CN111003717B - 一种海水淡化浓盐水蒸发结晶制备碱盐的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种海水淡化浓盐水蒸发结晶制备碱盐的方法，它涉及一种海水淡化浓盐水制备工业盐的方法。具有步骤如下：①将海水淡化产生的浓盐水泵入预热器中进行预热；②纳滤处理；③在反应器中向海水淡化浓盐水中加入石灰乳获得氢氧化镁沉淀；④先后进入硫酸钙蒸发结晶器，氯化钠与氯化钾混合蒸发结晶器，氯化钙蒸发结晶器得到三类工业盐；⑤将氯化钙蒸发浓缩后的浓盐水进入干燥塔中干燥，得到锶渣。本发明用于处理海水淡化浓盐水，从海水淡化浓盐水中产出并分离工业碱盐。本发明可解决海水淡化提取淡水后浓缩产生的浓盐水排放污染环境且资源没有得到回收利用的问题。

Description

一种海水淡化浓盐水蒸发结晶制备碱盐的方法
技术领域
本发明涉及海水淡化及盐分离领域，尤其是一种海水淡化浓盐水蒸发结晶制备碱盐的方法。
背景技术
海水经过淡化工艺浓缩后得到的高浓度盐分，经海水淡化技术提取淡水后浓缩产生的浓盐水，密度1039g/L,主要含Ca2+,Mg2+,K+,Na+,SO4 2-,Cl-,Sr2+等离子。其中Na+的浓度达到18.772g/L, Cl-的浓度达到34.28g/L，SO4 -2的浓度达到4.816g/L, Mg2+的浓度达到2.4g/L, K+的浓度达到0.710 g/L，Ca2+的浓度达到0.689 g/L。
传统的处理方法是根据当地实际条件将浓盐水直接排海或稀释后排海。随着海水淡化规模的扩大，海水中盐的不可回收造成了资源的浪费。本方法将海水中的盐分分类回收，高质高效的回收了盐类资源。
发明内容
本发明是要解决的技术问题是：海水淡化提取淡水后浓缩产生的浓盐水排放资源没有得到回收利用的问题，而提供一种海水淡化浓盐水蒸发结晶制备碱盐的方法。
本发明提供一种海水淡化浓盐水蒸发结晶制备碱盐的方法，按以下步骤进行：
① 原料水箱（1）中的浓盐水通过水泵一（2）泵入预热器（4），进行预热，其中预热采用气液分离器一（8）和气液分离器三（18）产生的未经冷凝的蒸汽作为预热热源；
② 将步骤一得到的浓盐水通过纳滤装置（5）进行纳滤，过滤浓盐水中的有机物，然后对纳滤后的浓盐水进行处理，所述纳滤膜为截留分子量为150-300；
③ 将步骤二预热后的浓盐水通过水泵二（6）泵入反应器（7），加入石灰乳进行反应，石灰乳在浓盐水中的浓度为 10％～ 15％，经气液分离器一（8）分离和旋风分离器一（10）分离处理得到氢氧化镁固体和浓盐水，氢氧化镁固体进入成品罐一（9）保存，浓盐水通过水泵三（11）进入硫酸钙蒸发器（12）；
④ 将步骤三得到的浓盐水通过硫酸钙蒸发器（12）进行蒸发浓缩，后进入气液分离器二（13）和旋风分离器二（14），分别得到二次蒸汽，硫酸钙固体和浓盐水，二次蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）回收再利用，硫酸钙固体进入成品罐二（15），浓盐水进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）进行蒸发浓缩，后进入气液分离器三（18）和旋风分离器三（19），分别得到二次蒸汽，氯化钠与氯化钾混合盐固体以及浓盐水，二次蒸汽进入预热器（4）回收再利用，氯化钠与氯化钾混合盐固体进入成品罐三（20），浓盐水进入氯化钙蒸发器（22）进行蒸发浓缩，后进入气液分离器四（23）和旋风分离器四（24），分别得到二次蒸汽，氯化钙固体和浓盐水，二次蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）回收再利用，氯化钙固体进入成品罐四（25），得到的浓盐水进入下一阶段；
硫酸钙蒸发阶段：利用蒸汽管网提供的热量控制蒸发温度在120-124℃，控制压力在132-135KPa，气液分离器二（13）产生的蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）；
氯化钠与氯化钾混盐蒸发阶段：利用蒸汽管网提供的热量控制蒸发温度在62-67℃，控制压力在11KPa，气液分离器二（13）产生的蒸汽进入预热器（4）；
氯化钙蒸发阶段：利用蒸汽管网提供的热量控制蒸发温度在132-135℃，控制压力在103-105 kPa，气液分离器四（23）产生的蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）；
⑤ 将氯化钙蒸发浓缩后的浓盐水泵入干燥塔（27）中进行干燥，得到锶渣。
一种海水淡化浓盐水蒸发结晶制备碱盐的装置，包括依次连接的预处理单元、盐碱制备单元和喷雾干燥单元；
所述预处理单元包括原料水箱（1），水泵一（2），冷凝水箱（3），预热器（4），纳滤装置（5），水泵二（6），浓盐水从原料水箱（1）进入，原料水箱（1）出口与水泵一（2）进口相连，水泵一（2）出口与预热器（4）管层入口相连，预热器（4）管层出口与纳滤装置（5）入口相连，纳滤装置（5）出口与水泵二（6）相连，预热器（4）壳层出口与冷凝水箱（3）相连；
所述盐碱制备单元包括反应器（7），气液分离器一（8），旋风分离器一（10），成品罐一（9），水泵三（11），硫酸钙蒸发器（12），气液分离器二（13），旋风分离器二（14），成品罐二（15），水泵四（16），氯化钠与氯化钾混合蒸发器（17），气液分离器三（18），旋风分离器三（19），成品罐三（20），水泵五（21），氯化钙蒸发器（22），气液分离器四（23），旋风分离器四（24），成品罐四（25），水泵六（26），调温泵一（32），调温泵二（33），水泵二（6）的出口与反应器（7）的顶端入口相连，反应器（7）顶端入口通入石灰乳，由反应器（7）的出口与气液分离器一（8）上端入口相连，气液分离器一（8）下端出口与旋风分离器一（10）上端入口相连，气液分离器一（8）侧面蒸汽出口与预热器（4）侧面的壳层入口相连，成品罐一（9）上端入口与旋风分离器一（10）下端的固体出口相连，旋风分离器一（10）上端气体出口与干燥塔（27）侧面气体入口相连，旋风分离器一（10）左侧液体出口与水泵三（11）入口相连，水泵三（11）上端入口硫酸钙蒸发器（12）管层入口相连，硫酸钙蒸发器（12）的侧面壳层入口与通入蒸汽，硫酸钙蒸发器（12）管层出口与气液分离器二（13）上端液体入口相连，气液分离器二（13）下端液体出口与旋风分离器二（14）侧面液体入口相连，气液分离器二（13）侧面蒸汽出口通过调温泵二（33）与氯化钠氯化钾蒸发器（17）的壳层入口相连，旋风分离器二（14）下端的固体出口与成品罐二(15)相连，旋风分离器二（14）上端气体出口与干燥塔（27）侧面空气入口相连，旋风分离器二（14）侧面的液体出口通过水泵四（16）与氯化钠氯化钾蒸发器（17）上端的管层入口相连，氯化钠与氯化钾蒸发器（17）侧面壳层入口通入蒸汽，氯化钠氯化钾蒸发器（17）下端的管层出口与气液分离器三（18）上端的液体入口相连，气液分离器三（18）下端的液体出口与旋风分离器三（19）侧面液体入口相连，旋风分离器三（19）侧面蒸汽出口与预热器（4）侧面壳层入口相连，旋风分离器三（19）上端气体出口与干燥塔（27）侧面空气入口相连，旋风分离器三（19）下端的固体出口与成品罐三（20）相连，旋风分离器三（19）右侧的液体出口与水泵五（21）相连， 水泵五（21）上端出口与氯化钙蒸发器（22）上端管层入口相连，氯化钙蒸发器（22）侧面壳层入口通入外来蒸汽，氯化钙蒸发器（22）下端管层出口与气液分离器四（23）上端的液体入口相连，气液分离器四（23）侧面蒸汽出口通过调温泵一（32）与氯化钠氯化钾蒸发器（17）的壳层入口相连，气液分离器四（23）下端的液体出口与旋风分离器四（24）侧面的液体入口相连，旋风分离器四（24）上端气体出口与干燥塔（27）侧面空气入口相连，旋风分离器四（24）下端的固体出口与成品罐四（25）相连，旋风分离器四（24）侧面的液体出口与水泵六（26）相连；
所述喷雾干燥单元包括干燥塔（27），旋风分离器五（24），成品罐五（29），空气加热器（31），鼓风机（30），水泵六（26）出口与干燥塔（27）侧面入口相连，干燥塔（27）上端蒸汽出口与预热器（4）侧面的蒸汽入口相连，干燥塔（27）下端出口与旋风分离器五（24）侧面入口相连，旋风分离器五（24）下端出口与成品罐五（29）相连，鼓风机（30）侧面出口与空气加热器（31）下端入口相连，空气加热器（31）上端出口与干燥塔（27）侧面气体入口相连。
进一步地，气液分离器一（8），气液分离器三（18），和干燥塔（27）所产生的二次蒸汽通入预热器(4)壳层入口作为预热器的热源。
进一步地，气液分离器一（8），气液分离器二（14），气液分离器三（19），气液分离器四（24），气液分离器五（28）所产生的热空气通入干燥塔的空气入口，作为热源。
进一步地，干燥塔（27）中热空气（27-1）入风口与（27-2）喷嘴采用逆流式布置，（27-2）喷嘴沿壁面环装分布，（27-2）喷嘴与水平面成30度角向上喷雾液滴，提高雾化液滴中的停留时间；热空气分别从干燥塔下侧面两个（27-1）入风口进入，两个（27-1）入风口相对且相切于圆柱底部壁面，与水平面成45度夹角，热空气切向斜向上进入提高雾化液滴的停留时间。
本发明的有益效果：本发明通过调节温度和压力参数，使海水淡化浓盐水在不同蒸发器中浓缩，使得每一个阶段产生不同的盐，达到分盐的目的，实现精细化回收盐的效果。
本发明通过将将干燥塔的热空气入口切向向上45度角放置，将浓盐水入口喷嘴沿塔壁面环装分布，喷嘴与水平面成30度角向上喷雾液滴，提高雾化液滴中的停留时间，提高干燥率和干燥效率。
本发明蒸发浓缩过程中保持温度在海水淡化浓盐水废水结晶温度以下，减少了晶体析出造成的管道结垢、堵塞问题，蒸发器管程中蒸发产生的二次蒸汽通过调温后，再作为蒸发器的热源，减少了生蒸汽的使用，节约了能源。
附图说明
图1是本发明一种海水淡化浓盐水蒸发结晶制备碱盐的方法的工艺流程示意图。图中（1）水箱，（2）水泵一，（3）冷凝水箱，（4）预热器，（5）纳滤装置，（6）水泵二，（7）反应器，（8）气液分离器一，（9）成品罐一，（10）旋风分离器一，（11）水泵三，（12）硫酸钙蒸发器，（13）气液分离器二，（14）旋风分离器二，（15）成品罐二，（16）水泵四，（17）氯化钠与氯化钾混合蒸发器，（18）气液分离器三，（19）旋风分离器三，（20）成品罐三，（21）水泵五，（22）氯化钙蒸发器，（23）气液分离器四，（24）旋风分离器四，（25）成品罐四，（26）水泵六，（27）干燥塔，（28）旋风分离器五，（29）成品罐五，（30）鼓风机，（31）空气加热器，调温泵一（32），调温泵二（33）。
图2是干燥塔侧视图。图中（27-1）入风口，（27-2）喷嘴。
图3是干燥塔俯视图。图中（27-1）入风口，（27-2）喷嘴。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意图方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明一种海水淡化浓盐水蒸发结晶制备碱盐的方法：其特征在于按以下步骤进行：
① 原料水箱（1）中的浓盐水通过水泵一（2）泵入预热器（4），进行预热，其中预热采用气液分离器一（8）和气液分离器三（18）产生的未经冷凝的蒸汽作为预热热源；
② 将步骤一得到的浓盐水通过纳滤装置（5）进行纳滤，过滤浓盐水中的有机物，然后对纳滤后的浓盐水进行处理，所述纳滤膜为截留分子量为150-300；
纳滤膜参数：
Figure 604672DEST_PATH_IMAGE002
③ 将步骤二预热后的浓盐水通过水泵二（6）泵入反应器（7），加入石灰乳进行反应，石灰乳在浓盐水中的浓度为 10％～ 15％，经气液分离器一（8）分离和旋风分离器一（10）分离处理得到氢氧化镁固体和浓盐水，氢氧化镁固体进入成品罐一（9）保存，浓盐水通过水泵三（11）进入硫酸钙蒸发器（12）；
④ 将步骤三得到的浓盐水通过硫酸钙蒸发器（12）进行蒸发浓缩，后进入气液分离器二（13）和旋风分离器二（14），分别得到二次蒸汽，硫酸钙固体和浓盐水，二次蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）回收再利用，硫酸钙固体进入成品罐二（15），浓盐水进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）进行蒸发浓缩，后进入气液分离器三（18）和旋风分离器三（19），分别得到二次蒸汽，氯化钠与氯化钾混合盐固体以及浓盐水，二次蒸汽进入预热器（4）回收再利用，氯化钠与氯化钾混合盐固体进入成品罐三（20），浓盐水进入氯化钙蒸发器（22）进行蒸发浓缩，后进入气液分离器四（23）和旋风分离器四（24），分别得到二次蒸汽，氯化钙固体和浓盐水，二次蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）回收再利用，氯化钙固体进入成品罐四（25），得到的浓盐水进入下一阶段；
硫酸钙蒸发阶段：利用蒸汽管网提供的热量控制蒸发温度在120-124℃，控制压力在132-135KPa，气液分离器二（13）产生的蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）；
氯化钠与氯化钾混盐蒸发阶段：利用蒸汽管网提供的热量控制蒸发温度在62-67℃，控制压力在11KPa，气液分离器二（13）产生的蒸汽进入预热器（4）；
氯化钙蒸发阶段：利用蒸汽管网提供的热量控制蒸发温度在132-135℃，控制压力在103-105 KPa，气液分离器四（23）产生的蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）；
⑤ 将氯化钙蒸发浓缩后的浓盐水泵入干燥塔（27）中进行干燥，得到锶渣。
一种海水淡化浓盐水蒸发结晶制备碱盐的装置，括依次连接的预处理单元、盐碱制备单元和喷雾干燥单元；
所述预处理单元包括原料水箱（1），水泵一（2），冷凝水箱（3），预热器（4），纳滤装置（5），水泵二（6），浓盐水从原料水箱（1）进入，原料水箱（1）出口与水泵一（2）进口相连，水泵一（2）出口与预热器（4）管层入口相连，预热器（4）管层出口与纳滤装置（5）入口相连，纳滤装置（5）出口与水泵二（6）相连，预热器（4）壳层出口与冷凝水箱（3）相连；
所述盐碱制备单元包括反应器（7），气液分离器一（8），旋风分离器一（10），成品罐一（9），水泵三（11），硫酸钙蒸发器（12），气液分离器二（13），旋风分离器二（14），成品罐二（15），水泵四（16），氯化钠与氯化钾混合蒸发器（17），气液分离器三（18），旋风分离器三（19），成品罐三（20），水泵五（21），氯化钙蒸发器（22），气液分离器四（23），旋风分离器四（24），成品罐四（25），水泵六（26），调温泵一（32），调温泵二（33），水泵二（6）的出口与反应器（7）的顶端入口相连，反应器（7）顶端入口通入石灰乳，由反应器（7）的出口与气液分离器一（8）上端入口相连，气液分离器一（8）下端出口与旋风分离器一（10）上端入口相连，气液分离器一（8）侧面蒸汽出口与预热器（4）侧面的壳层入口相连，成品罐一（9）上端入口与旋风分离器一（10）下端的固体出口相连，旋风分离器一（10）上端气体出口与干燥塔（27）侧面气体入口相连，旋风分离器一（10）左侧液体出口与水泵三（11）入口相连，水泵三（11）上端入口硫酸钙蒸发器（12）管层入口相连，硫酸钙蒸发器（12）的侧面壳层入口与通入蒸汽，硫酸钙蒸发器（12）管层出口与气液分离器二（13）上端液体入口相连，气液分离器二（13）下端液体出口与旋风分离器二（14）侧面液体入口相连，气液分离器二（13）侧面蒸汽出口通过调温泵二（33）与氯化钠氯化钾蒸发器（17）的壳层入口相连，旋风分离器二（14）下端的固体出口与成品罐二(15)相连，旋风分离器二（14）上端气体出口与干燥塔（27）侧面空气入口相连，旋风分离器二（14）侧面的液体出口通过水泵四（16）与氯化钠氯化钾蒸发器（17）上端的管层入口相连，氯化钠与氯化钾蒸发器（17）侧面壳层入口通入蒸汽，氯化钠氯化钾蒸发器（17）下端的管层出口与气液分离器三（18）上端的液体入口相连，气液分离器三（18）下端的液体出口与旋风分离器三（19）侧面液体入口相连，旋风分离器三（19）侧面蒸汽出口与预热器（4）侧面壳层入口相连，旋风分离器三（19）上端气体出口与干燥塔（27）侧面空气入口相连，旋风分离器三（19）下端的固体出口与成品罐三（20）相连，旋风分离器三（19）右侧的液体出口与水泵五（21）相连， 水泵五（21）上端出口与氯化钙蒸发器（22）上端管层入口相连，氯化钙蒸发器（22）侧面壳层入口通入外来蒸汽，氯化钙蒸发器（22）下端管层出口与气液分离器四（23）上端的液体入口相连，气液分离器四（23）侧面蒸汽出口通过调温泵一（32）与氯化钠氯化钾蒸发器（17）的壳层入口相连，气液分离器四（23）下端的液体出口与旋风分离器四（24）侧面的液体入口相连，旋风分离器四（24）上端气体出口与干燥塔（27）侧面空气入口相连，旋风分离器四（24）下端的固体出口与成品罐四（25）相连，旋风分离器四（24）侧面的液体出口与水泵六（26）相连；
所述喷雾干燥单元包括干燥塔（27），旋风分离器五（24），成品罐五（29），空气加热器（31），鼓风机（30），水泵六（26）出口与干燥塔（27）侧面入口相连，干燥塔（27）上端蒸汽出口与预热器（4）侧面的蒸汽入口相连，干燥塔（27）下端出口与旋风分离器五（24）侧面入口相连，旋风分离器五（24）下端出口与成品罐五（29）相连，鼓风机（30）侧面出口与空气加热器（31）下端入口相连，空气加热器（31）上端出口与干燥塔（27）侧面气体入口相连。
进一步地，气液分离器一（8），气液分离器三（18），和干燥塔（27）所产生的二次蒸汽通入预热器(4)壳层入口作为预热器的热源。
进一步地，气液分离器一（8），气液分离器二（14），气液分离器三（19），气液分离器四（24），气液分离器五（28）所产生的热空气通入干燥塔的空气入口，作为热源。
进一步地，干燥塔中热空气（27-1）入风口与（27-2）喷嘴采用逆流式布置，（27-2）喷嘴沿壁面环装分布，（27-2）喷嘴与水平面成30度角向上喷雾液滴，提高雾化液滴中的停留时间；热空气分别从干燥塔下侧面两个（27-1）入风口进入，两个（27-1）入风口相对且相切于圆柱底部壁面，与水平面成45度夹角，热空气切向斜向上进入提高雾化液滴的停留时间。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种海水淡化浓盐水蒸发结晶制备碱盐的方法，其特征在于按以下步骤进行：
① 原料水箱（1）中的浓盐水通过水泵一（2）泵入预热器（4），进行预热，其中预热采用气液分离器一（8）和气液分离器三（18）产生的未经冷凝的蒸汽作为预热热源；
② 将步骤一得到的浓盐水通过纳滤装置（5）进行纳滤，过滤浓盐水中的有机物，然后对纳滤后的浓盐水进行处理，所述纳滤膜为截留分子量为150-300；
③ 将步骤二预热后的浓盐水通过水泵二（6）泵入反应器（7），加入石灰乳进行反应，石灰乳在浓盐水中的浓度为 10％～ 15％，经气液分离器一（8）分离和旋风分离器一（10）分离处理得到氢氧化镁固体和浓盐水，氢氧化镁固体进入成品罐一（9）保存，浓盐水通过水泵三（11）进入硫酸钙蒸发器（12）；
④ 将步骤三得到的浓盐水通过硫酸钙蒸发器（12）进行蒸发浓缩，后进入气液分离器二（13）和旋风分离器二（14），分别得到二次蒸汽，硫酸钙固体和浓盐水，二次蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）回收再利用，硫酸钙固体进入成品罐二（15），浓盐水进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）进行蒸发浓缩，后进入气液分离器三（18）和旋风分离器三（19），分别得到二次蒸汽，氯化钠与氯化钾混合盐固体以及浓盐水，二次蒸汽进入预热器（4）回收再利用，氯化钠与氯化钾混合盐固体进入成品罐三（20），浓盐水进入氯化钙蒸发器（22）进行蒸发浓缩，后进入气液分离器四（23）和旋风分离器四（24），分别得到二次蒸汽，氯化钙固体和浓盐水，二次蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）回收再利用，氯化钙固体进入成品罐四（25），得到的浓盐水进入下一阶段；
硫酸钙蒸发阶段：利用蒸汽管网提供的热量控制蒸发温度在120-124℃，控制压力在132-135KPa，气液分离器二（13）产生的蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）；
氯化钠与氯化钾混盐蒸发阶段：利用蒸汽管网提供的热量控制蒸发温度在62-67℃，控制压力在11 kPa，气液分离器二（13）产生的蒸汽进入预热器（4）；
氯化钙蒸发阶段：利用蒸汽管网提供的热量控制蒸发温度在132-135℃，控制压力在103-105 kPa，气液分离器四（23）产生的蒸汽进入氯化钠与氯化钾蒸发器（17）；
⑤ 将氯化钙蒸发浓缩后的浓盐水泵入干燥塔（27）中进行干燥，得到锶渣。
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