[发明专利]从废水生产纯盐

说明书

煤气化过程产生富含硫酸盐和氯化物的废水流。传统上这些盐组分不会被回收而是被排放到环境中。本发明回收纯水以用于再循环/再利用，同时生成有价值的NaCl和Na₂SO₄纯盐以有益地再利用，从而消除了废物流。该工艺由盐产品的顺序结晶构成，所述顺序结晶具有其中添加化学反应物以提高纯度水平的中间纯化步骤。该工艺配置为同时实现零液体排放。

技术领域

本发明涉及化工领域。具体地，本发明涉及从废水生产纯盐的方法。

背景技术

中国拥有世界上最大的煤炭储量之一，但石油和天然气供应有限。石油消费量超过国内供应量，中国将在不久的将来成为主要的石油消费国。同样，中国已经开始开发了“煤转X”(CTX)项目，其中“X”可以是多种产品，包括化学品、液体或气体。CTX工艺由以下构成：制煤，然后进行气化、纯化、液化，然后进行提质和分馏成不同的产品。这些包括诸如气体、汽油、柴油、喷气燃料、氨、聚丙烯和聚乙烯等的商品。

来自气化厂的废水包括在正常运营和维护活动中产生的水流。这些水流例如包括但不限于冷却塔排放物、来自气化区中的循环水系统的排放物、来自除矿质系统的排放物以及雨水。

另一项大的用水需求是工艺用水，其用于冷却和清洁合成气以去除粉煤灰、卤素和痕量有机和无机组分。具体污染物的浓度水平取决于设计中采用的燃料特性和气化器的类型。所需水的量取决于所处理的合成气的产能、所需的气体冷却程度以及要除去的污染物。

在这些设施中产生的废水流通常需要进行处置。废水包含如有机物和无机物的杂质。由于它的杂质，将这种水直接排放到环境中通常是不可接受的。为了帮助处置，可以通过使用市场上的各种技术来处理这种废水。这些技术包括例如生物处理、澄清、过滤、离子交换法、基于膜的系统如超滤、纳滤、反渗透、以及基于热的系统如蒸发器和结晶器。

如果想要实现零液体排放(ZLD)，基于热的系统是最可靠和最有效的技术。在ZLD工艺中，通过蒸发工艺从剩余的溶解和悬浮固体中分离水。将蒸发后的水冷凝并循环回到工业过程中，从而减少了工厂的新鲜水消耗。然后丢弃固体。

在将废水排放回环境中的当地水体之前，较新的设施通常具有一定程度的处理。在一些情况下，该设施还可能具有一个水回收系统，其可能包括RO膜工艺或热蒸发工艺等。在这些设施中，作为可接受的纯净水回收一部分废水以用于再利用，从而减少设施的新鲜水消耗。回收的水可以有利地在冷却塔、锅炉或其他工艺中被再利用。

在一些CTX设施中，已经集成了最大限度地回收水的零液体排放系统。这样的系统包括产生混合盐的热结晶系统，其仅适用于垃圾填埋场中的处置。由传统ZLD工艺产生的固体包括如NaCl、Na₂SO₄、KCl、NaNO₃、CaSO₄、CaCO₃、和有机物质的盐。这些固体被脱水并且通常在垃圾填埋场中被处置。

存在一些希望在结晶之前实现作为预处理的氯化物和硫酸盐分离的开发中的技术，这些技术包括纳滤等。在这样的设计中，使用纳滤膜来排除硫酸盐和其他多价盐以产生相对纯的NaCl流作为膜渗透物。该NaCl流可以利用直接结晶进行处理以产生纯的NaCl盐产品。然而，该技术具有NaCl盐的总体回收率低的缺点，因为大部分NaCl也进入到废弃流中。另一个最显著的缺点是产生含有Na₂SO₄和NaCl混合物的废弃流。以这种方式，NF有效地减少了混合盐流的量(以总流量计)，但没有解决使NaCl和Na₂SO₄盐的回收率最大化的问题。

发明内容