一种纯碱生产蒸氨废液资源化利用方法及制备系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纯碱生产蒸氨废液资源化利用方法及制备系统，属于废液处理技术领域。
【背景技术】
[0002]纯碱生产对环境都造成一定程度的污染，特征污染物是联碱的含氨废水和氨碱的蒸氨废液。氨碱法是以盐和石灰石为主要原料，以氨为中间辅助材料生产纯碱的方法。原盐用水(或海水)溶解成为粗盐水后，经过精制去除粗盐水中的Ca2+和Mg2+杂质，精制后的盐水在吸氨塔内吸收氨生成氨盐水。氨盐水在碳化塔内吸收二氧化碳，生成NaHC03悬浮液。悬浮液经真空过滤机进行固液分离，得到的滤饼经煅烧后即为纯碱产品。煅烧生成的二氧化碳气体返回碳化塔循环使用。过滤得到的母液在蒸氨塔内与石灰乳反应，蒸馏出的氨气循环使用。氨碱法生产纯碱过程中，排出大量的高盐量的蒸氨废液，蒸氨废液主要含氯化钠和氯化钙有用资源。
[0003]蒸、吸氨工序是氨碱法生产的一个主要工序，目的是用精制盐水回收过滤母液中的氨和二氧化碳，从而制得生产纯碱的氨盐水。母液中总氨分为游离氨和固定铵，固定铵必须加入灰乳后才能分解。蒸氨过程产生蒸馏废液，蒸馏废液经澄清或压滤，产生废清液(L1)和固态渣(S1)。部分废清液用于生产氯化钙，剩余部分排放;部分固态渣用于制造工程土、建筑胶泥等，剩余部分堆存。蒸馏废液约10m3/t碱，含固体废渣约200-300kg/碱(干基)。废液中固体物基本来源于灰乳，废渣产生量取决于石灰石质量、石灰石煅烧后的有效分解率等。废渣pH值小于12.5，属于一般固体废物。为保证氨的回收率，降低排放废液中的氨氮浓度，必须保持灰乳过剩。废液中含过剩灰约2滴度(1滴度等于二十分之一摩尔浓度)，废清液中含Ca (0H) 2约800mg/L。经澄清等方式处理后，废清液pH值一般在11-11.5之间，其中含NaCl约50?55g/L、CaC12约100?130g/L、氨约50mg/L左右。影响废液含氨的因素比较复杂，主要因素有蒸氨塔的开用周期、母液的成分波动、灰乳的成分波动、母液与灰乳的相对量等等，与设备水平、生产过程的自动化控制水平、原料的质量都有较大关联。
【发明内容】
[0004]本发明针对以上问题，提出一种纯碱生产蒸氨废液资源化利用方法及制备系统，采用预处理、分步蒸发方法，利用多效强制循环结晶，分别提取氯化钠和氯化钙有用资源，分离后的水可以循环回用。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:一种纯碱生产蒸氨废液资源化利用方法及制备系统，制备系统主要包括:依次连接的收集水池、预处理过滤器、蒸发器、四效氯化钠结晶器、三效氯化钠结晶器、二效氯化钠结晶器以及一效氯化钙结晶器，所述一效氯化钙结晶器的蒸汽出口依次连接二效氯化钠结晶器、三效氯化钠结晶器、四效氯化钠结晶器，所述四效氯化钠结晶器的蒸汽出口连接冷凝器；
其中，纯碱生产蒸氨废液资源化利用方法通过以下四个步骤实现: 步骤一:预处理过滤系统，通过预处理过滤器过滤废液中杂质，以及去除硫酸钙；步骤二: 一段蒸发浓缩系统，一段浓缩采用降膜式蒸发器，采用蒸汽压缩机重复利用蒸汽的潜热，蒸发浓缩至浓缩液接近饱和；
步骤三:二段强制循环结晶浓缩系统，经过一段浓缩系统浓缩后，浓缩液排入二段浓缩系统中，依次经四效结晶器、三效结晶器、二效结晶器三级浓缩后，氯化钙浓度经强制循环闪蒸器浓缩至38?42%，氯化钠基本全部以结晶盐的形式析出，二段浓缩系统的结晶器均采用带盐腿特殊设计的强制循环闪蒸技术，得到纯NaCl结晶盐；
步骤四:三段强制循环结晶浓缩系统，分离出氯化钠的母液流入三段浓缩系统(一效结晶器)，一效结晶器采用强制循环闪蒸工艺，对母液进行最终处理，由于该体系沸点温升较高，系统直接采用1.0MPA生蒸汽作为加热热源，蒸发至氯化钙含接近饱和，然后将浓缩液放入蒸汽保温的储槽内，自流进入滚筒式制片机，制取片状二水氯化钙产品，制片机向滚筒内表面喷以冷却水，合滚筒外表面的液体气化钙凝固成1?2mm厚度的固体氯化钙，经刮刀刮下即为片状氯化钙。
[0006]结晶器盐腿能起到集盐、分级、洗涤、回溶可溶性杂质、输送等作用，是提高盐的品质、降低系统能耗的关键部件之一。一段浓缩系统浓缩液在二段浓缩系统经过三效蒸发后，二效蒸发器外排母液流入三段浓缩系统，进一步回收氯化钙。二段浓缩三效蒸发的晶浆流入沉降器和离心脱水机进行固液分离，得到固体氯化钠结晶盐，沉降器上清液和脱水机滤液返回四效结晶器中，提高NaCl回收率。
[0007]二段浓缩采用三段浓缩系统产生的二次蒸汽作为加热热源，而二段浓缩系统本身由三效蒸发组成，通过不同浓度的沸点温升从而采用二效蒸发器二次蒸汽作为三效蒸发器加热热源，三效蒸发器二次蒸汽作为四效蒸发器加热热源，重复利用蒸汽的潜热，节省运行成本。最终四效蒸发器二次蒸汽通过冷凝器进行冷凝，冷凝水通过冷凝水栗将其栗入预热器加热系统进水。
[0008]在二段浓缩系统中，为了降低四效蒸发器沸腾温度，可以通过真空栗使分离室形成一定的负压，使溶液达到该相应压力下的沸点温度从而产生沸腾。系统所提供的冷凝器，通过真空栗不断抽取系统中的气体排出系统，使系统形成一定的真空度，通过这种特殊的设计，使四效蒸发器溶液沸点降低，从而使四效蒸发器可以利用三效蒸发器二次蒸汽作为加热热源，达到节能的目的。
[0009]三段浓缩系统产生的冷凝液进入蒸馏水箱，通过蒸馏水栗将其栗入进水预热器，其部分热量被回收，温度下降，最后作为优质蒸馏水进行循环利用。考虑NaCl-CaC12-H20三相体系中氯化钠、氯化钙溶解度随温度变化特性、沸点温升等特点，本系统选用1.0MPA的饱和蒸汽作为驱动蒸汽，以获得较高的工作温度。
[0010]本发明的工作原理:蒸氨废液主要含氯化钠和氯化钙，可近似的将废水看作NaCl-CaC12-H20三相体系。NaCl-CaC12-H20三相体系有如下特点:第一，氯化钙在水中的溶解度随着温度升高而有较大幅度增加，同时水溶液沸点增加;而氯化钠溶解度随温度变化很少，且随浓度变化沸点温升较低。第二，在一定压力条件下，NaCl-CaC12-H20体系沸点温升随CaC12浓度的升高而急剧增加。第三，NaCl-CaC12-H20体系在蒸发浓缩过程中，氯化钠、氯化钙浓度逐渐增加，由于同离子效应，氯化钠溶解度在该体系中溶解度大幅度降低，氯化钠首先达到饱和，系统优先结晶析出氯化钠结晶盐，从而实现氯化钠的分离。分离氯化钠后的母液继续蒸发浓缩，经制片机可产出主要含氯化钙