CN209554826U - 一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，包括冷冻结晶单元、硫酸钠结晶单元、氯化钠结晶单元，所述的冷冻结晶单元分别与硫酸钠结晶单元、氯化钠结晶单元相互连通。本实用新型盐回收率高，杂盐量低，采用循环冷冻‑热法结晶工艺，可以维持各个单元结晶盐的平衡，尽可能的回收系统内的结晶盐，可以保证结晶盐回收率高，产杂盐量低，从而大大的降低了高昂的杂盐处理费用；结晶盐品质好，通过熔融十水硝后高温蒸发浓缩产出硫酸钠，系统杂质更少，回流量非常小，并且采用分盐专门设计的结晶器，最终干燥后硫酸钠、氯化钠结晶盐纯度高，品质好。
Description
技术领域
本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其是一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统。
背景技术
目前，石油、煤化工、电力等工业生产过程中会产生大量高含盐废水，其具有高含盐量、成分复杂的特性。
目前，高浓盐水一般通过蒸发结晶工艺进行处理，蒸发后的浓盐水进入结晶器产出杂盐，可实现废水零排放。然而，废水零排放处理后，最终会产生大量的固体废物。该类废弃物一般视为危废进行处理，处理成本极高。而且，该类废弃物易溶于水，如处理不当，容易造成二次污染。因此，此类废弃物资源化再利用成为目前急需解决的问题。
中国专利申请CN201520942285.0公布了一种高浓盐水分质制盐装置，通过蒸发浓缩，冷却结晶，浓缩结晶以及干燥法，制取硫酸钠和氯化钠结晶盐。
中国专利申请CN201610072782.9公布了一种利用高盐工业废水分盐零排放系统，采用纳滤分盐技术对高浓盐水进行初步分盐，对纳滤的浓水和产水分别采用热法或冷冻结晶产生氯化钠和硫酸钠。
采用上述技术方案虽然能够分离氯化钠和硫酸钠等结晶盐，能够实现高盐废水资源化利用。但是，上述系统无机盐的回收率较低，且通过一次结晶难以保证硫酸钠结晶盐的品质。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，该系统可实现高浓盐水资源化利用，产出硫酸钠及氯化钠，本系统具有结晶盐回收率高、结晶盐品质好、安全稳定且高效经济的特点。
本实用新型的技术方案为：一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，包括冷冻结晶单元、硫酸钠结晶单元、氯化钠结晶单元，所述的冷冻结晶单元分别与硫酸钠结晶单元、氯化钠结晶单元相互连通。
进一步的，所述的冷冻结晶单元包括进料箱、冷冻结晶器、冷冻脱水器、澄清母液罐以及熔融罐，所述的进料箱通过管道与冷冻结晶器相连通，所述的冷冻结晶器通过管道与冷冻脱水器相连通，所述的冷冻脱水器通过相应的管道分别与沉降器和熔融罐相连通，所述的沉降器通过管道与澄清母液罐相连通，所述的澄清母液罐通过管道与氯化钠结晶单元相连通，所述的熔融罐通过管道与硫酸钠结晶单元相连通，所述的沉降器还通过管道与进料箱连通。高浓度盐水通过进料箱进入冷冻结晶器中进行闪蒸，温度随闪蒸过程的进行而降低，以实现降温冷冻结晶，冷冻结晶器析出十水硝晶体，晶浆进入脱水器脱水，脱水后的十水硝送入熔融罐中溶解，溶解后的溶液送至硫酸钠结晶单元，脱水器产生的滤液进入沉降器沉降分离盐浆，沉降后得到的盐浆回流至进料箱。从沉降器溢流出的澄清母液进入澄清母液罐中。
进一步的，所述的进料箱与冷冻结晶器之间的管道上还设置有预冷器，所述的预冷器的热侧为系统进料，所述澄清母液罐经预冷器与氯化钠结晶单元相连通；预冷器的冷侧为冷冻结晶单元排放至氯化钠结晶单元的澄清母液。
进一步的，所述的预冷器与冷冻结晶器之间的管道上还设置有冷冻结晶循环泵，所述冷冻结晶器的物料进、出口均通过管道与冷冻结晶循环泵连接。
进一步的，所述的冷冻结晶器的排气口还连接有冷凝器，所述的冷凝部连接有真空系统，避免了采用换热直接冷冻方式而导致结晶盐在换热管中迅速结垢的情况，利用真空系统的抽吸作用，在冷冻结晶器的闪蒸罐内形成一定的真空度，进而使母液发生闪蒸，闪蒸过程中产生的水蒸汽被抽吸至冷凝器内，与冷冻水进行热交换，使结晶器内温度降低。
进一步的，所述的硫酸钠结晶单元包括硫酸钠结晶器、硫酸钠脱水机、硫酸钠母液罐，所述的硫酸钠结晶器通过管道与熔融罐相连通，所述的硫酸钠结晶器通过管道与硫酸钠脱水机相连通，所述的硫酸钠脱水机通过管道与硫酸钠母液罐相连通，所述的硫酸钠母液罐通过相应的管道分别与硫酸钠结晶器和进料箱相连通。十水硝在熔融罐中熔融，进入硫酸钠结晶器内闪蒸，并通过硫酸钠脱水机脱水得到硫酸钠，滤液进入到硫酸钠母液罐中。
进一步的，所述的硫酸钠结晶器与熔融罐之间的管道上还设置有硫酸钠强制循环加热器，所述的硫酸钠强制循环加热器与熔融罐之间的管道上还设置有硫酸钠强制循环泵，所述的硫酸钠母液罐通过管道与硫酸钠强制循环泵相连通。
进一步的，所述的硫酸钠结晶器的排汽口还与硫酸钠蒸汽压缩机的蒸汽入口相连通，所述硫酸钠蒸汽压缩机的出口与硫酸钠强制循环加热器的蒸汽入口相连通。
进一步的，所述的氯化钠结晶单元包括氯化钠结晶器、氯化钠预热器、氯化钠脱水机、氯化钠母液罐，所述的氯化钠结晶器的进料口通过管道与澄清母液罐相连通，所述的氯化钠结晶器的出料口通过管道与氯化钠脱水机相连通，所述的氯化钠脱水机通过管道与氯化钠母液罐相连通，所述的氯化钠母液罐通过管道与进料箱相连通。
进一步的，所述的澄清母液罐与氯化钠结晶器之间的管道设置有氯化钠预热器，所述的氯化钠预热器与氯化钠结晶器之间的管道上设置有氯化钠强制循环泵，所述的氯化钠强制循环泵与氯化钠结晶器之间的管道设置有氯化钠强制循环加热器。
进一步的，所述的氯化钠结晶器的排气口还与氯化钠蒸汽压缩机的蒸汽入口相连通，所述氯化钠蒸汽压缩机的出口与氯化钠强制循环加热器相连通。
处理流程为：
1、蒸发浓缩后的高浓盐水由进料箱进入冷冻结晶单元析出十水硝，并产生澄清母液；
2、十水硝进入熔融罐单元熔融后进入硫酸钠结晶单元结晶，得到硫酸钠；
3、冷冻结晶单元得到的澄清液进入氯化钠结晶单元结晶得到氯化钠；
4、硫酸钠结晶单元和氯化钠结晶单元结晶产生的母液回流至进料箱与高浓盐水混合后返回冷冻结晶单元再次结晶。
本实用新型的有益效果为：
1、盐回收率高，杂盐量低，采用循环冷冻-热法结晶工艺，可以维持各个单元结晶盐的平衡，尽可能的回收系统内的结晶盐，可以保证结晶盐回收率高，产杂盐量低，从而大大的降低了高昂的杂盐处理费用；
2、结晶盐品质好，通过熔融十水硝后高温蒸发浓缩产出硫酸钠，系统杂质更少，回流量非常小，并且采用分盐专门设计的结晶器，最终干燥后硫酸钠、氯化钠结晶盐纯度高，品质好。
3、高浓度盐水进入冷冻结晶单元析出十水硝，并产生澄清母液，十水硝进入硫酸钠结晶单元结晶，得到硫酸钠；澄清母液进入氯化钠结晶单元结晶得到氯化钠；结晶过程中产生的母液回流至进料箱与高浓盐水混合后返回冷冻结晶单元再次结晶。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中，1-冷冻结晶单元，2-硫酸钠结晶单元，3-氯化钠结晶单元；
10-进料箱，11-冷冻结晶器，12-冷冻脱水器，13-澄清母液罐，14-熔融罐，15-沉降器，16-预冷器，17-冷冻结晶循环泵，18-冷凝器，19-真空系统；
21-硫酸钠结晶器，22-硫酸钠脱水机，23-硫酸钠母液罐，24-硫酸钠强制循环加热器，25-硫酸钠强制循环泵，26-硫酸钠蒸汽压缩机；
31-氯化钠结晶器，32-氯化钠脱水机，33-氯化钠母液罐，34-氯化钠预热器，35-氯化钠强制循环泵，36-氯化钠强制循环加热器，37-氯化钠蒸汽压缩机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，包括冷冻结晶单元1、硫酸钠结晶单元2、氯化钠结晶单元3，所述的冷冻结晶单元1分别与硫酸钠结晶单元2、氯化钠结晶单元3相互连通，所述的冷冻结晶单元1用于将高浓度盐水冷冻结晶得到十水硝和澄清母液；所述的硫酸钠结晶单元2用于将十水硝结晶得到硫酸钠；所述的氯化钠结晶单元3用于将澄清母液结晶得到氯化钠，氯化钠和硫酸钠结晶产生的母液回流至冷冻结晶单元1与高浓盐水混合再次结晶，提高盐回收率。
所述的冷冻结晶单元包括进料箱10、冷冻结晶器11、冷冻脱水器12、澄清母液罐13以及熔融罐14，所述的进料箱10通过管道与预冷器16连接，所述的预冷器16通过管道与冷冻结晶循环泵17连接，所述的冷冻结晶循环泵17通过管道与冷冻结晶器11的物料进口相连通，所述冷冻结晶器11的物料出口还通过管道与冷冻结晶循环泵16连接，所述的冷冻结晶器11通过管道与冷冻脱水器12相连通，所述的冷冻脱水器12通过相应的管道分别与沉降器15和熔融罐14相连通，所述的沉降器15通过管道与澄清母液罐13相连通，所述的澄清母液罐13通过管道与氯化钠结晶单元3相连通，所述的熔融罐14通过管道与硫酸钠结晶单元2相连通，所述的沉降器15还通过管道与进料箱10连通。
所述的冷冻结晶器11的排气口还连接有冷凝器18，所述的冷凝器18连接有真空系统19，避免了采用换热直接冷冻方式而导致结晶盐在换热管中迅速结垢的情况，利用真空系统19的抽吸作用，在冷冻结晶器11的闪蒸罐内形成一定的真空度，进而使母液发生闪蒸，闪蒸过程中产生的水蒸汽被抽吸至冷凝器18内，与冷冻水进行热交换，使冷冻结晶器11内温度降低。高浓度盐水通过进料箱10进入冷冻结晶器11中进行闪蒸，温度随闪蒸过程的进行而降低，以实现降温冷冻结晶，冷冻结晶器11析出十水硝晶体，晶浆进入冷冻脱水器12脱水，脱水后的十水硝送入熔融罐14中溶解，溶解后的溶液送至硫酸钠结晶单元2，冷冻脱水器12产生的滤液进入沉降器15沉降分离盐浆，沉降后得到的盐浆回流至进料箱10。从沉降器15溢流出的澄清母液进入澄清母液罐13中。
所述的硫酸钠结晶单元2包括硫酸钠结晶器21、硫酸钠脱水机22、硫酸钠母液罐23，所述的熔融罐14通过管道与硫酸钠强制循环泵25相连通，所述的硫酸钠强制循环泵25通过管道与硫酸钠强制循环加热器24连接，所述的硫酸钠强制循环加热器24通过管道与硫酸钠结晶器21相连通，所述的硫酸钠结晶器21通过管道与硫酸钠脱水机22相连通，所述的硫酸钠脱水机22通过管道与硫酸钠母液罐23相连通，所述的硫酸钠母液罐23通过相应的管道分别与硫酸钠强制循环泵25和进料箱10相连通。所述的硫酸钠结晶器21的排汽口还与硫酸钠蒸汽压缩机26的蒸汽入口相连通，所述硫酸钠蒸汽压缩机26的出口与硫酸钠强制循环加热器24的蒸汽入口相连通。所述的硫酸钠强制循环加热器24还通过管道与熔融罐14连接。十水硝在熔融罐14中熔融，进入硫酸钠结晶器21内闪蒸，并通过硫酸钠脱水机22脱水得到硫酸钠，滤液进入到硫酸钠母液罐23中。
所述的氯化钠结晶单元3包括氯化钠结晶器31、氯化钠预热器34、氯化钠脱水机32、氯化钠母液罐33，所述的澄清母液罐13经预冷器16与氯化钠预热器34连接，所述的氯化钠预热器34通过管道与氯化钠强制循环泵35连接，所述的氯化钠强制循环泵35通过管道与氯化钠强制循环加热器36连接，所述的氯化钠强制循环加热器36通过管道与氯化钠结晶器31相连通，所述的氯化钠结晶器31的通过管道与氯化钠脱水机32相连通，所述的氯化钠脱水机32通过管道与氯化钠母液罐33相连通，所述的氯化钠母液罐33通过管道与进料箱10相连通。所述的氯化钠结晶器31的排气口还与氯化钠蒸汽压缩机37的蒸汽入口相连通，所述氯化钠蒸汽压缩机37的出口与氯化钠强制循环加热器36相连通。所述的氯化钠强制循环加热器37还通过管道与氯化钠预热器34连接。
工作原理：
十水硝结晶：蒸发浓缩后TDS约为20～30万mg/L，主要含有NaCl和Na2SO4的高浓盐水，高浓度盐水母液通过进料箱10进入预冷器16，预冷后的母液在冷冻结晶器11中发生闪蒸，通过冷冻结晶循环泵17泵入冷冻循环管路与进入循环管路的预冷母液汇合，使预冷母液温度降低，再返回到冷冻结晶器11中闪蒸，通过真空系统19的抽吸作用，冷冻结晶器11罐体中形成一定的真空度，使进入的母液发生闪蒸，闪蒸过程产生的水蒸汽被抽吸至冷凝器18中，与冷冻水进行热交换，闪蒸过程中吸热从而使物料温度降低，随着闪蒸的进行与物料温度的不断降低，冷冻结晶器11析出十水硝晶体，晶浆进入冷冻脱水器12中脱水，脱水后的十水硝送入熔融罐14中溶解，溶解后的溶液送至硫酸钠结晶单元2。冷冻脱水器12产生的滤液进入沉降器15沉降分离盐浆，沉降后得到的盐浆回流至进料箱10与高浓盐水和硫酸钠、氯化钠结晶母液混合返回冷冻结晶单元1。从沉降器15溢流出的澄清母液进入澄清母液罐13中，经预冷器16获得热量后进入氯化钠结晶单元3。
硫酸钠结晶：冷冻结晶单元1产生的十水硝在熔融罐14中溶解在硫酸钠结晶单元2产水的冷凝水中，进入硫酸钠结晶器21内闪蒸，硫酸钠结晶器21中的浓缩液通过硫酸钠结晶强制循环泵24打入硫酸钠结晶强制循环加热器25，获得强制循环加热器壳程冷凝蒸汽的热量，形成过热流体。过热流体进入硫酸钠结晶器21，发生闪蒸，使浓水进一步浓缩产生结晶，盐浆排至硫酸钠脱水机22脱水得到硫酸钠。硫酸钠脱水机22的滤液进入到硫酸钠母液罐23经硫酸钠母液输送泵送回至进料箱10返回到冷冻结晶单元1，部分母液则回流至硫酸钠结晶器21。
氯化钠结晶：冷冻结晶单元1产生的澄清母液进入氯化钠预热器34，与系统产生的冷凝水换热后进入氯化钠结晶器31内闪蒸。氯化钠结晶器31中的浓缩液通过氯化钠结晶强制循环泵35打入氯化钠结晶强制循环加热器36，获得强制循环加热器壳程冷凝蒸汽的热量，形成过热流体。过热流体进入氯化钠结晶器31，发生闪蒸，使浓水进一步浓缩产生结晶，盐浆排至氯化钠脱水机32脱水得到氯化钠。脱水机滤液进入到氯化钠母液罐33经氯化钠母液输送泵送回至进料箱10返回到冷冻结晶单元1。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (10)
1.一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，其特征在于：包括冷冻结晶单元、硫酸钠结晶单元、氯化钠结晶单元，所述的冷冻结晶单元分别与硫酸钠结晶单元、氯化钠结晶单元相互连通，所述的冷冻结晶单元用于将高浓度盐水冷冻结晶得到十水硝和澄清母液；所述的硫酸钠结晶单元用于将十水硝结晶得到硫酸钠；所述的氯化钠结晶单元用于将澄清母液结晶得到氯化钠，氯化钠和硫酸钠结晶产生的母液回流至冷冻结晶单元与高浓盐水混合再次结晶。
2.根据权利要求1所述的一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，其特征在于：所述的冷冻结晶单元包括进料箱、冷冻结晶器、冷冻脱水器、澄清母液罐以及熔融罐，所述的进料箱通过管道与冷冻结晶器相连通，所述的冷冻结晶器通过管道与冷冻脱水器相连通，所述的冷冻脱水器通过相应的管道分别与沉降器和熔融罐相连通，所述的沉降器通过管道与澄清母液罐相连通，所述的澄清母液罐通过管道与氯化钠结晶单元相连通，所述的熔融罐通过管道与硫酸钠结晶单元相连通，所述的沉降器还通过管道与进料箱连通。
3.根据权利要求2所述的一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，其特征在于：所述的进料箱与冷冻结晶器之间的管道上还设置有预冷器，所述的预冷器的热侧为系统进料，所述澄清母液罐经预冷器与氯化钠结晶单元相连通；预冷器的冷侧为冷冻结晶单元排放至氯化钠结晶单元的澄清母液；所述的预冷器与冷冻结晶器之间的管道上还设置有冷冻结晶循环泵，所述冷冻结晶器的物料进、出口均通过管道与冷冻结晶循环泵连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，其特征在于：所述的冷冻结晶器的排气口还连接有冷凝器，所述的冷凝部连接有真空系统。
5.根据权利要求1所述的一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，其特征在于：所述的硫酸钠结晶单元包括硫酸钠结晶器、硫酸钠脱水机、硫酸钠母液罐，所述的硫酸钠结晶器通过管道与熔融罐相连通，所述的硫酸钠结晶器通过管道与硫酸钠脱水机相连通，所述的硫酸钠脱水机通过管道与硫酸钠母液罐相连通，所述的硫酸钠母液罐通过相应的管道分别与硫酸钠结晶器和进料箱相连通。
6.根据权利要求5所述的一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，其特征在于：所述的硫酸钠结晶器与熔融罐之间的管道上还设置有硫酸钠强制循环加热器，所述的硫酸钠强制循环加热器与熔融罐之间的管道上还设置有硫酸钠强制循环泵，所述的硫酸钠母液罐通过管道与硫酸钠强制循环泵相连通。
7.根据权利要求6所述的一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，其特征在于：所述的硫酸钠结晶器的排汽口还与硫酸钠蒸汽压缩机的蒸汽入口相连通，所述硫酸钠蒸汽压缩机的出口与硫酸钠强制循环加热器的蒸汽入口相连通。
8.根据权利要求1所述的一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，其特征在于：所述的氯化钠结晶单元包括氯化钠结晶器、氯化钠预热器、氯化钠脱水机、氯化钠母液罐，所述的氯化钠结晶器的进料口通过管道与澄清母液罐相连通，所述的氯化钠结晶器的出料口通过管道与氯化钠脱水机相连通，所述的氯化钠脱水机通过管道与氯化钠母液罐相连通，所述的氯化钠母液罐通过管道与进料箱相连通。
9.根据权利要求8所述的一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，其特征在于：所述的澄清母液罐与氯化钠结晶器之间的管道设置有氯化钠预热器，所述的氯化钠预热器与氯化钠结晶器之间的管道上设置有氯化钠强制循环泵，所述的氯化钠强制循环泵与氯化钠结晶器之间的管道设置有氯化钠强制循环加热器。
10.根据权利要求9所述的一种用于高浓盐水资源化利用的冷冻结晶系统，其特征在于：所述的氯化钠结晶器的排气口还与氯化钠蒸汽压缩机的蒸汽入口相连通，所述氯化钠蒸汽压缩机的出口与氯化钠强制循环加热器相连通。
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