硫化钠的蒸发结晶技术

蒸发结晶技术在高含盐废水零排放领域的应用

作者：苗树庭

来源：《科技创新导报》2020年第26期

摘 要：随着社会的不断发展进步，科学技术的发展也越来越快，人们对于生活中环境污染也越来越重视，例如在水污染方面，而产生水污染最主要的原因就是工业污水的排放，解决高含盐废水主要的方法就是降低含盐量。怎样才能将高含盐废水进行合理的处理，将水与盐进行分离，得到回用水，才能最终实现高含盐废水零排放。而本文就蒸发结晶技术在高含盐废水零排放领域的应用发表了相关的阐述，以此供相关的专业人士参考交流，希望对含盐废水零排放的实现有一定的帮助，减少水污染情况的出现。

关键词：蒸发结晶技术 高含盐 废水 零排放领域 应用

中图分类号：X70 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）09（b）-0071-03

Abstract： With the continuous development and progress of society， the development of

science and technology is getting faster and faster， and people are paying more and more attention to

environmental pollution in life. For example， in water pollution， the main reason for water

pollution is industrial sewage discharge， the main way to solve high-salt wastewater is to reduce the

salt content. How can we reasonably treat high-salinity wastewater， separate water and salt， and

第４５卷第１期　

２０１７年１月　广州化工　

Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖｏ１．４５　Ｎｏ．１　

Ｊａｎ．２０１７　

高含盐废水零排放蒸发结晶技术进展　

崔凤霞，李荣，陈玮娜　

（中国石油化工股份有限公司天津分公司研究院，天津３００２７１）　

摘　要：随着水资源的日益短缺，实现工业废水零排放是大势所趋，用于高含盐废水零排放的蒸发结晶技术的核心是蒸发　

介绍了多效蒸发、热力蒸汽再压缩蒸发、机械蒸汽再压缩蒸发、降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发等的工艺流程、技术特点、存在　

的问题及其应用情况，指出不同企业应根据实际情况，选择适宜的蒸发结晶工艺，在最大限度地对废水进行回用的基础上实现废　

水零排放．为可持续发展作贡献。　

关键词：高含盐废水：零排放：蒸发结晶　

中图分类号：Ｘ７０３．１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１—９６７７（２０１７）００１—００２１—０３　

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ　ｏｆ　Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉ０ｎ　Ｕｓｅｄ　

ｉｎ　Ｈｉｇｈ　Ｓａｌｔ　Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　Ｚｅｒｏ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　

ＣＵ／Ｆｅｎｇ—ｘｉａ，ＬＩＲｏｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｗｅｉ－ｎａ　

（Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｂｒａｎｃｈ，ＳＩＮＯＰＥＣ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００２７　１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　１Ｓ　ａｎ　ｉｒｒｅｓｉｓｔａｂｌｅ　ｔｒｅｎｄ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｚｅｒｏ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｗａｓｔｅ　ｗａｔｅｒ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　

ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ　ｓｈｏｒｔａｇｅ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｉｔｓ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｏｆ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｓａｌｔ　

２６　新疆化工　２０１　１年第２期　片状工业硫化钠的提纯工艺摸索　摆玉龙　（新疆化工设计研究院，乌鲁木齐８３０００６）　摘要：高纯度无水硫化钠是合成聚苯硫醚（ＰＰＳ）树脂的主要原料之一，近年来聚苯硫醚（ＰＰＳ）的　广泛应用，为高纯度无水硫化钠打开了广阔的市场空间。针对市场需求，摸索出了一套将片状　工业硫化钠进一步提纯的工艺条件。实验以市售红色片状硫化钠为原料真空下进行蒸发浓缩，　最佳工艺条件为：结晶前硫化钠质量分数约为３０％，结晶温度６５℃，结晶时间２ｈ，离心分离。　所得硫化钠晶体颗粒均匀，质量稳定，杂质含量低。　关键词：工业硫化钠；提纯；聚苯硫醚　１　前言　我国是硫化钠生产大国，年生产规模己达１００　万ｔ，不论规模和产量都居世界首位，９０％以上的　产品都是采用高温煤还原芒硝法生产的。由于生　产技术的制约，产品档次欠佳，多为含量在６０％　左右的低档工业硫化钠【¨。高纯度的无水硫化钠　是合成高性能特种］一程塑料聚苯硫醚（ＰＰＳ）的优　质原料之一，而目前中国高质量的无水硫化钠市　场几乎是空白。根据中国一些ＰＰＳ树脂生产企业　和相关科研院所专家的要求，无水硫化钠质量应　满足ｗ（Ｎａ２Ｓ）＞＿９２％，ｗｅｎａ２Ｓ２０３＋Ｎａ２ＳＯ３）＜３．Ｏ　的　要求。　２实验部分　２．Ｉ　主要原料　红色片状硫化钠（精河县中鑫化Ｊ　科技有限　公司）；试剂氢氧化钡（西安试剂厂）。　２．２主要仪器　加热磁力搅拌器，旋转蒸发仪，循环水式真空　泵，离心过滤机，一般实验室玻璃仪器等。　２．３实验原理　根据硫化钠的溶解度曲线可矢ｕ，硫化钠溶液　在很宽的浓度范围和温度范同内都能结晶，从而　形成带有不同结晶水的品体口１。当温度小于５０＂Ｃ　时，硫化钠结品得Ｎａ２Ｓ・９Ｈ２Ｏ品体；当温度在　４９．９＂Ｃ～９９．７＂Ｃ时，硫化钠结品得Ｎａ２　Ｓ・５．５Ｈ２Ｏ晶　体；当温度大于９９．７℃时，得到含水较低的晶体，　如Ｎａ２Ｓ・２．５Ｈ２Ｏ品体。因此，要制得质量好、产　量高的品体且生产过程易于操作选择最佳的结品　条件是关键。　２．４实验方法　称取一定量的试剂氢氧化钡，用适量的蒸馏　水溶解，再向溶液中加入一定量硫化钠片碱，在　加热磁力搅拌器上适当加热并搅拌，使得片碱都　溶解，过滤除去不溶物，将枣红色清液放入旋转　蒸发仪中蒸发到一定浓度，旋转状态下降温，待　降至一定温度后保温结品１～３ｈ，然后采用离心过　滤机进行周液分离。　３结果与讨论　３．１氢氧化钡加入量的选择　本实验采取蒸发前加入适量氢氧化钡的方　法，与试液中的ＳＯ４　，ＣＯ３　，ＳＯ３２’，￥２０３２－等　杂质离子生成沉淀，然后过滤除去，从而降低杂　质含量，将硫化钠溶液精制，氢氧化钡的加入比　例不同，对最终产品的影响不同。　３．２结晶时Ｎａ２Ｓ溶液最佳质量分数控制　

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2015年18期 165 蒸发结晶技术在煤化工废水零排放领域的应用探讨 奚竹青 中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古 鄂尔多斯 017209 摘要：对各种高含盐废水技术在煤化工领域的应用进行了对比和介绍，并对蒸发结晶技术在煤化工高含盐废水处理的实际应用进行了总结和探讨，指出了蒸发结晶技术引用中可改进之处，展望了蒸发结晶技术在零排放领域的广阔的情景。 关键词：零排放；高含盐废水；蒸发结晶；煤化工 中图分类号：X784 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2015)18-0165-02 1 前言 为了减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖，近年来煤化工行业在我国煤炭富集地区蓬勃发展。但是往往煤炭富集的地区也是是我国水资源非常匮乏，生态环境非常脆弱的地区，高水耗的煤化工行业对水资源的需求以及污染物的排放，对当地的生态环境造成极大的威胁。为了保护当地的水体，减少污染物的排放，实施废水的零排放措施，循环利用水资源，降低水资源的消耗，是煤化工行业的迫切要求。 2 高含盐废水处理技术在煤化工行业的应用情况 由于煤化工行业反应条件比较复杂，排放的废水存在污染物浓度高、难降解的特征，同时由于地下水体或者地表水自身携带的盐含量，在工业生产中的浓度造成废水中含有较高的溶解盐类。煤化工行业一般针对不同的废水分质处理，对于有机废水采用的处理方法有：AO法、生物滤池法、催化氧化法、臭氧化法、MBR法等，对于含盐废水的处理技术有：超滤、反渗透、纳滤、循环蒸发等等，但是废水处理最终产生的浓盐液的处理一直成为难题。煤化工行业针对浓盐液的处理在高效反渗透（HERO）技术、纳滤（NF）技术、高效电渗析（EDR）技术以及循环蒸发技术进行了尝试和使用。 2.1 HERO技术 高效反渗透( HERO)技术 ，首先通过软化去处水中的硬度，然后再通过脱气去处水中的二氧化碳，再加碱将RO进水的pH 调到8.5以上。RO的回收率通常能够突破极限达到90%以上。内蒙古汇能煤化工16亿m3/a煤制天然气回用水处理及零排放项目是第一个使用高效反渗透技术的项目，原水为循环水站排污水、脱盐水站排浓水和污水处理站出水，出水回用补入循环水系统，处理水量500m3/h，盐截留率不低于90%，回收率不低于82%。中煤图克化肥废水回用和零液体排放项目使用高效反渗透系统来浓缩反渗透浓水[1]。但是高效反渗透用于处理反渗透浓水或其它高含盐废水，由于对污水的浓度倍数加大，废水中的COD指标也得到浓度和提高，超负荷运行对膜寿命会产生一定的影响[2]，造成反渗透膜污堵和清洗频次增加，并影响膜的使用寿命。 2.2 NF膜技术 纳滤（NF）属于膜分离技术的一种，其过滤效果在反渗透和超滤渗透之间，主要去除直径为1nm左右的溶质粒子，故被命名为“纳滤膜”，截留物相对分子质量为200-1000；它的分离层的主要组成成分是聚电物，存在电荷，有膜静电作用，所以能够表现出显著的电荷与筛分现象，其截留特性不仅取决于膜孔大小。筛分现象是按照膜孔大小来筛分出不同分子量的物质，分子质量高的被阻挡在外，其他的物质则进入膜内。NF膜对二价或高价离子，特别是阴离子的截留率比较高，可大于98%，而对一价离子的截留率一般低于90%。 纳滤膜处理高含盐废水可以实现废水的收率达到50%左右，可以实现高含盐废水的减量化处理。 2.3 EDR技术 高效电渗析技术是根据电渗析原理，频繁使正负电极极性相互倒换，以实现能够自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢，确保离子交换膜的高效稳定运转。在神华包头煤制烯烃项目针对反渗透浓水的试验中，反渗透浓盐水电导率4000-5000μS/cm，经过高效电渗析系统后产品水的电导率为800μS/cm左右，回收率能够稳定在85%，能够作为工业用水。同时具有一定的脱除COD的能力，平均脱除率在40%左右[3]。EDR实现了反渗透浓水的减量化排放，大约产生15%的电渗析浓水。 2.4 蒸发塘喷雾蒸发技术 在煤化工行业开始发展阶段，由于污水水质比较复杂以及处理技术不成熟，大部分煤化工企业设置蒸发塘用于存储事故废水以及高含盐废水，针对蒸发塘废水，煤化工企业有采用喷雾蒸发方法进行减量化处理。这种方法是通过喷嘴将浓盐水以液滴形式的喷雾喷射出，其中所喷射出的喷雾中水分与周围环境热交换而被蒸发。较现有技术蒸发储存于蒸发塘的浓盐水，以喷雾形式与周围环境进行换热蒸发的浓盐水的比表面积得以增加，从而增加了浓盐水的蒸发速度并可提高蒸发效率。 2.5 连续蒸发结晶技术 蒸发结晶技术近年来逐渐应用于污水处理零排放行业，先进的蒸发结晶技术可将盐与废水完全分离，成为治理含盐废水的有效手段。蒸发结晶技术在电力行业、炼油及石化行业、煤化工行业、采油行业都有应用[4]。现代工业结晶器主要有Oslo型蒸发器、DTB型结晶器、FC型结晶器。 Oslo型蒸发器设置隔离的蒸发室和结晶室，使浆料分别在蒸发器蒸发形成过饱和状态，然后进入结晶室内结晶，整个过程呈悬浮流化状态。 DTB型结晶器设置导流筒和环形折流挡板，在导流筒内设置螺旋桨装置。通过这种构造可以帮助晶体在结晶室成长，达到较好的结晶效果。 3 蒸发结晶技术在煤化工零排放中的应用实例 3.1 强制循环蒸发技术在某制油项目中的应用 某煤制油项目采用强制循环结晶器处理硫酸铵废水经过蒸发工序来的浓缩液，设计处理量12t/h，设计进料水质TDS为51万mg/L，废水的主要成份为硫酸氨。 蒸发工序的浓缩液（70℃～90℃左右）进入浓缩结晶罐的上部闪发。蒸发罐内料液温度控制在60℃～65℃，通过循环泵、加热室加热，加热热源采用90-100℃的饱和蒸汽，经过加热室加热后的料液在结晶蒸发室内蒸发、浓缩，结晶蒸发室设计气相压力0.014MPa（绝压），温度53℃。在结晶蒸发室无机盐全部以固形物的形式析出，形成高浓度的浆料，此浆料在结晶蒸发室底部的淘析腿进行淘洗，通过排料泵将高浓度浆料泵入给料器再到离心机脱水，脱水后的固形物含水率约为5%。结晶蒸发室产生的二次蒸汽经过折流板式乏汽除沫器，后经过水冷器冷却成凝结水后进入回用水管线。离心母液返回浓缩结晶系统，继续蒸发、浓缩、结晶，无母液外排。 设计消泡剂投加装置，向结晶蒸发室投加消泡剂。 神华煤制油硫酸铵废水结晶蒸发器2009年投入运行，经过2011年的改造，达到设计运行负荷稳定运行。 技术应用