一种提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的方法和系统与流程

本发明涉及石油化工、煤化工领域中废水分盐结晶技术，具体涉及一种提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的方法和系统。

背景技术：

1、我国现代煤化工项目建设在内蒙古、宁夏、陕西、新疆等水资源短缺和生态环境脆弱的地区，这些地区缺乏纳污水体和环境容量，高盐废水的“零排放”处理成为了必然选择。我国早期高盐水废水“零排放”处理项目对无机盐的资源化考虑不多，一般蒸发结晶阶段产水的是混合盐。结晶混合盐作为危废处置由于其产量极大，常规的固废中心也难以消纳，且处理费用高昂，因此高盐废水分盐结晶资源化利用势在必行。

2、相关技术cn216092310u提供了一种冷冻结晶系统，其包括冷冻结晶罐、分离装置、母液罐、冷冻换热器和冷冻结晶器。其中，废水经过冷冻结晶罐和冷冻结晶器实现了两次冷冻结晶，且两次冷冻结晶温度不同，析出晶体量也不同，降低了进入冷冻结晶器的废水温度，即降低冷冻换热器进出口温度差，又解决了换热器内大量晶体析出堵塞的问题。实现了将不同浓度、不同温度的料液混合，从而将母液罐内料液整体浓度降低、温度升高，避免了因细小晶粒过多造成的管路堵塞问题。通过将冷冻出料清液及冷冻液与夹套内的废水换热，充分利用了系统能耗的同时，实现硫酸钠冷冻废水的初次冷冻结晶。

3、榆林化工结晶分盐技术采用采用冷冻结晶加芒硝热熔蒸发结晶分离硫酸钠产品盐，采用蒸发强制循环闪蒸结晶+溶盐重结晶工艺分离氯化钠产品盐的结晶分盐工艺，此工艺在化工废水分盐无成功应用案例，相较盐化工卤水，同时又有别于盐化工的生产，分盐技术综合了水处理技术和无机化学的盐化工技术，对于化工废水的主要污染物有机物、硅、硝酸根等含量高且不容易去除，盐硝比波动大的特点，给装置的运行带来难度，需不断的创新提高装置运行稳定性，特别是冷冻系统的稳定性将直接关系的整个结晶分盐系统的运行效果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的系统和方法，将冷冻结晶系统的运行满足实际生产要求，实现稳定的运行。

2、为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的系统，包括：

3、预冷单元，用于接收蒸发器的浓盐水并将其与第一冷源循环换热，得到降温的浓盐水；

4、冷冻结晶单元，包括用于接收降温后的浓盐水并在其内结晶的冷冻结晶器以及用于对冷冻结晶器内物料换热降温的冷却器，所述冷却器具有对其自身实现换热冷却的内循环管道以及冷却器与冷冻结晶器之间实现联合循环换热冷却的外循环管道；所述内循环管道包括冷却器与第二冷源之间实现循环换热的第一内循环管道。

5、根据本发明的系统，所述内循环管道还包括通入蒸汽对冷却器内部化冻的第二内循环管道。

6、根据本发明的系统，所述预冷单元包括用于接收蒸发器的浓盐水的进料装置以及至少两级串联的用于提供第一冷源的换热单元，所述换热单元与进料装置之间实现浓盐水的换热冷却循环。

7、根据本发明的系统，所述换热单元的第一冷源包括冷冻结晶器提供的冷冻母液。

8、根据本发明的系统，所述冷却器的第二冷源包括乙二醇。

9、本发明另一方面还提供了一种提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的方法，包括如下步骤：

10、预冷单元接收蒸发器的浓盐水并将其与第一冷源循环换热，得到降温的浓盐水；

11、冷冻结晶器接收降温后的浓盐水并在其内部结晶，冷冻结晶器内物料通过外循环管道与冷却器之间实现联合循环换热，冷却器在第一内循环管道与第二冷源循环换热实现其自身冷却。

12、根据本发明的方法，所述冷却器在第一内循环管道与外部提供的乙二醇循环换热实现其自身冷却。

13、根据本发明的方法，还包括将蒸汽输入第二内循环管道对所述冷却器内部化冻。

14、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

15、本发明系统包括预冷单元与冷冻结晶单元，该预冷单元用于接收蒸发器的浓盐水并将其与第一冷源循环换热，得到降温的浓盐水之后再进入冷冻结晶单元冷冻结晶，提高结晶效率，且浓盐水与第一冷源循环换热可减轻高温对设备的损害作用以及预冷单元内部的堵塞程度。所述冷冻结晶单元包括用于接收降温后的浓盐水并在其内结晶的冷冻结晶器以及用于对冷冻结晶器内物料换热降温的冷却器，所述冷却器与冷冻结晶器之间通过外循环管道实现联合换热冷却，通过控制第二冷源流量用来降低浓盐水温度至设计值，且通过提高第二冷源流量可提高冷却器的换热效率。通过在第一内循环管道上设置冷冻介质循环使得第二冷源侧各点的温度均比较均衡，故而大大降低第二冷源与浓盐水的温差，在提高冷却器效率提升冷却负荷的同时，由于温差的降低，浓盐水在冷却器内晶体的析出较温和，产生的晶颗粒(晶核)较少，减轻细晶的大量析出堵塞冷却器，提高冷冻器换热效果，在冷冻结晶器内容易产生较大的结晶颗粒，便于从系统中分离，同时提高产品品质。

16、另外，本发明的系统还包括通入蒸汽对冷却器内部化冻的第二内循环管道，在冷却器冻堵爆晶时利用蒸汽对冷却器内部化冻，从而将冷却器冻堵爆晶快速融化，冷却器化冻完毕，重新将冷冻结晶器与冷却器连通进行循环降温恢复正常运行；该化冻措施因冷冻结晶器不与冷却器同时升温，保证了冷冻结晶器内晶体的稳定状态，杜绝了冷冻结晶器升温时打破结晶平衡，降温重新建立平衡的复杂过程，使冷冻结晶器盐结晶运行更加稳定。且采用蒸汽化冻，即可以提高升温速率，又尽可能减少水进入结晶系统对冷冻结晶器进行稀释，打破结晶器内盐离子结晶平衡。

17、本申请的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式予以详细说明。

技术特征：

1.一种提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的系统，其特征在于：所述内循环管道还包括通入蒸汽对冷却器内部化冻的第二内循环管道。

3.根据权利要求1所述提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的系统，其特征在于：所述预冷单元包括用于接收蒸发器的浓盐水的进料装置以及至少两级串联的用于提供第一冷源的换热单元，所述换热单元与进料装置之间实现浓盐水的换热冷却循环。

4.根据权利要求1或3所述提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的系统，其特征在于：所述换热单元的第一冷源包括冷冻结晶器提供的冷冻母液。

5.根据权利要求4所述提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的系统，其特征在于：所述预冷单元还包括与换热单元连通的板换，冷冻母液经过板换后进入换热单元作为第一冷源。

6.根据权利要求1所述提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的系统，其特征在于：所述冷却器的第二冷源包括乙二醇。

7.一种提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的方法，其特征在于：包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的方法，其特征在于：所述冷却器在第一内循环管道与外部提供的乙二醇循环换热实现其自身冷却。

9.根据权利要求8所述提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的方法，其特征在于：还包括：调节乙二醇进入冷却器的流量，使得冷却器中乙二醇流速不低于1.5m/s。

10.根据权利要求7所述提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的方法，其特征在于：还包括将蒸汽输入第二内循环管道对所述冷却器内部化冻，此时冷冻结晶器停止进料和出料，以及停止第一内循环管道中冷却器与第二冷源的循环换热。

技术总结
本发明公开了一种提高硫酸钠冷冻结晶运行稳定性的系统和方法，该系统包括：预冷单元，用于接收蒸发器的浓盐水并将其与第一冷源循环换热，得到降温的浓盐水；冷冻结晶单元，包括用于接收降温后的浓盐水并在其内结晶的冷冻结晶器以及用于对冷冻结晶器内物料换热降温的冷却器，所述冷却器具有对其自身实现换热冷却的内循环管道以及冷却器与冷冻结晶器之间实现联合循环换热冷却的外循环管道；所述内循环管道包括冷却器与第二冷源之间实现循环换热的第一内循环管道。本发明利用工厂现有条件，将冷冻结晶系统的运行满足实际生产要求，实现稳定的运行。

技术研发人员：胡华贵
受保护的技术使用者：中国神华煤制油化工有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13