Принципы, технологии и промышленное извлечение сульфата натрия методом холодильной кристаллизации

Trong quản lý nước thải công nghiệp hiện đại, sản xuất hóa chất và xử lý khử lưu huỳnh khí khói (FGD),phục hồi các thành phần có độ mặn cao một cách hiệu quả về chi phí là điều cần thiết để đạt được việc thải chất lỏng bằng không (ZLD)Trong khi bốc hơi ở nhiệt độ cao được sử dụng rộng rãi cho nhiều muối, natri sulfat cho thấy một sự sụt giảm đột ngột độc đáo về độ hòa tan khi nhiệt độ giảm xuống dưới 32,4 ° C.

Để tận dụng đặc điểm nhiệt động lực này, mộtĐơn vị tinh thể hóa lạnh natri sulfat(còn được gọi là hệ thống tinh thể hóa làm mát hoặc đông lạnh) sử dụng làm lạnh có kiểm soát để lắng đọng natri sulfat decahydrate thường được gọi là muối Glauber.Phương pháp này cung cấp một lựa chọn thay thế hiệu quả năng lượng cao cho sự bốc hơi nhiệt cho các luồng TDS cao cụ thể.

Hoạt động của một đơn vị tinh thể hóa lạnh natri sulfat dựa trên cân bằng pha và hành vi hòa tan phụ thuộc nhiệt độ:

• Đường cong độ hòa tan nhiệt độ:Không giống như natri clorua, mà độ hòa tan của nó vẫn gần như không đổi trong nhiệt độ khác nhau,Natri sulfat có độ hòa tan cao trong nước ấm nhưng kết tủa nhanh chóng khi nhiệt độ dung dịch tiến gần 0 °C đến 15 °C.

• Lượng mưa trong giai đoạn lạnh:Nước thải hoặc nước muối quá trình được đưa vào một bình tinh thể chuyên dụng được trang bị cuộn dây làm mát bên trong hoặc bộ trao đổi nhiệt làm lạnh bên ngoài.dung dịch đạt mức bão hòa, buộc natri sulfat để kết tinh ra như các tinh thể decahydrate hydrat hóa.

• Ưu điểm năng lượng:Bằng cách tận dụng các chu kỳ làm lạnh (có thể đạt được hệ số hiệu suất cao, di chuyển nhiều đơn vị nhiệt cho mỗi đơn vị đầu vào điện),làm mát tinh thể thường tiêu thụ năng lượng ít hơn đáng kể so với đun sôi lượng nước tương đương thông qua bay hơi nhiệt.

Một hệ thống tinh thể hóa lạnh công nghiệp hoàn chỉnh tích hợp một số giai đoạn cơ học chính xác:

• Chất chứa tinh thể lạnh:Được thiết kế với các bộ khuấy động tốc độ chậm, mô-men xoắn lớn để ngăn ngừa vỡ tinh thể trong khi đảm bảo treo đồng đều và ngăn ngừa nét tường.

• Máy làm lạnh:Sử dụng các máy làm mát công nghiệp vòng kín hoặc vòng làm lạnh để duy trì các thiết lập nhiệt độ chính xác dưới 0 hoặc thấp (-5 °C đến 10 °C tùy thuộc vào thành phần nước muối).

• Phân tách chất rắn và chất lỏng:Các chất lỏng tinh thể kết quả chảy vào máy ly tâm tự động hoặc bộ lọc chân không quay ngang để tách các tinh thể muối Glauber rắn khỏi nước ngọt mẹ tập trung.

• Làm sạch và khử nước:Bởi vì muối Glauber chứa 10 phân tử nước tinh thể, các tinh thể thu hoạch thường được chuyển sang tan chảy tiếp theo, tái tinh thể,hoặc hệ thống sấy khô giường chất lỏng để tạo ra natri sulfat anhidrat tinh khiết cao.

Q: Một đơn vị tinh thể hóa lạnh natri sulfate là gì?

A: Đó là một hệ thống tách công nghiệp sử dụng điều khiển làm mát và làm lạnh để hạ nhiệt độ nước thải,buộc natri sulfat bị trầm tích ra khỏi dung dịch dưới dạng tinh thể decahydrate tinh khiết cao (muối Glauber).

Hỏi: Tại sao sử dụng tinh thể hóa lạnh thay vì bốc hơi truyền thống cho natri sulfat?

A: Vì độ hòa tan của natri sulfat giảm mạnh ở nhiệt độ thấp hơn, tinh thể hóa làm mát có thể kết tủa hơn một nửa muối hòa tan mà không đun sôi ra một lượng lớn nước,thường cung cấp hiệu quả năng lượng cao hơn thông qua chu kỳ làm lạnh Carnot.

Hỏi: Nam sulfat thu hồi có hình thức nào sau khi làm mát tinh thể hóa?

A: Đơn vị chủ yếu kết tủa natri sulfat decahydrate,sau đó được tách bằng cách sử dụng máy ly tâm và có thể được chế biến thêm thành natri sulfat anhidrat nếu được yêu cầu bởi thị trường thương mại.

Hỏi: Làm thế nào để ngăn chặn quy mô bên trong một tinh thể hóa lạnh?

A: Việc giảm quy mô được giảm thiểu thông qua các thiết kế khuấy động chuyên biệt duy trì sự đồng nhất phân bón cao, kết thúc bề mặt trao đổi nhiệt mượt mà,và kiểm soát nhiệt độ khác nhau chính xác để tránh đông lạnh tại địa phương trên tường làm mát.