CN103145150A - 一种从离子交换法生产硅溶胶的废水中回收氯化钠的工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从离子交换法生产硅溶胶的废水中回收氯化钠的工艺及装置，包括一级浓缩结晶装置、二级浓缩结晶装置和三级浓缩结晶装置，将氯化钠溶液进行预热，再经一级加热后进行一级蒸发浓缩结晶，分别得到和一次蒸汽和一级浓缩液，冷却析晶，分离出结晶物得到一级分离液；一级分离液经二级加热后进行二级蒸发浓缩结晶，分别得到和二次蒸汽和二级浓缩液，冷却析晶，分离出结晶物得到二级分离液；二级分离液经三级加热后进行三级蒸发浓缩结晶，分别得到和三次蒸汽和三级浓缩液，冷却析晶，分离出结晶物得到三级分离液；收集步骤（1）～（3）获得的结晶物经干燥得到回收氯化钠。本发明用于回收离子交换法生产硅溶胶产生的废水中的氯化钠。

Description

一种从离子交换法生产硅溶胶的废水中回收氯化钠的工艺及装置

技术领域

本发明涉及工业废水中氯化锰的回收，具体涉及一种基于三级浓缩从离子交换法生产硅溶胶的废水中回收氯化钠的工艺及装置。

背景技术

制备硅溶胶有不同的途径，最常用的方法有离子交换法、硅粉一步水解法、电渗析法等。硅溶胶的离子交换工艺为美国的NALCO公司在上世纪40年代开发，后由美国杜邦公司等在五、六十年代完善，为目前最成熟也是最为广泛使用的工艺。

例如，公开号为CN102583406A的中国发明申请公开了一种采用离子交换法纯化高纯硅溶胶的方法，将再生后的强酸型阳离子交换树脂和强碱型阴离子交换树脂混合均匀，将待纯化硅溶胶加入到装有强酸强碱混合树脂的容器中并控制温度，搅拌，使待纯化硅溶胶与强酸强碱混合树脂混合均匀，实现动态纯化，在硅溶胶动态纯化过程中加入复合螯合剂和絮凝剂，控制pH为1～5，得到纯化后的硅溶胶。

用离交法时树脂在再生时有大量的低浓度盐水排放，国内一直没有经济有效的方法回收，直接排入废水处理厂或经中和沉淀后排入附水体，严重危及污水厂的正常运行及污染了附近水域的水环境。

公开号为CN1884079A的中国发明专利申请公开了一种环氧树脂生产中副产氯化钠的回收方法，包括如下步骤：(1)将原料固体盐加水配置成过饱和盐水溶液；(2)向步骤(1)中的盐水溶液中加入盐酸进行搅拌洗涤，静置溶液除去其上层漂浮物，再加入氢氧化钠溶液调节盐水溶液PH值为7-8，得到氯化钠沉淀；(3)分离出盐水溶液中的氯化钠沉淀；(4)用水或稀盐水清洗(3)步骤中分离出的氯化钠沉淀，静置溶液除去其上层漂浮物，得到氯化钠饱和溶液和沉积的固体氯化钠；(5)分离氯化钠饱和溶液和固体氯化钠；(6)向氯化钠饱和溶液中加入盐酸调节溶液PH值为6-7，析出固体氯化钠；(7)分离出步骤(6)中的固体氯化钠。

公开号为102730721A的中国发明专利申请公开了一种聚苯硫醚生产中副产物氯化钠的回收方法，包括以下步骤：⑴吸附除杂，将含有氯化钠的水溶液放入收集池搅拌混合，温度控制在55℃～65℃，加入活性炭混合搅拌均匀，吸附25分钟～35分钟；⑵固液分离，将步骤⑴的混合液过滤，分离出活性炭和氯化钠水溶液；⑶浓缩结晶，将步骤⑵分离出的氯化钠水溶液注入多效蒸馏系统浓缩，待氯化钠析出后固液分离得到氯化钠晶体。

由于离交法时树脂在再生时产生的废水中盐浓度低，上述方法都不能有效的对该废水中的氯化钠进行回收。

发明内容

本发明提供一种从离子交换法生产硅溶胶的废水中回收氯化钠的工艺及装置，从离子交换法生产硅溶胶的废水中回收氯化钠。

一种从离子交换法生产硅溶胶的废水中回收氯化钠的装置，包括一级浓缩结晶装置、二级浓缩结晶装置和三级浓缩结晶装置，

一级浓缩结晶装置包括氯化钠溶液储槽、预热换热器、第一循环泵、第一换热器、第一蒸发室、第一结晶分离室、第一蒸汽压缩机和第一冷凝水储槽；

其中氯化钠溶液储槽的出口连接预热换热器的管程入口、预热换热器的管程出口连接第一循环泵的入口，第一循环泵的出口连接第一换热器的管程入口，第一换热器的管程出口连接第一蒸发室的侧壁入料口，第一蒸发室的底部出口与第一结晶分离室连通，第一结晶分离室具有底部出料口；

二级浓缩结晶装置包括一级浓缩液储槽、第二循环泵、第二换热器、第二蒸发室、第二结晶分离室、第二蒸汽压缩机和第二冷凝水储槽；

其中一级浓缩液储槽的入口连接第一结晶分离室的底部出料口、出口连接第二循环泵的入口，第二循环泵的出口连接第二换热器的管程入口，第二换热器的管程出口连接第二蒸发室的侧壁入料口，第二蒸发室的底部出口与第二结晶分离室连通，第二结晶分离室具有底部出料口；

三级浓缩结晶装置包括二级浓缩液储槽、第三循环泵、第三换热器、第三蒸发室、第三结晶分离室、第三蒸汽压缩机和第三冷凝水储槽；

其中二级浓缩液储槽的入口连接第二结晶分离室的底部出料口、出口连接第三循环泵的入口，第三循环泵的出口连接第三换热器的管程入口，第三换热器的管程出口连接第三蒸发室的侧壁入料口，第三蒸发室的底部出口与第三结晶分离室连通，第三结晶分离室具有底部出料口；

第一蒸发室的顶部出口连通第一蒸汽压缩机的入口，第一蒸汽压缩机的出口连通第二换热器的壳程入口，第二换热器的壳程出口连通第二冷凝水储槽；

第二蒸发室的顶部出口连通第二蒸汽压缩机的入口，第二蒸汽压缩机的出口连通第三换热器的壳程入口，第三换热器的壳程出口连通第三冷凝水储槽；

第三蒸发室的顶部出口连通第三蒸汽压缩机的入口，第三蒸汽压缩机的出口连通第一换热器的壳程入口，第一换热器的壳程出口连通第一冷凝水储槽。

作为优选，还设有刮刀离心机，所述的第三结晶分离室的底部出料口与刮刀离心机的入料口相连。刮刀离心机可接收物料并自动离心、卸料，便于提高自动化程度和连续生产。

作为优选，所述第一蒸发室、第二蒸发室及第三蒸发室的外围均带有保温套。保温套可以进一步提高蒸发室内的蒸发量，保证浓缩效果。

作为优选，所述第一蒸发室、第二蒸发室及第三蒸发室的内部均设有挡水板，对应的顶部出口处在对应挡水板上方，对应的侧壁入料口处在对应挡水板下方。挡水板可以避免氯化钠溶液进入蒸汽压缩机，保证了蒸汽压缩机的正常工作。

作为优选，所述第一蒸发室、第二蒸发室及第三蒸发室的顶部各自连通有真空系统。真空系统可以将蒸发室内一部分难以压缩的气体排出，提高蒸汽压缩机的工作效率。

作为优选，所述第一蒸发室、第二蒸发室及第三蒸发室的底部出口均为管状，插入并延伸至对应的结晶分离室的底部。这样设置可以使蒸发室内经过浓缩的氯化钠溶液直接进入结晶分离室的底部，在流动过程中还可以与结晶分离室内的物料换热，提高结晶析出量，也提高了氯化钠的整体回收率。

作为优选，所述第一结晶分离室、第二结晶分离室和第三结晶分离室的侧壁均设有溢流口，该溢流口与对应循环泵的入口连通。由于蒸发室会连续不断向结晶分离室输送物料，为了实现物料的平衡和连续生产，结晶分离室内多余的物料会从溢流口流出，经循环泵再次进入换热器加热，而后再返回蒸发室。

所述挡水板为透气填料层。透气填料层的具体材质可以采用现有的多种选择，作为优选，所述透气填料层为紧密的排布的若干片不锈钢网。不锈钢材质耐盐水腐蚀，并且具有较高的物理强度。

本发明还提供了一种从离子交换法生产硅溶胶的废水中回收氯化钠的工艺，包括如下步骤：

（1）将待处理的氯化钠溶液进行预热，再经一级加热后进行一级蒸发浓缩结晶，分别得到和一次蒸汽和一级浓缩液；将一级浓缩液冷却析晶，分离出结晶物得到一级分离液；

（2）所述一级分离液经二级加热后进行二级蒸发浓缩结晶，分别得到二次蒸汽和二级浓缩液；将二级浓缩液冷却析晶，分离出结晶物得到二级分离液；

（3）所述二级分离液经三级加热后进行三级蒸发浓缩结晶，分别得到和三次蒸汽和三级浓缩液；将三级浓缩液冷却析晶，分离出结晶物得到三级分离液；

其中，三次蒸汽经压缩升温后用做一级加热的热源，一次蒸汽经压缩升温后用做二级加热的热源，二次蒸汽经压缩升温后用做三级加热的热源。

（4）收集步骤（1）～（3）获得的结晶物经干燥得到回收氯化钠。

本发明采用三级浓缩结晶装置串联，用于回收离子交换法生产硅溶胶过程中产生的废水中的氯化钠，该废水中氯化钠浓度较低，如果采用一级浓缩结晶装置，需要靠增加循环次数才能达到较高的回收效率，且一级浓缩结晶装置要完成工业生产中的废水处理负荷，势必增大设备的体积，庞大的设备占地面积大且消耗的能源多，本发明采用三级浓缩结晶装置串联，减小单台设备的体积，降低能耗，同时增加设备的适用范围。

对于盐浓度较低的氯化钠溶液，如果采用三台浓缩结晶装置并联处理，增加循环次数也能相应提高回收效率，但是需要为每一台浓缩结晶装置提供预热蒸汽，造成能源浪费；而本发明中采用三台浓缩结晶装置串联，只需要为第一台浓缩结晶装置提供预热蒸汽，可在提高回收效率的同时大大降低能源的消耗，节约回收成本。

采用本发明的工艺和装置极大地降低企业运行成本，减少环境污染，与传统蒸发浓缩设备相比无需冷凝器，结构与流程非常简单，全自动操作，可连续运行，安全可靠，可节能60～80%。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明装置的结构示意图，包括一级浓缩结晶装置、二级浓缩结晶装置和三级浓缩结晶装置。

一级浓缩结晶装置包括氯化钠溶液储槽8、预热换热器29、第一循环泵6、第一换热器3、第一蒸发室2、第一结晶分离室4、第一蒸汽压缩机1和第一冷凝水储槽7；

其中第一氯化钠溶液储槽8的出口通过预热循环泵连接预热换热器29的管程入口，预热换热器29的管程出口连接第一循环泵6的入口，预热换热器29的壳程入口连接预热蒸汽31，预热换热器29的壳程出口通过疏水器连接预热冷凝液储槽30，第一循环泵6的出口连接第一换热器3的管程入口，第一换热器3的管程出口连接第一蒸发室2的侧壁入料口，第一蒸发室2的底部出口与第一结晶分离室4连通，第一结晶分离室4具有底部出料口；

第一蒸发室2的顶部出口连通第一蒸汽压缩机1的入口，第一蒸汽压缩机1的出口连通第二换热器13的壳程入口，第二换热器13的壳程出口通过第二疏水器11连通第二冷凝水储槽10。

第一结晶分离室4的底部出料口连通一级浓缩液储槽18。

第一蒸发室2的外围带有保温套，可以进一步提高第一蒸发室内的蒸发量，保证浓缩效果。

第一蒸发室2的顶部还连通有第一真空系统9，可以将第一蒸发室2内一部分难以压缩的气体排出，提高第一蒸汽压缩机1的工作效率。

第一蒸发室2的底部出口为管状，插入并延伸至第一结晶分离室4的底部，第一结晶分离室4的侧壁设有溢流口，该溢流口与第一循环泵3的入口连通。

第一蒸发室2的内部设有挡水板，第一蒸发室2的顶部出口处在挡水板上方，第一蒸发室2的侧壁入料口处在挡水板下方，挡水板可以避免氯化钠溶液进入第一蒸汽压缩机1，保证了第一蒸汽压缩机1的正常工作。本实施例中挡水板为紧密的排布的若干片不锈钢网，不锈钢网的网孔形状为菱形，菱形边长0.5mm。不锈钢材质耐盐水腐蚀，并且具有较高的物理强度。

二级压缩结晶装置与一级压缩结晶装置的结构相同，一级压缩结晶装置中出来的一级浓缩液储存在一级浓缩液储槽18中，一级浓缩液储槽18出口连接第二循环泵12的入口，第二循环泵12的出口连接第二换热器13的管程入口，第二换热器13的管程出口连接第二蒸发室16的侧壁入料口，第二蒸发室16的底部出口与第二结晶分离室17连通，第二结晶分离室17具有底部出料口；

第二蒸发室16的顶部出口连通第二蒸汽压缩机14的入口，第二蒸汽压缩机14的出口连通第三换热器22的壳程入口，第三换热器22的壳程出口通过第三疏水器20连通第三冷凝水储槽19。

第二结晶分离室17的底部出料口连通二级浓缩液储槽27。

三级压缩结晶装置与一级压缩结晶装置的结构相同，二级压缩结晶装置出来的二级浓缩液储存在二级浓缩液储槽27中，二级浓缩液储槽27出口连接第三循环泵21的入口，第三循环泵21的出口连接第三换热器22的管程入口，第三换热器22的管程出口连接第三蒸发室25的侧壁入料口，第三蒸发室25的底部出口与第三结晶分离室26连通，第三结晶分离室26具有底部出料口；

第三蒸发室25的顶部出口连通第三蒸汽压缩机23的入口，第三蒸汽压缩机23的出口连通第一换热器3的壳程入口，第一换热器3的壳程出口通过第一疏水器5连通第一冷凝水储槽7。

第三结晶分离室26的底部出料口还连接刮刀离心机28的入料口，刮刀离心机28可接收物料并自动离心、卸料，便于提高自动化程度和连续生产。

本发明的工艺流程如下：

收集离子交换法生产硅溶胶过程中清洗阳离子树脂的废水，加碱中和并初步过滤后送入氯化钠溶液储槽8中，经预热循环泵泵入预热换热器29中预热，预热后的溶液经第一循环泵6送入第一换热器3的管程中，经第一换热器3加热后的氯化钠溶液进入第一蒸发室2中进行一次蒸发浓缩，第一蒸发室2中的浓缩液进入第一结晶分离室4中，经第一结晶分离室4分离后的一级浓缩液进入一级浓缩液储槽18中；第一蒸发室2中的蒸汽进入第一蒸汽压缩机1中，压缩后的蒸汽压力、温度升高，热焓增加，然后再送到第二换热器13的壳程中，当作二次加热蒸汽使用，使第二换热器13中的氯化钠溶液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水经第二疏水器11排入第二冷凝水储罐10中；第一蒸发室2中的废蒸汽通过第一真空系统9抽出。

经一级浓缩结晶装置浓缩结晶后的一级浓缩液储存在一级浓缩液储槽18中，冷却析晶后，上层的一级分离液经第二循环泵12泵入第二换热器13的管程中，在第二换热器13中进行二次加热后送入第二蒸发室16中进行第二次蒸发浓缩，第二蒸发室16中的浓缩液进入第二结晶分离室17中，经第二结晶分离室17分离后的二级浓缩液进入二级浓缩液储槽27中；第二蒸发室16中的蒸汽进入第二蒸汽压缩机14中，压缩后的蒸汽压力、温度升高，热焓增加，然后再送到第三换热器22的壳程中，当作加热蒸汽使用，使第三换热器22中的氯化钠溶液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水经第二疏水器20排入第三冷凝水储罐19中；第二蒸发室16中的废蒸汽通过第二真空系统15抽出。

经二级浓缩结晶装置浓缩结晶后的二级浓缩液储存在二级浓缩液储槽27中，冷却析晶后，上层的二级分离液经第三循环泵21泵入第三换热器22的管程中，在第三换热器22中进行三次加热后送入第三蒸发室25中进行第三次蒸发浓缩，第三蒸发室25中的浓缩液进入第三结晶分离室26中，经第三结晶分离室26分离后的氯化钠浓缩液进入刮刀离心机28中，经刮刀离心机28离心分离，得到氯化钠晶体；第三蒸发室25中的蒸汽进入第三蒸汽压缩机23中，压缩后的蒸汽压力、温度升高，热焓增加，然后再送到一换热器3的壳程中，当作加热蒸汽使用，使第一换热器3中的氯化钠溶液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水经第一疏水器5排入第一冷凝水储罐7中；第三蒸发室25中的废蒸汽通过第三真空系统24抽出。

收集一级浓缩液储槽18、二级浓缩液储槽27中及刮刀离心机28分离出的氯化钠晶状物经干燥后得到氯化钠颗粒。

以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种从离子交换法生产硅溶胶的废水中回收氯化钠的装置，其特征在于，包括一级浓缩结晶装置、二级浓缩结晶装置和三级浓缩结晶装置，

一级浓缩结晶装置包括氯化钠溶液储槽、预热换热器、第一循环泵、第一换热器、第一蒸发室、第一结晶分离室、第一蒸汽压缩机和第一冷凝水储槽；

其中氯化钠溶液储槽的出口连接预热换热器的管程入口、预热换热器的管程出口连接第一循环泵的入口，第一循环泵的出口连接第一换热器的管程入口，第一换热器的管程出口连接第一蒸发室的侧壁入料口，第一蒸发室的底部出口与第一结晶分离室连通，第一结晶分离室具有底部出料口；

二级浓缩结晶装置包括一级浓缩液储槽、第二循环泵、第二换热器、第二蒸发室、第二结晶分离室、第二蒸汽压缩机和第二冷凝水储槽。

其中一级浓缩液储槽的入口连接第一结晶分离室的底部出料口、出口连接第二循环泵的入口，第二循环泵的出口连接第二换热器的管程入口，第二换热器的管程出口连接第二蒸发室的侧壁入料口，第二蒸发室的底部出口与第二结晶分离室连通，第二结晶分离室具有底部出料口；

三级浓缩结晶装置包括二级浓缩液储槽、第三循环泵、第三换热器、第三蒸发室、第三结晶分离室、第三蒸汽压缩机和第三冷凝水储槽；

其中二级浓缩液储槽的入口连接第二结晶分离室的底部出料口、出口连接第三循环泵的入口，第三循环泵的出口连接第三换热器的管程入口，第三换热器的管程出口连接第三蒸发室的侧壁入料口，第三蒸发室的底部出口与第三结晶分离室连通，第三结晶分离室具有底部出料口；

第一蒸发室的顶部出口连通第一蒸汽压缩机的入口，第一蒸汽压缩机的出口连通第二换热器的壳程入口，第二换热器的壳程出口连通第二冷凝水储槽；

第二蒸发室的顶部出口连通第二蒸汽压缩机的入口，第二蒸汽压缩机的出口连通第三换热器的壳程入口，第三换热器的壳程出口连通第三冷凝水储槽；

第三蒸发室的顶部出口连通第三蒸汽压缩机的入口，第三蒸汽压缩机的出口连通第一换热器的壳程入口，第一换热器的壳程出口连通第一冷凝水储槽。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还设有刮刀离心机，所述的第三结晶分离室的底部出料口与刮刀离心机的入料口相连。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一蒸发室、第二蒸发室及第三蒸发室的外围均带有保温套。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一蒸发室、第二蒸发室及第三蒸发室的内部均设有挡水板，对应的顶部出口处在对应挡水板上方，对应的侧壁入料口处在对应挡水板下方。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一蒸发室、第二蒸发室及第三蒸发室的顶部各自连通有真空系统。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一蒸发室、第二蒸发室及第三蒸发室的底部出口均为管状，插入并延伸至对应的结晶分离室的底部。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一结晶分离室、第二结晶分离室和第三结晶分离室的侧壁均设有溢流口，该溢流口与对应循环泵的入口连通。

8.一种从离子交换法生产硅溶胶的废水中回收氯化钠的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将待处理的氯化钠溶液进行预热，再经一级加热后进行一级蒸发浓缩结晶，分别得到和一次蒸汽和一级浓缩液；将一级浓缩液冷却析晶，分离出结晶物得到一级分离液；

（2）所述一级分离液经二级加热后进行二级蒸发浓缩结晶，分别得到二次蒸汽和二级浓缩液；将二级浓缩液冷却析晶，分离出结晶物得到二级分离液；

（3）所述二级分离液经三级加热后进行三级蒸发浓缩结晶，分别得到和三次蒸汽和三级浓缩液；将三级浓缩液冷却析晶，分离出结晶物得到三级分离液；

其中，三次蒸汽经压缩升温后用做一级加热的热源，一次蒸汽经压缩升温后用做二级加热的热源，二次蒸汽经压缩升温后用做三级加热的热源；

（4）收集步骤（1）～（3）获得的结晶物经干燥得到回收氯化钠。