液溫度降低至40℃左右；
（3）、步驟（2）中形成的預(yù)冷母液排入至冷凍循環(huán)管路進(jìn)行冷卻使母液溫度降低至0℃，以析出分離Na2SO4*10H2O結(jié)晶鹽，同時(shí)形成冷母液排入NaCl結(jié)晶單元；
（4）、步驟（3）中形成的冷母液通過(guò)NaCl單元預(yù)熱器預(yù)先加熱后進(jìn)入NaCl結(jié)晶循環(huán)管路，通過(guò)NaCl結(jié)晶循環(huán)管路進(jìn)行蒸發(fā)濃縮析出分離 NaCl結(jié)晶鹽。
有益效果：此帶冷凍結(jié)晶和重結(jié)晶的濃鹽水結(jié)晶分離裝置及工藝中，通過(guò)Na2SO4結(jié)晶單元、冷凍結(jié)晶單元及NaCl結(jié)晶單元，實(shí)現(xiàn)Na2SO4結(jié)晶鹽和NaCl結(jié)晶鹽的分離，最大程度實(shí)現(xiàn)Na2SO4結(jié)晶鹽和NaCl結(jié)晶鹽資源回收，使得最終需要填埋處理的雜質(zhì)結(jié)晶鹽量顯著降低，而且，冷凍結(jié)晶單元中產(chǎn)出的Na2SO4*10H2O結(jié)晶鹽可以通過(guò)重結(jié)晶提純并去除結(jié)晶水，最終以Na2SO4結(jié)晶鹽析出，無(wú)需通過(guò)能耗非常大的干燥裝置去除結(jié)晶水。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明；
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本發(fā)明一種帶冷凍結(jié)晶和重結(jié)晶的濃鹽水結(jié)晶分離裝置，包括依次相連的Na2SO4結(jié)晶單元10、冷凍結(jié)晶單元20及NaCl結(jié)晶單元30，Na2SO4結(jié)晶單元10包括依次連接構(gòu)成Na2SO4結(jié)晶循環(huán)管路的第一循環(huán)泵11、第一強(qiáng)制循環(huán)加熱器12、Na2SO4結(jié)晶器13及第一母液分離器14，冷凍結(jié)晶單元20包括閃蒸冷卻罐21、蒸汽噴射器22、冷凝器23、冷凍結(jié)晶罐24、冷凍換熱器25及沉降室26，閃蒸冷卻罐21、蒸汽噴射器22及冷凝器23依次相連接，第一母液分離器14與閃蒸冷卻罐21相連接以將母液排入閃蒸冷卻罐21進(jìn)行預(yù)冷，冷凍結(jié)晶罐24、冷凍換熱器25相連接構(gòu)成冷凍循環(huán)管路，閃蒸冷卻罐21與冷凍循環(huán)管路相連接以不斷向冷凍循環(huán)管路提供預(yù)冷母液，冷凍結(jié)晶罐24與沉降室26相連接以將冷凍結(jié)晶罐24內(nèi)形成的晶漿排入沉降室26，NaCl結(jié)晶單元30包括依次連接構(gòu)成NaCl結(jié)晶循環(huán)管路的第二循環(huán)泵31、第二強(qiáng)制循環(huán)加熱器32、NaCl結(jié)晶器33及第二母液分離器34，沉降室26與NaCl結(jié)晶循環(huán)管路之間相連接并設(shè)有NaCl單元預(yù)熱器35以對(duì)向NaCl結(jié)晶循環(huán)管路提供的母液進(jìn)行加熱。
其中，Na2SO4結(jié)晶單元10用以將濃鹽水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮以首先析出Na2SO4結(jié)晶鹽，具體地，Na2SO4結(jié)晶單元10中濃鹽水在第一循環(huán)泵11的強(qiáng)制循環(huán)作用下，在第一強(qiáng)制循環(huán)加熱器12中被殼程蒸汽加熱，使?jié)恹}水有一定的過(guò)熱量，然后進(jìn)入Na2SO4結(jié)晶器13進(jìn)行閃蒸，該Na2SO4結(jié)晶器13底部具有洗滌腿，隨蒸發(fā)進(jìn)行不斷濃縮從而首先析出Na2SO4結(jié)晶鹽，Na2SO4結(jié)晶鹽在結(jié)晶器中隨著熱鹽水的流動(dòng)和重力作用，不斷碰撞結(jié)合成更大的晶粒，形成Na2SO4結(jié)晶簇，并隨鹽水的流動(dòng)運(yùn)動(dòng)至洗滌腿，在洗滌腿處經(jīng)進(jìn)水洗滌冷卻后由排放口排出從而分離出Na2SO4結(jié)晶鹽。Na2SO4結(jié)晶單元10中的第一母液分離器14將一定量的母液外排至閃蒸冷卻罐21進(jìn)行預(yù)冷，以保證NaCl晶體不在Na2SO4結(jié)晶器13中析出。
冷凍結(jié)晶單元20用以析出Na2SO4*10H2O結(jié)晶鹽，具體地，Na2SO4結(jié)晶單元10排放的熱母液進(jìn)入閃蒸冷卻罐21后，通過(guò)蒸汽噴射器22采用較高壓力的外加蒸汽抽吸閃蒸冷卻罐21中蒸汽，從而形成一定真空度，閃蒸冷卻罐21內(nèi)產(chǎn)生閃蒸，使得熱母液閃蒸預(yù)冷卻至40℃左右，其中，閃蒸冷卻罐21與擾動(dòng)循環(huán)泵27之間形成的閉合循環(huán)回路，能對(duì)閃蒸冷卻罐21內(nèi)的溶液進(jìn)行擾動(dòng)，有利于閃蒸進(jìn)行。
閃蒸冷卻罐21形成的預(yù)冷母液排放至冷凍循環(huán)管路中，與冷凍結(jié)晶罐24中排出的冷凍溶液混合，在循環(huán)泵的作用下連續(xù)泵入冷凍換熱器25中并在冷凍循環(huán)管路進(jìn)行循環(huán)冷卻，循環(huán)溶液在冷凍換熱器25中進(jìn)行熱交換，循環(huán)溶液溫度降低，使得飽和度也降低，循環(huán)溶液進(jìn)入冷凍結(jié)晶罐24，Na2SO4以Na2SO4*10H2O結(jié)晶鹽形式析出，含一定濃度結(jié)晶鹽的溶液排入沉降室26，在沉降室26中晶體經(jīng)重力作用沉降，并在沉降中由于過(guò)飽和度和晶體之間互相碰撞影響，晶體進(jìn)一步“長(zhǎng)大”，沉降在沉降室26錐形底部，晶體可通過(guò)重力或泵外排出系統(tǒng)分離出Na2SO4*10H2O結(jié)晶鹽，清液在沉降室26的溢流口向外流出。
經(jīng)冷凍結(jié)晶單元20處理后，鹽液中Na2SO4濃度進(jìn)一步降低，沉降室26中的清液溢流至清液罐28中并進(jìn)入NaCl結(jié)晶單元30中進(jìn)行處理，具體地，NaCl單元預(yù)熱器35對(duì)進(jìn)入NaCl結(jié)晶循環(huán)管路的母液進(jìn)行加熱，然后在第二循環(huán)泵31的強(qiáng)制循環(huán)作用下，在第二強(qiáng)制循環(huán)加熱器32中被殼程蒸汽加熱，使?jié)恹}水有一定的過(guò)熱量，然后進(jìn)入NaCl結(jié)晶器33中進(jìn)行閃蒸，NaCl結(jié)晶器33底部具有洗滌腿，隨蒸發(fā)進(jìn)行不斷濃縮從而析出NaCl結(jié)晶鹽，NaCl結(jié)晶鹽通過(guò)底部洗滌腿向外排出，第二母液分離器34將一定量的母液外排，保證雜質(zhì)晶體不在NaCl結(jié)晶器33中析出。
其中，沉降室26可以不與Na2SO4結(jié)晶循環(huán)管路相連接而與Na2SO4結(jié)晶單元進(jìn)水系統(tǒng)其它設(shè)備/管路連接，以將匯聚在沉降室26底部的Na2SO4*10H2O結(jié)晶鹽返回至Na2SO4結(jié)晶單元/其進(jìn)水系統(tǒng)中。
作為優(yōu)選，第二母液分離器34與閃蒸冷卻罐21相連接，當(dāng)Na2SO4為控制NaCl結(jié)晶單元外排母液量的最主要影響因素時(shí)，可以將第二母液分離器34排出的母液部分返回到冷凍結(jié)晶單元，以增加系統(tǒng)Na2SO4和NaCl回收率；當(dāng)然，將第二母液分離器34也可以不與閃蒸冷卻罐21相連接而與冷凍結(jié)晶單元20前的濃鹽水設(shè)備/管道相連接。
作為優(yōu)選，第一母液分離器14與冷凍換熱器25相連接，當(dāng)冷凍換熱器25在冷凍結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生結(jié)垢附著在換熱管上從而降低換熱效率時(shí)，通過(guò)間歇引入Na2SO4結(jié)晶循環(huán)管路產(chǎn)生的熱母液進(jìn)入冷凍循環(huán)管路，熱母液在冷凍換熱器25處換熱降溫到35℃左右后，由于Na2SO4溶解度升高而變成不飽和，可以將附著在冷凍換熱器25管壁上的Na2SO4*10H2O溶解，從而解決冷凍換熱器結(jié)垢問(wèn)題，通過(guò)間歇引入熱母液，能有效解決冷凍換熱器25管壁結(jié)晶、結(jié)垢問(wèn)題，提高換熱效率。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在所述技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。