应用MVR蒸发的氯化钠-氯化钾分离结晶工艺

一、煤化工高盐废水的来源与特点：煤化工高盐废水指的是在煤工业生产过程中产生的，含盐量在 1% 以上的废水。

具体而言，在煤工业生产过程中，锅炉排水、补充新鲜水、除盐水处理等流程均会产生一定废水，混合而成的产物就是煤化工高盐废水，其内部组成成分一般包括硝酸钠、氯化钠等无机盐以及氰化物、芳烃等有机物，其中，补充新鲜水环节产生的盐分含量最高，基本能够达到整体高盐废水的 50% 左右。

煤化工高盐废水主要存在以下特点：(1) 成分较为复杂。

不仅包括钾离子、钠离子、镁离子、钙离子等阳离子，还包括氯离子、硫酸根离子等阴离子，也涵盖了大量的杂质离子，不同项目废水组分具有较强的多变性。

(2) 危害较大。

煤化工高盐废水中存在大量的离子，且盐分含量相当高，一般都在 10 000 mg/L 左右，在特殊情况下，其盐分含量甚至能够达到 30 000 mg/L，这样高的盐分含量会导致其难以成为生物降解废水，不仅会使微生物细胞脱水出现质壁分离现象，还会增加溶液浓度，进一步影响生物处理的净化效果。

(3) 可利用性。

煤化工高盐废水在经过预处理、结晶等工艺处理之后，能够产生有较高利用价值的盐类，同时也能产生可循环利用的水资源，因此，对煤化工高盐废水进行合理处理能够变废为宝，具有一定的研究价值。

二、高盐废水MVR蒸发处理，煤化工高盐废水MVR降膜蒸发结晶工艺技术工艺设备选型：对煤化工高盐废水进行蒸发结晶时，需要用到的工艺设备包括预热、蒸发、结晶和分离装置。

在对煤化工高盐废水进行降膜蒸发处理之前，需要先完成预热装置设置，将低温液体加热到 88～100 ℃，这样可以降低氧气、二氧化碳等不凝气在水中的溶解度。

去除二氧化碳可以避免浓盐水在浓缩时产生碳酸盐结垢，减少对蒸发器的腐蚀和结垢。

具体使用预热装置时，料液经过预加热，再经过蒸汽塔再送入降膜蒸发器，因其上方设有液膜布水器，液体在降膜管束中以均匀的液膜进行传热和蒸发。

浓盐水蒸发形成的蒸汽和浓盐液一起下降到盐水槽，停留足够的时间以保证在盐水中形成微小晶体。

MVR分质提盐蒸发结晶工艺详解（含图）分质提盐蒸发结晶工艺主要利用了硫酸钠和氯化钠的溶解度对温度依赖性的差异，在50～120℃，硫酸钠溶解度随温度升高而减小，氯化钠溶解度随温度升高而增大。

依据Na+//Cl-、SO42--H2O体系不同温度下三相共饱和时的溶解度，结晶温度设计上首先要保证硫酸钠和氯化钠溶解度有一定的差异，而且温度不能过低，避免压缩机进口气体体积较大。

实际工业生产中，硫酸钠与氯化钠溶液蒸发量较大，结晶终点一般要求低于饱和浓度。

MVR分质提盐蒸发结晶系统流程如下图所示（图中数字1～31为管段编号），其具体工作流程如下。

对于原料液，经一级预热器(2)与从一效降膜蒸发器(5)和二效强制循环蒸发器加热室(6)中出来的高温蒸汽冷凝水首先进行换热，到达设定的蒸发温度后进入一效降膜蒸发器(5)换热蒸发，料液中硫酸钠组分达到饱和后进入二效强制循环蒸发器(6)、(7)进行过饱和蒸发（此时料液中氯化钠组分得到浓缩至接近饱和），产生的晶浆通入一级结晶分离器(10)，硫酸钠组分经分离后通入硫酸钠晶体储存罐(11)。

分离出硫酸钠后产生的浓缩液经二级预热器(12)与从预热器(2)出来的冷凝水进行换热，达到设定的蒸发温度后进入三效强制循环蒸发器(15)、(16)进行过饱和蒸发，产生的晶浆通入二级结晶分离器(20)，氯化钠组分经分离后通入氯化钠晶体储存罐21，部分浓缩液则通过循环泵(19)回到强制循环蒸发器继续蒸发至结晶出料量，通过卸液阀排出剩余浓缩液。

在一定蒸发温度下硫酸钠与氯化钠的溶解度是确定的，因此可确定出对应状态下的饱和浓度，利用离子浓度仪控制硫酸钠与氯化钠的饱和或过饱和状态。

对于蒸汽，一效降膜蒸发器(5)和二效强制循环蒸发器蒸发室(7)产生的二次蒸汽通入一级气液分离器(8)，三效强制循环蒸发器蒸发室(16)产生的二次蒸汽通入二级气液分离器(17)，去除气体中夹杂的液滴后分别进入蒸汽压缩机(9)和(18)进行压缩，利用从预热器(12)出来的冷凝水对压缩产生的过热蒸汽进行喷水处理至饱和状态，作为蒸发所需的热源蒸汽分别通入三个蒸发器中。

MVR工艺技术在盐化工生产中的应用盐化工是一种重要的化工生产过程，广泛应用于化肥、硝酸、氯碱、碱式磷酸和盐酸等行业。

随着对产品质量和生产效率要求的提高，传统的盐化工生产技术已经不能满足需求，而MVR（Mechanical Vapor Recompression，机械蒸汽压缩）工艺技术的引入，则为盐化工生产带来了新的机遇和挑战。

MVR工艺技术是通过机械蒸汽压缩提高蒸发器供热蒸汽的温度，实现能量回收的一种先进的蒸发浓缩技术。

相比传统的蒸发器技术，MVR工艺技术具有能耗低、生产效率高、产品质量好、环保等诸多优势。

在盐化工生产中，MVR工艺技术可以应用在盐水的蒸发浓缩、盐的结晶、盐酸的制备等环节。

MVR工艺技术可以用于盐水的蒸发浓缩。

传统的盐水蒸发浓缩需要大量的热能，而MVR工艺技术可以通过回收蒸发所产生的废热，再利用于蒸发器供热，实现能量的高效回收。

这不仅能大大降低能耗，还可以提高蒸发器的生产效率，缩短生产周期。

MVR工艺技术还可以应用在盐的结晶过程中。

在传统的结晶过程中，需要利用冰水或低温冷却系统来实现盐的结晶，而MVR工艺技术可以通过腾发器的压缩作用，使盐水温度和饱和度升高，从而实现盐的结晶。

这种新的结晶方式不仅能大大节约冷却水的用量，还可以减少对环境的负荷，提高盐的成品率。

MVR工艺技术还可以应用于盐酸的制备过程中。

在传统的盐酸制备过程中，需要将盐酸气体通过冷凝器冷凝为液体形式，然后再蒸发浓缩，但这种方式不仅能量消耗大，还容易产生废气。

而MVR工艺技术可以使盐酸气体直接通过蒸发器回收热能进行蒸发浓缩，简化了生产流程，减少了环境污染。

MVR工艺技术在盐化工生产中的应用具有广泛的前景。

通过引入MVR工艺技术，不仅能大幅降低能耗，提高生产效率，还可以改善产品质量，减少对环境的影响。

在未来的盐化工生产中，MVR工艺技术将会得到更加广泛的应用和推广。

氯化钠（化学式Nacl，分子量58.44），无色立方结晶或细小结晶粉末，味咸。

外观是白色晶体状，是食盐的主要成分。

在很多生产工艺产生的废水中都含有氯化钠，这使得一般的水处理工艺无法处理该类废水。

我公司争对这种情况，开发出氯化钠MVR蒸发结晶零排放系统，该系统能够将废水中的氯化钠结晶出来，系统只产生干净的蒸馏水和氯化钠晶体。

晶体可以销售，变成企业的利润。

该技术让企业处理废水的同时，还能够创造更多的价值。

整体工艺为：
含氯化钠废水原液→前处理→预热→脱气→MVR强制循环蒸发器→稠厚器→离心（母液完全返回）→晶体打包
整个工艺能耗：40kwh/吨水。

氯化钠蒸发结晶工艺
首先，氯化钠溶液被注入到蒸发器中。

蒸发器中的温度逐渐升高，使得水分逐渐蒸发，而氯化钠溶液逐渐浓缩。

随着水分的蒸发，溶液中的氯化钠浓度逐渐增加。

当溶液浓缩到一定程度时，开始出现氯化钠晶体的析出。

通常
会有一个结晶器或结晶槽，使得氯化钠晶体可以在其中沉淀下来。

这些晶体可以通过过滤或离心等方法进行分离和提取。

在整个工艺中，需要控制好温度、压力和溶液浓度等参数，以
确保获得高纯度的氯化钠晶体。

此外，还需要考虑晶体的形状和大
小等因素，以满足不同工业用途的要求。

氯化钠蒸发结晶工艺在食盐生产、化工生产和制药工业中都有
广泛的应用。

它是一种相对成本较低、操作简单且效率高的工艺，
因此受到了广泛的关注和应用。

同时，随着工艺技术的不断进步，
对于节能减排和提高产品质量等方面的要求也在不断提高，因此对
氯化钠蒸发结晶工艺的研究和改进仍然具有重要意义。

第50卷第4期20214盐科学与化工Journai of Salt Science and Chemicei Industry21MVR系统钾钠盐蒸发结晶分盐研究李铁良1，李胜2，裴程林2,棊宗河s郑春光1，方伟1，徐振华1，张爽1(1•北京金隅琉水环保科技有限公司，北京102403；2.中洁蓝环保科技有限公司，北京102403)摘要：针对NaCi-KCi-H0三元体系的分离，以北京金隅琉水环保科技有限公司飞灰洗灰水处理系统实际运行为例，考察降膜蒸发器出料浓度、浓缩液KC1含量和降温过程参数对系统投资和运行能耗的影响。

结果表D,降膜蒸发出料浓度为22%,浓缩液KC1含量控制在19%-20%,浓缩液降温点温度取40P,系统连续运行具有稳定性及可操作性。

关键词：NaCi-KCi-HO三元体系；MVR；分级压缩；钾盐分离中图分类号:TQ051.5文献标识码:A文章编号：2096-3408(2021)04-0021-05Analysis on Evvporativv Crystallization and Separation ofPotassium and Sodium in MVR SystemLI Tie-liany1,LI Sheny2,PE I Cheny-lin2,Q I Zony-he1, ZHENG Chun-yuany1,FANG Wei1,XU Zhen-hua1,ZHANG Shuany1(1.BBMG Liuliha Environmental Protection Technology Ltd.,Beijiny102403,China；2.Zhongjielan Environmental Technology Cg.,Ltd.,Beijiny102403,China)AbstracC:For the separation of the NaCl-KCl-H2O ternary system,takiny the fly ash washiny water treatment system of BBMG Liulihe Environmental Protection Technology Co.,LtI.asan example,the influence of process parameters such as the concentration of tie falliny film evapo­rator,the KCl content of the concentrated liquin and the end point of cooliny on the system invest­ment and eneryy consumption was investiyated.The results show tiat the concentration of faiinyfilrn evaporation outyut is22%,the KCl content of the concentrated liquin is at19%〜20%,andtie end temperature of the concentrated liquin is40P.The continuous operation of tie system isstable and operability.Key words：NaCl-KCl-H2O ternary system；MVR；Hierarchical compression；Potassium salt separation在钾石盐加工过程中钾石盐原料加水溶解后形成的母液，生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置过程中产生的洗灰水，高炉烟灰炼锌过程中沉锌后的废水等,均属于NaCl-KCI-H2O三元体系[1],在工业生产过程中，可以采用蒸发结晶提取NaCl和水，分离后的母液降温结晶提取KCl,从而实现NaCl-KCl -H20三元体系分离的目的。

一、概述：136.一611.二988高盐废水指的是总含盐质量分数在1%以上的废水，来源主要集中在电力生产、煤化工生产、炼油、冶金和制造生产等行业中。

高盐废水有机物根据生产过程的不同，其有机物种类和化学性质也有很大的差别，但是基本上含盐类物质都包含氯离子、硫酸根离子、钠离子等。

高盐废水的处理采用的是蒸发结晶设备来进行蒸发浓缩结晶处理，从而实现中水回收利用、降低能耗的目标。

对于高盐废水的蒸发结晶处理，其设备包括多效蒸发结晶设备和机械热压缩蒸发结晶设备。

其中多效蒸发结晶设备是将几个蒸发器串联起来操作，前一级蒸发器产生的二次蒸汽可以作为下一级蒸发器的加热热源，具有进水预处理简单、溶剂溶质分离彻底、应用灵活、成本低、热能利用率高等优点。

机械热压缩蒸发结晶设备的特点是利用蒸发器中的二次蒸汽，经过压缩机压缩、压力、温度升高后，送到蒸发器的加热时作为加热蒸汽使用，使料液保持持续沸腾的状态，加热蒸汽成为冷凝成水。

充分利用了蒸汽，也回收了潜热，提高了热效率，具有降低能耗和减少污染的优点。

同时该设备的占地面积较小，自动化程度高。

但是和多效结晶设备相比，机械热压缩蒸发结晶设备的总造价成本、运行成本都高，尤其在废水沸点随着浓度上升快时，需要压缩的温度升高，压缩机电功率提升，其经济性能会明显降低。

二、煤化工高盐废水MVR多效低温蒸发结晶技术的应用特点：多效蒸发结晶技术已发展到成熟阶段，解决了结垢严重的问题，该技术主要具有以下几方面的特点：第一，多效蒸发传热过程是沸腾和冷凝换热，属双侧相变传热，所以传热系数较高。

在相同温度范围内，多效蒸发所用传热面积比多级闪蒸所用面积少。

第二，多效蒸发和多级闪蒸相比，其产生淡水过程不用过多依赖含盐水分吸收的显热，潜热比显热要低，所以产生同样多的淡水，多效蒸发所需循环量比多级闪蒸少，且不需要过多的动力消耗。

第三，多效蒸发结晶技术在运行操作时其弹性较大，负荷范围广泛。

三、煤化工高盐废水MVR多效低温蒸发结晶技术的应用原理：多效蒸发器的种类也有很多，从蒸汽利用角度出发可分成一效到五效。

MVR工艺技术在盐化工生产中的应用MVR（Mechanical Vapor Recompression）工艺技术是一种高效的能量回收技术，近年来在盐化工生产中得到了广泛的应用。

盐化工生产是一系列以盐为原料，通过加工制成各种有用的化工产品的过程。

在盐化工生产中，晶体化是一个重要的生产环节，是通过控制反应条件使溶于盐水中的化合物形成晶体的过程。

而MVR工艺技术就在这个过程中给予了大量的帮助。

MVR工艺技术是通过机械加热压缩蒸汽，将低温、低压的蒸汽压缩加热升温，转换成高温、高压的蒸汽，再进入蒸发器或结晶器，使得水分从盐溶液中蒸发或结晶出，形成晶体或纯化液体，同时再通过MVR设备回收蒸汽中的余热，将余热加热低温蒸汽，从而实现能量回收，达到节能减排的目的。

这种技术具有运行安全可靠、操作简单、出口品质高、能耗低等优点，在盐化工生产中得以广泛的应用。

在盐化工生产中，MVR工艺技术主要应用于两个方面：一是盐类结晶过程的蒸发浓缩，二是高纯度盐生产过程的晶体分离。

一、盐类结晶过程的蒸发浓缩在盐类结晶过程中，多数情况下需要进行蒸发浓缩，以达到晶体成熟的目的。

传统的蒸发方式一般都是采用多效蒸发器，而MVR工艺技术则是通过机械加热压缩蒸汽，将余热回收，不仅能减少能源消耗，而且通过结晶器与MVR设备的组合，能够形成较好的连续晶化生产工艺，可以使结晶率增高，晶体形状均匀，纯度高，成品率得到提高。

二、高纯度盐生产过程的晶体分离高纯度盐生产一般分为两个过程：首先是将矿物原料进行浸出，然后进行蒸发浓缩、结晶分离和干燥等加工过程。

而采用MVR技术生产的高纯度盐，可通过高压蒸汽将溶液蒸发结晶，然后再通过晶体分离设备将产品分离出来。

这种方法可以避免大量的蒸发盐水极易形成二次结晶的问题，还可以节省能源，保证产品的高纯度。

1.1.1MVR蒸发结晶技术核心技术为“机械蒸汽再压缩循环蒸发技术”(Mechanical Vapor Recompression Evaporation Technology)，“晶种法”技术(Seeded Slurry Technology)，和“混合盐结晶技术” (Mixed Salts Crystallization Technology)。

是目前世界上处理高盐分废水最可靠、最有效的技术解决方案。

采用机械压缩再循环蒸发技术处理废水时，蒸发废水所需的热能，主要由蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放或交换的热能所提供。

在运行过程中，没有潜热的流失。

运行过程中所消耗的仅是驱动蒸发器内废水、蒸汽、和冷凝水循环和流动的水泵、蒸汽压缩机、和控制系统所消耗的电能。

经膜循环浓缩至一定浓度后的浓水进入蒸发结晶系统进行再次蒸发浓缩，直至产生结晶分离后进行单独固体处理。

该系统由蒸馏水热交换器、浓缩蒸发器、结晶器及离心机等组成。

（一)基本原理所谓的机械蒸汽再压缩循环蒸发技术，是根据物理学的原理，等量的物质，从液态转变为气态的过程中，需要吸收定量的热能。

当物质再由气态转为液态时，会放出等量的热能。

根据这种原理，用这种蒸发器处理废水时，蒸发废水所需的热能，再蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放热能所提供。

在运作过程中，没有潜热的流失。

运作过程中所消耗的，仅是驱动蒸发器内废水、蒸汽、和冷凝水循环和流动的水泵、蒸汽泵和控制系统所消耗的电能。

蒸发器构造及工艺流程（1）待处理卤水进入贮存箱，在箱里把卤水的pH值调整到5.5-6.0之间，为除气和除碳作准备。

卤水进入换热器把温度升至沸点。

（2）加热后的卤水经过除气器，清除水里的不溶所体，如氧所和二氧化碳。

（3）新进卤水进入深缩器底槽，与在浓缩器内部循环的卤水混合，然后被泵到换热器管束顶部水箱。

（4）卤水通过装置，在换热管顶部的卤水分布件流入管内，均匀地分布在管子的内壁上，呈薄膜状，受地引力下降至底槽。