[发明专利]一种硫酸钠提纯处理系统及其处理工艺

说明书

本发明属于金属盐分离技术领域，具体涉及一种硫酸钠提纯处理系统及其处理工艺。其技术要点如下，包括如下单元：预热单元，强制蒸发单元，强制冷却单元，热熔解单元和蒸发结晶单元；其中，所述强制蒸发单元包括多个串联的强制蒸发室，每个强制蒸发室都连有一个压缩机；强制冷却单元包括三级冷却，分别是一级强制冷却室、二级强制冷冻结晶室和三级强制冷冻结晶室；蒸发结晶单元包括强制蒸发结晶室和压缩机。本发明中，在蒸发结晶前，采用三级冷却的方式对硫酸钠进行提纯，能够有效降低蒸发结晶时杂质的浓度，从而降低蒸发结晶时物料的沸点，节约能源的同时，提高了目标产物硫酸钠的纯度。

技术领域

本发明属于金属盐分离技术领域，具体涉及一种硫酸钠提纯处理系统及其处理工艺。

背景技术

在含硫酸钠废水中回收硫酸钠并对其进行提纯是工业上难度较大的回收工艺。含硫酸钠的废水是工业废水中最常见的高盐废水之一，一般由于其含盐量高，无法通过生化降解等废水处理方法进行彻底处理，尤其是含有大量的硫酸钙、硫酸镁等其他硫酸盐的废水，更是难以将硫酸钠从其中分离出来。

现有技术中，通常向硫酸钠提纯中加入化学沉淀剂，反应完全后过滤后，得到硫酸盐沉淀，再通过生成磷酸锌钠，将钠离子沉淀下来，达到废水处理的目的，但是无法对硫酸钠进行回收。尤其是在非洲等资源匮乏的地区，硫酸钠作为主要原料，受到运输困难的限制，将废水中的硫酸钠回收，能够获得极大的经济利润。

在一些较为先进的技术中，会采用降膜蒸发的方式将废水进行浓缩，最后采用蒸发结晶的方式对硫酸钠进行回收，但是随着硫酸钠浓度的提升，其沸点也逐渐升高，在蒸发结晶过程中会消耗大量的热源，同时无法避免硫酸镁、硫酸钙等杂质的掺杂。

有鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种硫酸钠提纯处理系统及其处理工艺。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种硫酸钠提纯处理系统，通过强制蒸发和冷却结晶相结合，利用硫酸钠溶度积常数原理，当硫酸钠的质量分数提高时，其他硫酸盐的溶解度会相应的降低的原理，达到除杂回收硫酸钠的目的，同时对废水中的水蒸气进行回收，达到了废水处理的目的。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明提供的一种硫酸钠提纯处理系统，包括如下单元：

预热单元，强制蒸发单元，强制冷却单元，热熔解单元和蒸发结晶单元；

其中，强制蒸发单元包括多个串联的强制蒸发室，每个强制蒸发室都连有一个压缩机；

强制冷却单元包括三级冷却，分别是一级强制冷却室、二级强制冷却结晶室和三级强制冷冻结晶室；一级强制冷却室采用冷却水作为冷媒；二级强制冷冻结晶室和三级强制冷冻结晶室采用氟利昂等作为冷媒。

蒸发结晶单元包括强制蒸发结晶室和压缩机。

本发明采用上述冷却方式的目的在于，在一级强制冷却室阶段，仅仅采用冷却水，将物料初步冷却至40℃左右，此时，由于硫酸钠以及杂质硫酸镁的溶解度在这个温度范围变化较小，因此仍然保留在溶液中，而硫酸钙则会由于同离子效应而析出，过滤即可除去。

值得一提的是，在32℃左右的时候，硫酸钠会结合水分子，变为十水硫酸钠溶解在水中，将溶液中的部分水变为结晶水，减少流动水的比例，而硫酸钠和硫酸镁等杂质属于易溶于水的盐，流动水的比例减少并不影响它们的溶解度，但是却对难溶物质硫酸钙的溶解度造成影响，进一步迫使硫酸钙析出，达到仅仅采用冷却水作为冷媒就可以将杂质硫酸钙析出的目的。

在杂质硫酸钙析出后，本发明采用了进一步冷冻的方法，使硫酸钠以十水硫酸钠的形态析出变为固体，硫酸钠析出后，由于溶液中的硫酸根含量的减少，进一步提高了硫酸镁以及其他溶解度范围变化小的硫酸盐杂质的溶解度，达到精确分离硫酸钠与其他硫酸盐杂质的目的。