热法分盐和膜法分盐---煤化工高浓盐水分质资源化利用技术比较

热法分盐和膜法分盐---煤化⼯⾼浓盐⽔分质资源化利⽤技术⽐较
当前杂盐分质资源化利⽤主要的技术⼿段为热法分盐和膜法分盐。
热法分盐
热法分盐是指利⽤混合物中各成分在同⼀种溶剂⾥溶解度的不同或在冷热情况下溶解度显著差异,⽽采⽤结晶⽅法加以分离的⼀种处理⼯艺。其⼯艺原理如下所⽰:
①冷却热饱和溶液结晶法巧克力工艺品
通过降低温度的⽅法使溶质从溶液中以晶体的形式析出来(适⽤于溶解度随温度的升⾼⽽明显增⼤的物质),⼀般就是指把在温度⽐较⾼的情况下饱和的溶液将其温度降低,使物质析出晶体的过程,称为冷却热饱和溶液结晶法,简称冷却热饱和溶液法。
冷却热饱和溶液法是⽤来结晶溶质随温度的变化其溶解度变化较明显的物质。⼯业上,此法常与浓缩联合使⽤,先浓缩溶液,然后使⽤冷却热饱和溶液结晶法,得到该溶质结晶。
蒸发结晶
蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出,叫蒸发结晶。
可以观察溶解度曲线,溶解度随温度升⾼⽽升⾼得很明显时,这个溶质叫陡升型,反之叫缓升型。
铂钛催化剂当陡升型溶液中混有缓升型时,若要分离出陡升型,可以⽤降温结晶的⽅法分离,若要分离出缓升型的溶质,可以⽤蒸发结晶的⽅法。
如硝酸钾就属于陡升型,氯化钠属于缓升型,所以可以⽤蒸发结晶来分离出氯化钠,也可以⽤降温结晶分离出硝酸钾。
综上所述,“冷却热饱和溶液结晶法”适⽤于溶解度随温度的升⾼⽽明显增⼤的物质。“蒸发溶剂结晶法”适合溶解度随温度变化不⼤的物质。
③结晶分盐流程
分盐结晶硫酸钠与氯化钠溶解度曲线如下:
可以看出Na2SO4的溶解度与温度关系密切,可通过冷冻结晶的⽅法实现Na2SO4与NaCl 分离,也可以通过蒸发浓缩热法实现分别结晶分离。
A. NaCL-Na2SO4⽔盐体系相图
蒸发结晶系统进料料液中主要成分为氯化钠和硫酸钠,硝酸钠含量较低初步处理过程中以杂质对待,溶液处理过程以遵从Na+//Cl-、SO42-—H2O体系相图为主。
NBC为120度时硫酸钠和氯化钠的混盐饱和溶解度曲线,其中BCE为硫酸钠结晶区,ABE为硫酸钠和氯化钠混盐结晶区,ABN为氯化钠结晶区。
MHF为70度时硫酸钠和氯化钠的混盐饱和溶解度曲线,其中HFE为硫酸钠结晶区,AHE为硫酸钠和氯化钠混盐结晶区,AHM为氯化钠结晶区。
系统点P⾸先进⼊硫酸钠结晶区,控制蒸发终点浓度不超过Q点,结晶析出硫酸钠,液相点到B点。B点降温⾄-5℃,结晶析出⼗⽔硫酸钠和两⽔氯化钠混盐,液相点⾄R点,再蒸发浓缩进⼊ABN氯化钠结晶区,析出氯化钠,控制蒸发终点浓度不超过T点。库房管理流程>热轧卷
浓度不超过T点。
B.结晶分盐说明
蒸发段:在硫酸钠蒸发器中,控制蒸发终点浓度在硫酸钠的结晶区,此蒸发段控制蒸发最⾼温度约110~120℃,氯化钠和硫酸钠共饱和浓度分别为25.9%和4.4%(也即母液浓度)。蒸发的过程中溶液处于硫酸钠析出区,析出纯度较⾼的硫酸钠单盐,氯化钠不析出。
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冷却结晶段:采⽤冷却换热的⽅法使蒸发段母液降温(-2~-5℃),氯化钠和硫酸钠共饱和浓度分别为25.1%和
0.6%(也即冷却母液浓度),冷冻过程中溶液处于NaCl•2H2O和Na2SO4•10H2O的共饱和区,两种固体同时析出,产出混盐返回蒸发段原料罐形成局部循环。同时调整母液中硫酸钠和氯化钠的含量,使其通过蒸发能够进⼊氯化钠的结晶区。
氯化钠蒸发段:从冷却结晶段过来的母液溶液以氯化钠为主,对之进⾏低温蒸发,溶液⾸先处于氯化钠的饱和区,析出为氯化钠,随着蒸发的进⾏,硫酸钠和硝酸钠浓度逐渐提⾼,蒸发⾄⼀定程度后硫酸钠开始析出,当硝酸钠浓度提升⾄49%后三者共同析出。通过对本段蒸发残液量的控制,可以得到较为纯净的氯化钠,剩余残液另⾏处理。
膜法分盐
膜法分盐是指利⽤纳滤膜的选择透过性从⽽实现溶液中⼀价盐和⼆价盐有效分离的⼀种处理⼯艺。纳滤膜是⼋⼗年代初期由美国科学家研究发明的⼀种薄层复合膜,由于这种膜在渗透过程中截留率⼤于95%的分⼦直径约为1纳⽶,因⽽它被命名为“纳滤膜”。纳滤膜的截留分⼦量从200-1000,能使90%以上的NaCl透析,适⽤于脱盐、脱单糖、浓缩等多种⼯艺。膜结构绝⼤多数是多层疏松结构,即使在⾼盐度和低压条件下也具有较⾼渗透通量,因为⽆机盐能通过纳滤膜⽽透析,使得纳滤的渗透压远⽐反
渗透低,这样,在保证⼀定的膜通量的前提下,纳滤过程所需的外加压⼒⽐反渗透低得多。⽽在同等压⼒下,纳滤的膜通量则⽐反渗透⼤得多。此外,纳滤能使特种浓缩分离设备与脱盐的过程同步进⾏,所以⽤纳滤代替反渗透,浓缩过程能有效快速地进⾏,并达到较⼤的浓缩倍数。由于具备以上特点,使得纳滤膜可以同时进⾏脱盐和浓缩,并具有相当快的处理速度。⽤纳滤对不同粒径的⽆机盐进⾏分离具有常温⽆破坏、低成本、收率⾼的特点。纳滤膜能有效脱除⾼浓盐⽔中的有机物和⼆价盐,能使90%以上的氯化钠透析,同时富集⼤量硫酸根的浓液可以采取热法析硝或冷冻析硝⼯艺结晶出⾼纯度的⼗⽔硫酸钠。
两种分盐⼯艺各有优劣。⼀般⽽⾔,热法分盐⼯艺投资略低,运⾏费⽤低,最终产品盐纯度受来料影响明显,在⾼含盐量条件下,盐的溶解度会受到其他离⼦影响,从⽽改变溶解度,甚⾄形成较难析出的共混盐,从⽽降低硫酸钠、氯化钠的纯度和产量。氯化钠结晶盐纯度可能达不到GB/T5462-2015 《⼯业盐》标准中的精制⼯业盐⼀级品标准,硫酸钠结晶盐纯度可能达不到GB/T6009-2014《⼯业⽆⽔硫酸钠》Ⅰ类⼀等品标准;⽽膜法分盐⼯艺投资略⾼,运⾏费⽤较⾼,但结晶盐纯度能达到以上两个标准要求。
对于煤化⼯⾼浓盐⽔分质资源化利⽤,膜法分盐表现出⼀定的优越性,如有机物截留、分盐彻底等,但也存在着纳滤膜性能衰减快、回收率低等⼀系列问题,即随着运⾏时间的推移,纳滤膜分盐效果会变差。因⽽如何保证纳滤膜的性能和回收率稳定是当前的技术难点。
四、其他事宜
透明导电膜

本文发布于:2024-09-20 20:24:45,感谢您对本站的认可!

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