[发明专利]从废水中生产硫酸钾和氯化钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从废物流中生产硫酸钾和氯化钠的方法。

背景技术

许多废水流包括大量的混合盐。各国通过了并继续通过各种宣传废水处理的严格标准的规章。因此，具有大量污染物的流不能传统地处理。需要成本有效的处理来从这些废水流中除去污染物，例如通过盐生产。

含有大量污染物并且在世界某些地区不能传统上进行处理的废水流的一个实例是在煤制油(coal-to-liquid)或煤化工工艺中产生的废水流。煤制油工艺允许煤被加工成有用的材料，如液体燃料。这些工艺在具有丰富的煤但没有足够的油以满足需求的地区特别有用。虽然煤制油工艺具有整体吸引力，但它们产生的废水排出物对工艺通常是有问题的。通过典型的处理方法处理这些废水流导致产生由不能填埋处理的各种污染物组成的混合盐。

虽然已经开发了一些方法以将这些盐进一步处理成易处理的材料，但是那些方法仅允许将盐产品送到填埋场。然而，如果那些盐可以以基本上纯的方式生产，则它们可以再用于商业应用中。例如，硫酸钾盐是有用的肥料。长期以来就已知钾对植物生长有益。传统上，钾作为氯化钾（KCl）输送到作物。然而，一些作物对氯化物敏感。最近，农民一直在利用硫酸钾（K₂SO4）来代替氯化钾。硫酸钾提供作物需要的钾，同时避免由氯化钾引起的氯化物相关的副作用。如果硫酸钾可以从废水中以基本上纯的形式回收，则其可以被商业开发为肥料。这将使废水处理工艺在财务上补偿至少一部分的用于处理的处理成本，同时还避免了填满填埋场。因此，需要从废水中生产商业级盐的方法。

发明内容

在一个实施方案中，本发明涉及从废物流中生产硫酸钾的方法。将废物流浓缩以形成包括钠和硫酸盐的盐水。此后，该方法需要在芒硝结晶器中从盐水中结晶芒硝以形成芒硝晶体和芒硝结晶液。使芒硝晶体与芒硝结晶液分离。然后，该方法需要将芒硝晶体与钾液在钾芒硝反应器中混合以形成钾芒硝晶体。使钾芒硝晶体与钾液分离。此后，将钾芒硝晶体导入硫酸钾反应器中。将钾源与钾芒硝晶体在硫酸钾反应器中混合以形成硫酸钾晶体和钾液。从钾液中分离出硫酸钾晶体。将钾液从硫酸钾反应器导至钾芒硝反应器。

在一个实施方案中，上述生产硫酸钾的方法进一步包括过滤芒硝结晶液以形成滤出液或渗透物以及滞留物(retentate)或废弃物流。将滞留物或废弃物流再循环至芒硝结晶器。该方法还包括将滤出液或渗透物流和来自钾芒硝反应器的钾液导至氯化钠结晶器并结晶氯化钠晶体。此后，分离氯化钠晶体。

本发明的其它目的和优点将从以下描述和附图的研究中变得显而易见，附图仅仅是对本发明的说明。

附图说明

图1是本文所述方法的一个实施方案的工艺流程图。

图2是本文所述方法的替代实施方案的工艺流程图。

图3是本文所述工艺的另一替代实施方案的工艺流程图。

图4是另一个实施方案的工艺流程图，其中该工艺生产硫酸钾和氯化钠晶体。

图5是可以利用本文所述方法回收的几种盐的相图。

图6是本文所述方法的一个实施方案作为煤化工或煤制油工艺的一部分的示例性用途的图。

具体实施方式

示例性方法的详述

本文描述的方法可以应用于多个示例性实施方案中，其中几个在此讨论和示出。图1示出了一种产生硫酸钠和氯化钠的处理废水流的方法。废水被导至盐水浓缩器30。盐水浓缩器30将废水浓缩以形成冷凝物和盐水。然后将盐水导至芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）结晶器32。芒硝结晶器32是冷却型结晶器。将盐水冷却以形成芒硝晶体和芒硝结晶液。将芒硝晶体与所述结晶液分离，并然后导至熔化器37。

芒硝结晶液被导至过滤单元34。在一些实施方案中，所述过滤单元34是纳滤单元。纳滤单元34产生渗透物和废弃物流。废弃物流可以再循环到芒硝结晶器32。渗透物流被导到蒸发氯化钠结晶器36。其中形成氯化钠晶体以及冷凝物和吹扫物。吹扫物可以被送到后端废物结晶器，以在处置之前进一步处理，或者可以将其再循环到芒硝结晶器32中，如图1中所示。

芒硝晶体在熔化器37中熔化。此后，它们被导至蒸发硫酸钠结晶器39。硫酸钠结晶器39产生无水硫酸钠晶体、冷凝物和硫酸钠结晶液或浓缩物。所述结晶液可以再循环回到芒硝结晶器32。