什么是結(jié)晶？

結(jié)晶是固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸汽、溶液或熔融物中析出的過程。很多化工生產(chǎn)過程中都包含有結(jié)晶這一基本的單元操作。在液相工業(yè)結(jié)晶過程中，在溶液中建立一個適當(dāng)?shù)倪^飽和度并對其進(jìn)行控制，是結(jié)晶過程中z要的問題。

以過飽和度的產(chǎn)生方式對結(jié)晶生產(chǎn)方法進(jìn)行簡單分類：

（1）冷卻結(jié)晶

（2）蒸發(fā)結(jié)晶

（3）閃蒸結(jié)晶

（4）反應(yīng)結(jié)晶

（5）鹽析結(jié)晶

以生產(chǎn)的連續(xù)性對結(jié)晶生產(chǎn)方法進(jìn)行分類：

（1）間歇結(jié)晶

（2）連續(xù)結(jié)晶

（3）半連續(xù)結(jié)晶

連續(xù)結(jié)晶是現(xiàn)代工業(yè)社會大生產(chǎn)時代發(fā)展的趨勢，系統(tǒng)運(yùn)行過程中結(jié)晶裝置保持連續(xù)進(jìn)料并連續(xù)出料，流水線性質(zhì)的生產(chǎn)狀態(tài)避免了產(chǎn)品的批次差異，降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，特別適用于大規(guī)模自動化生產(chǎn)。

　一般的鹽硝工藝結(jié)晶分離適用于水中含有Na2SO4較低時，通常采用四效、五效或MVR來 分步結(jié)晶，其結(jié)晶溫度選在50～120℃，即先將鹵水在較低溫度下進(jìn)行蒸發(fā)，在NaC大量析 出的同時，Na2SO4得到濃縮，在其接近飽和時升溫即有Na2SO4析出來以達(dá)到鹽硝分離。鹽水硫酸鈉廢水經(jīng)過預(yù)熱冷凝水蒸發(fā)的過程，進(jìn)入第y、第二效加熱器蒸發(fā)和冷凝。這個工 藝的特點(diǎn)是由鹽硝鹵水中含鹽量在93%～98%左右，且鹵水濃度較大，含水率較低。且生產(chǎn)條 件要求苛刻，體現(xiàn)在:

　　1.對鹵水質(zhì)量要求高，硫酸鈉含量需嚴(yán)格控制和恒定，一般在3～5%，當(dāng)硫酸鈉含量較 高時，分離工藝比較復(fù)雜，需要反復(fù)調(diào)節(jié)溫度及廢水濃度來分離不同的鹽，且回收的鹽不純， 含有較多雜質(zhì);

　　2.對外界水、電、汽和溫度控制要求高，若某一條件發(fā)生變化，就可能導(dǎo)致分離提純不 均;

　　3.操作、調(diào)整難度大且蒸發(fā)熱效率有提升空間，造成資源浪費(fèi)成本增加。

CN201410532180高硝鹽水冷凍脫硝 連續(xù)生產(chǎn)方法等，這些方法可能主要適用于氯堿行業(yè)鹽鹵的提純分離，并不適用污水回用中 的工況與運(yùn)行，為此我們開發(fā)了一種用于污水處理中的鹽硝分離過程中的冷凍j晶提純方法。

蒸汽消耗3.9噸/小時，用電功率200KW/h

蒸汽按200元/噸，電費(fèi)按0.6元/kw

則每小時能耗消耗費(fèi)用共計900元/h

約合每立方水消耗的費(fèi)用為90元。（不含離心機(jī)）

設(shè)備投資

主體設(shè)備投資350萬元（不含安裝及離心機(jī)部分）

MVR熱泵蒸發(fā)器 多效蒸發(fā)器組合工藝

工藝流程及原理

作為一種節(jié)能的蒸發(fā)器，MVR熱泵蒸發(fā)器一般采用的換熱器形式為降膜式蒸發(fā)工藝，適用于濃度低、無結(jié)晶、不容易結(jié)壁的物料，所以對于本物料系統(tǒng)，在無結(jié)晶濃縮階段采用MVR蒸發(fā)器，在溶液結(jié)晶飽和的時候采用多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器組合工藝。

硫酸鈉的飽和濃度約為30%，因此采用MVR蒸發(fā)器需要控制出料濃度小于30%，即在濃度接近30%時須轉(zhuǎn)入多效蒸發(fā)結(jié)晶器繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶。冷卻結(jié)晶技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用結(jié)晶是化學(xué)生產(chǎn)中的基本和普通過程之一。通過計算，在MVR蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)出的水量要控制在2.2噸/小時左右，則在多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)的水量約為2.5噸/小時左右。

（2）工藝特點(diǎn)

1）采用組合工藝可有效解決MVR蒸發(fā)器不能處理結(jié)晶物料的問題。

2）設(shè)備能耗較低，但設(shè)備投資相對較大。

（3）工藝能耗

1）第y級MVR濃縮4.4t/hr（蒸汽溫升8℃）蒸發(fā)器

設(shè)備成本：450萬元/套

運(yùn)行成本：蒸汽消耗0.02噸/小時（機(jī)組密封補(bǔ)汽），蒸汽價格200元/噸，電耗220千瓦/時（主電機(jī)、循環(huán)泵、真空泵、凝水泵），平均電價0.6元/千瓦時；

每小時運(yùn)行成本：0.04噸*200元/噸 220千瓦*0.6元/千瓦時=8 132=136元/小時；

約合處理每噸水的成本為32元。

2）第二級四效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶器

運(yùn)行成本：蒸汽消耗1.8噸/小時，電耗140KW/h

則每小時運(yùn)行成本為1.8噸*200元/噸 140千瓦*0.6元/千瓦時=360 84=444元/小時；

約合處理每噸水的成本91元。

則每小時綜合成本為136 444=580元/小時，約合每立方水消耗的費(fèi)用為58元（不含離心機(jī)能耗）。

冷卻結(jié)晶技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

　　結(jié)晶是化學(xué)生產(chǎn)中的基本和普通過程之一。當(dāng)冷卻到0℃時，硫酸鈉的濃度約為10g/L，氯化鈉 硝s鈉的濃度約為80g/L，此時大部分硫酸鈉從濾液中結(jié)晶成十水硫酸鈉，此十水硫酸鈉過濾出來，得到約8噸濾液。結(jié)晶過程分為三大類：冷卻結(jié)晶，蒸發(fā)結(jié)晶和真空結(jié)晶。通過降低溫度，冷卻結(jié)晶基本上將溶質(zhì)從晶體形式的飽和溶液中分離出來。該方法不會除去溶劑，但溶液將被冷卻成過飽和溶液。它也適用于溶解度隨溫度升高而明顯增加的物質(zhì)。冷卻結(jié)晶成為廣泛使用的工業(yè)結(jié)晶方法。

冷卻結(jié)晶技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用和優(yōu)勢

　　在工業(yè)中應(yīng)用的冷卻結(jié)晶技術(shù)通過冷卻或冷凍熱飽和溶液來實現(xiàn)結(jié)晶。與蒸發(fā)結(jié)晶相比，冷卻結(jié)晶更適用于隨著溫度升高溶解度顯著增加的物質(zhì)。根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫廢水濃縮蒸發(fā)、結(jié)晶、鹽分離工藝，其特征在于，在(2)、(3)、(4)、(5)中的蒸發(fā)工藝中，pH為5-6。這些物質(zhì)包括氯化銨，磷酸鈉和芒硝。溫度和溶解度的系數(shù)變化很大。當(dāng)溫度下降時，這些物質(zhì)的溶解度也會降低，并形成過飽和溶液。由于其熱動力學(xué)不穩(wěn)定性，溶質(zhì)將從溶液中結(jié)晶出來。冷卻結(jié)晶法利用溶液中各組分的溶解度隨溫度變化的差異（見圖1）來達(dá)到材料分離的目的。在工業(yè)應(yīng)用中，冷卻結(jié)晶經(jīng)常與濃縮技術(shù)結(jié)合，使溶液首先蒸發(fā)并濃縮形成飽和溶液。然后將飽和溶液冷卻并結(jié)晶，通過離心分離獲得溶質(zhì)。