[發明專利]從廢水中生產硫酸鉀和氯化鈉的方法

在審

• 申請號: 201710316634.1
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107902677A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: S.貝塞內;馮金海;J.F.里克;T.J.里托夫
• 申請（專利權）人: 威立雅水處理技術公司
• 主分類號: C01D5/00
• 分類號: C01D5/00;C01D3/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周蓉,周李軍

技術領域

本發明涉及從廢物流中生產硫酸鉀和氯化鈉的方法。

背景技術

許多廢水流包括大量的混合鹽。各國通過了并繼續通過各種宣傳廢水處理的嚴格標準的規章。因此，具有大量污染物的流不能傳統地處理。需要成本有效的處理來從這些廢水流中除去污染物，例如通過鹽生產。

含有大量污染物并且在世界某些地區不能傳統上進行處理的廢水流的一個實例是在煤制油(coal-to-liquid)或煤化工工藝中產生的廢水流。煤制油工藝允許煤被加工成有用的材料，如液體燃料。這些工藝在具有豐富的煤但沒有足夠的油以滿足需求的地區特別有用。雖然煤制油工藝具有整體吸引力，但它們產生的廢水排出物對工藝通常是有問題的。通過典型的處理方法處理這些廢水流導致產生由不能填埋處理的各種污染物組成的混合鹽。

雖然已經開發了一些方法以將這些鹽進一步處理成易處理的材料，但是那些方法僅允許將鹽產品送到填埋場。然而，如果那些鹽可以以基本上純的方式生產，則它們可以再用于商業應用中。例如，硫酸鉀鹽是有用的肥料。長期以來就已知鉀對植物生長有益。傳統上，鉀作為氯化鉀（KCl）輸送到作物。然而，一些作物對氯化物敏感。最近，農民一直在利用硫酸鉀（K₂SO4）來代替氯化鉀。硫酸鉀提供作物需要的鉀，同時避免由氯化鉀引起的氯化物相關的副作用。如果硫酸鉀可以從廢水中以基本上純的形式回收，則其可以被商業開發為肥料。這將使廢水處理工藝在財務上補償至少一部分的用于處理的處理成本，同時還避免了填滿填埋場。因此，需要從廢水中生產商業級鹽的方法。

發明內容

在一個實施方案中，本發明涉及從廢物流中生產硫酸鉀的方法。將廢物流濃縮以形成包括鈉和硫酸鹽的鹽水。此后，該方法需要在芒硝結晶器中從鹽水中結晶芒硝以形成芒硝晶體和芒硝結晶液。使芒硝晶體與芒硝結晶液分離。然后，該方法需要將芒硝晶體與鉀液在鉀芒硝反應器中混合以形成鉀芒硝晶體。使鉀芒硝晶體與鉀液分離。此后，將鉀芒硝晶體導入硫酸鉀反應器中。將鉀源與鉀芒硝晶體在硫酸鉀反應器中混合以形成硫酸鉀晶體和鉀液。從鉀液中分離出硫酸鉀晶體。將鉀液從硫酸鉀反應器導至鉀芒硝反應器。

在一個實施方案中，上述生產硫酸鉀的方法進一步包括過濾芒硝結晶液以形成濾出液或滲透物以及滯留物(retentate)或廢棄物流。將滯留物或廢棄物流再循環至芒硝結晶器。該方法還包括將濾出液或滲透物流和來自鉀芒硝反應器的鉀液導至氯化鈉結晶器并結晶氯化鈉晶體。此后，分離氯化鈉晶體。

本發明的其它目的和優點將從以下描述和附圖的研究中變得顯而易見，附圖僅僅是對本發明的說明。

附圖說明

圖1是本文所述方法的一個實施方案的工藝流程圖。

圖2是本文所述方法的替代實施方案的工藝流程圖。

圖3是本文所述工藝的另一替代實施方案的工藝流程圖。

圖4是另一個實施方案的工藝流程圖，其中該工藝生產硫酸鉀和氯化鈉晶體。

圖5是可以利用本文所述方法回收的幾種鹽的相圖。

圖6是本文所述方法的一個實施方案作為煤化工或煤制油工藝的一部分的示例性用途的圖。

具體實施方式

示例性方法的詳述

本文描述的方法可以應用于多個示例性實施方案中，其中幾個在此討論和示出。圖1示出了一種產生硫酸鈉和氯化鈉的處理廢水流的方法。廢水被導至鹽水濃縮器30。鹽水濃縮器30將廢水濃縮以形成冷凝物和鹽水。然后將鹽水導至芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）結晶器32。芒硝結晶器32是冷卻型結晶器。將鹽水冷卻以形成芒硝晶體和芒硝結晶液。將芒硝晶體與所述結晶液分離，并然后導至熔化器37。

芒硝結晶液被導至過濾單元34。在一些實施方案中，所述過濾單元34是納濾單元。納濾單元34產生滲透物和廢棄物流。廢棄物流可以再循環到芒硝結晶器32。滲透物流被導到蒸發氯化鈉結晶器36。其中形成氯化鈉晶體以及冷凝物和吹掃物。吹掃物可以被送到后端廢物結晶器，以在處置之前進一步處理，或者可以將其再循環到芒硝結晶器32中，如圖1中所示。

芒硝晶體在熔化器37中熔化。此后，它們被導至蒸發硫酸鈉結晶器39。硫酸鈉結晶器39產生無水硫酸鈉晶體、冷凝物和硫酸鈉結晶液或濃縮物。所述結晶液可以再循環回到芒硝結晶器32。