針對7噸/小時(7T/h)硫酸鈉(Na?SO?)提純的蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備設(shè)計,需根據(jù)原料來源(如工業(yè)廢水、芒硝礦或化工副產(chǎn))及純度要求(工業(yè)級/食品級)定制工藝。以下是專業(yè)方案:
1.原料特性與工藝選擇
(1)典型原料組成
|成分|工業(yè)廢水|芒硝礦液|化工副產(chǎn)|
|Na?SO?|5%~15%|15%~30%|10%~25%|
|NaCl|0.5%~5%|<1%|1%~8%|
|有機物(COD)|50~500mg/L|幾乎無|100~1000mg/L|
|懸浮物|50~300mg/L|100~500mg/L|<100mg/L|
(2)工藝路線選擇
高純度Na?SO?(≥99%):MVR蒸發(fā)+奧斯陸(Oslo)結(jié)晶+洗滌
低成本提純(≥95%):多效蒸發(fā)+DTB結(jié)晶
含NaCl分鹽需求:納濾分鹽+蒸發(fā)結(jié)晶
2.推薦工藝流程(以工業(yè)廢水為例)
方案一:MVR+Oslo結(jié)晶(食品級)
方案二:三效蒸發(fā)+DTB結(jié)晶(工業(yè)級)
3.關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)
(1)MVR蒸發(fā)系統(tǒng)(方案一)
參數(shù) | 材質(zhì) | |
壓縮機 | 離心式,流量8T/h,壓比1.8 | 316L不銹鋼 |
加熱器 | 換熱面積450m2,ΔT=8~10℃ | 鈦材(若含Cl?) |
循環(huán)泵 | 流量250m3/h,耐固含量15% | 2507雙相鋼 |
(2)Oslo結(jié)晶器(方案一)
直徑:3.2~3.5m
過飽和度控制:1.05~1.10(通過在線密度計調(diào)節(jié)進(jìn)料)
晶體粒度:1.2~2.0mm(適合洗滌提純)
(3)三效蒸發(fā)器(方案二)
一效溫度:110℃(生蒸汽壓力0.3MPa)
末效真空度:0.085MPa(絕壓15kPa)
鹽腿設(shè)計:連續(xù)排料防堵
4.提純核心工藝
(1)雜質(zhì)去除策略
NaCl分離:
納濾預(yù)處理(截留Na?SO?,透過NaCl)
結(jié)晶時控制溫度>32.4℃(避免十水芒硝共晶)
有機物去除:
活性炭吸附(COD降至<50mg/L)
蒸發(fā)室頂部設(shè)消泡器
(2)晶體洗滌
洗滌液:飽和Na?SO?溶液(防止溶解損失)
洗滌比:0.2~0.3L/kg晶體
5.能耗與經(jīng)濟性
指標(biāo) | MVR+Oslo方案 | 三效蒸發(fā)+DTB方案 |
蒸汽消耗 | 0(僅用電) | 1.5T蒸汽/T產(chǎn)品 |
電耗 | 55~60kWh/T產(chǎn)品 | 25~30kWh/T產(chǎn)品 |
產(chǎn)品純度 | ≥99.5% | ≥95%~98% |
投資成本 | 700~850萬元 | 500~600萬元 |
運行成本 | 90~110元/T產(chǎn)品 | 120~150元/T產(chǎn)品 |
注:若原料含NaCl>3%,建議增加納濾單元(投資+150萬元,但年節(jié)省分鹽成本>200萬元)。
6.特殊問題解決
結(jié)垢控制:
在線CIP清洗(每48h用1%EDTA循環(huán))
添加聚天冬氨酸阻垢劑(30ppm)
泡沫問題:
蒸發(fā)室頂部安裝機械消泡器+硅油消泡劑(食品級)
產(chǎn)品含水率:
離心機后接氣流干燥(露點≤40℃)
7.應(yīng)用案例
某化工廠7T/h廢水:
采用MVR+Oslo工藝,年獲無水硫酸鈉5萬噸,純度99.6%,Cl?<0.1%。
芒硝礦提純:
三效蒸發(fā)+DTB,產(chǎn)品達(dá)工業(yè)一等品(GB/T60092014)。
8.選型推薦
食品/醫(yī)藥級:MVR+Oslo結(jié)晶+洗滌(高投入高回報)
工業(yè)級低成本:三效蒸發(fā)+DTB(快速回本)
9.設(shè)計要點:
1.原料預(yù)處理(過濾+除COD)決定產(chǎn)品純度上限;
2.溫度精確控制(>32.4℃避免十水合物);
3.分鹽需求優(yōu)先考慮納濾預(yù)分離。
建議先開展中試,驗證結(jié)晶動力學(xué)與雜質(zhì)分布規(guī)律。