|
Принципы, технология и промышленное извлечение сульфата натрия методом холодильной кристаллизации
μονάδα κρυστάλλωσης ψύξης θειικού νατρίου
,Промышленная установка холодильной кристаллизации сульфата натрия
Στην σύγχρονη βιομηχανική διαχείριση λυμάτων, τη χημική παραγωγή και την επεξεργασία αποθειφορικής εκπομπής καπνών (FGD),Η ανάκτηση συστατικών υψηλής αλατότητας με οικονομικά αποδοτικό τρόπο είναι απαραίτητη για την επίτευξη μηδενικής εκκένωσης υγρών (ZLD)Ενώ η εξάτμιση υψηλής θερμοκρασίας χρησιμοποιείται ευρέως για πολλά άλατα, το θειικό νάτριο παρουσιάζει μια μοναδική, απότομη πτώση της διαλυτότητας καθώς οι θερμοκρασίες μειώνονται κάτω από τους 32,4 °C.
Για να αξιοποιήσουμε αυτό το θερμοδυναμικό χαρακτηριστικό,μονάδα κρυστάλλωσης ψύξης θειικού νατρίου(επίσης γνωστό ως σύστημα κρυστάλλωσης ψύξης ή κατάψυξης) χρησιμοποιεί ελεγχόμενη ψύξη για να απορροφήσει το θειικό νάτριο δεκαϋδρικό, γνωστό ως αλάτι Glauber.Η μέθοδος αυτή προσφέρει μια εξαιρετικά ενεργειακά αποδοτική εναλλακτική λύση στην θερμική εξάτμιση για συγκεκριμένα ρεύματα υψηλής TDS.
Η λειτουργία μιας μονάδας κρυστάλλωσης ψύξης θειικού νατρίου βασίζεται στην ισορροπία φάσης και τη συμπεριφορά διαλυτότητας που εξαρτάται από τη θερμοκρασία:
-
Κουρφή θερμοκρασίας-διαλυτότητας:Σε αντίθεση με το χλωριούχο νάτριο, του οποίου η διαλυτότητα παραμένει σχεδόν σταθερή σε διάφορες θερμοκρασίες,το θειικό νάτριο είναι εξαιρετικά διαλυτό σε ζεστό νερό αλλά βρέχει γρήγορα καθώς η θερμοκρασία του διαλύματος πλησιάζει τους 0°C έως τους 15°C.
-
Κατεψυγμένη φάση βροχόπτωσης:Το αέριο ή η άλμη της διαδικασίας τροφοδοτούνται σε ένα ειδικό δοχείο κρυσταλλωτή εξοπλισμένο με εσωτερικές περιττώσεις ψύξης ή εξωτερικούς ανταλλακτές θερμότητας ψύξης.το διάλυμα φτάνει σε υπερκορεσμό, αναγκάζοντας το θειικό νάτριο να κρυσταλλωθεί ως υδατισμένοι κρυστάλλοι δεκαϋδρικού.
-
Πλεονέκτημα ενέργειας:Με την αξιοποίηση κύκλων ψύξης (που μπορούν να επιτύχουν υψηλούς συντελεστές απόδοσης, μετακινώντας πολλαπλές μονάδες θερμότητας ανά μονάδα ηλεκτρικής εισροής),η κρυστάλλωση ψύξης συχνά καταναλώνει σημαντικά λιγότερη ενέργεια από την βράση ισοδύναμων όγκων νερού μέσω θερμικής εξάτμισης.
Μια πλήρης βιομηχανική εγκατάσταση κρυστάλλωσης ψύξης ενσωματώνει διάφορα ακριβή μηχανικά στάδια:
-
Κρυολογημένο δοχείο κρυστάλλωσης:Σχεδιασμένο με ταχεία, υψηλής ροπής ανασταλτικά για να αποτρέψει το σπάσιμο των κρυστάλλων, εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα ομοιόμορφη ανάρτηση και αποτρέποντας την κλίμακα του τοίχου.
-
Σκάφη ψύξης:Χρησιμοποίηση βιομηχανικών ψυκτικών κλειστού κυκλώματος ή κυκλωμάτων ψυκτικού για τη διατήρηση ακριβών τιμών κατώτερης από το μηδέν ή χαμηλής θερμοκρασίας (-5 °C έως 10 °C ανάλογα με τη σύνθεση της άλμης).
-
Διαχωρισμός στερεού υγρού:Η παραγόμενη κρυστάλλινη λάσπη ρέει σε αυτοματοποιημένες φυγοκεντρώσεις ή οριζόντια περιστρεφόμενα φίλτρα κενού για να διαχωρίσουν τους κρυστάλλους αλατιού Glauber από το συμπυκνωμένο μητρικό υγρό.
-
Καθαρισμός και αφυδάτωση:Επειδή το αλάτι του Γκλάουμπερ περιέχει 10 μόρια κρυστάλλινου νερού, οι κρυστάλλοι που συλλέγονται συχνά κατευθύνονται προς την επακόλουθη τήξη, την επανακρυστάλλωση,ή συστήματα ξήρανσης υγρού κρεβατιού για την παραγωγή ανυδατού θειικού νατρίου υψηλής καθαρότητας.
| Παράμετρος / χαρακτηριστικό | Ενότητα ψύξης θειικού νατρίου | Κρυσταλλωτής θερμικής εξάτμισης (MVR/MEE) |
|---|---|---|
| Πρωταρχικός μηχανισμός | Μείωση της θερμοκρασίας (ψύξη/ψύξη) | Θερμική εξατμίλωση νερού |
| Θέρμανση λειτουργίας | Χαμηλά (-5°C έως 15°C) | Υψηλά (70°C έως 110°C) |
| Πρωτογενής εισροή ενέργειας | Ηλεκτρική ισχύς (συμπυκνωτής ψύξης) | Θερμικός ατμός ή υψηλής ισχύος ανεμιστήρας MVR |
| Μορφή Καταρριμμένου Αλατιού | Νάτριο θειικό δεκαϋδρικό (αλάτι του Glauber) | Ανυδρό θειικό νάτριο |
| Καλύτερη εφαρμογή | Ποτάμια υψηλής περιεκτικότητας σε θειικό οξύ με ευνοϊκές καμπύλες ψύξης | Μεικτές άλμης αλμυρών υλών ή κυκλώματα ZLD υψηλής θερμοκρασίας |
Ε: Τι είναι μια μονάδα κρυστάλλωσης ψύξης θειικού νατρίου;
Α: Είναι ένα βιομηχανικό σύστημα διαχωρισμού που χρησιμοποιεί ελεγχόμενη ψύξη και ψύξη για να μειώνει τη θερμοκρασία των λυμάτων,αναγκάζοντας το θειικό νάτριο να βρέξει από το διάλυμα ως κρυστάλλους δεκαϋδρικών υψηλής καθαρότητας (αλάτι Glauber).
Ε: Γιατί χρησιμοποιείται η κρυστάλλωση ψύξης αντί της παραδοσιακής εξάτμισης για θειικό νάτριο;
Α: Επειδή η διαλυτικότητα του θειικού νατρίου μειώνεται απότομα σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, η κρυστάλλωση ψύξης μπορεί να προκαλέσει κατάπτωση πάνω από το ήμισυ του διαλυμένου αλατιού χωρίς να βράζει μεγάλους όγκους νερού.συχνά προσφέρουν ανώτερη ενεργειακή απόδοση μέσω κύκλων ψύξης Carnot.
Ε: Ποια μορφή παίρνει το ανακτημένο θειικό νάτριο μετά την κρυστάλλωση με ψύξη;
Α: Η μονάδα καταρρέει κυρίως θειικό νάτριο δεκαϋδρικό,το οποίο στη συνέχεια διαχωρίζεται χρησιμοποιώντας φυγοκεντρίστρες και μπορεί να μεταποιηθεί περαιτέρω σε άνυδρο θειικό νάτριο εάν απαιτείται από τις εμπορικές αγορές.
Ε: Πώς αποφεύγεται η κλίμακα στο εσωτερικό ενός κρυσταλλωτή ψύξης;
Α: Η κλίμακα ελαχιστοποιείται μέσω εξειδικευμένων σχεδίων αναμειγνυτών που διατηρούν υψηλή ομοιογένεια λιπαντικού, ομαλή επιφάνεια ανταλλακτικού θερμότητας,και ακριβής έλεγχος της διαφοράς θερμοκρασίας για την αποφυγή τοπικής κατάψυξης στα τείχη ψύξης.
