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文檔簡介
1、海水淡化技術(shù)在有效解決淡水短缺問題的同時,對自然環(huán)境也產(chǎn)生了一些不利的影響,其中濃鹽水對排放地的污染就是一個亟待解決的重要問題。濃鹽水直接排放不僅會對脆弱的海洋生態(tài)環(huán)境造成威脅,而且是對資源的巨大浪費。為了解決濃鹽水對環(huán)境的污染問題、有效利用資源以及降低海水淡化的成本,對濃鹽水進行綜合利用無疑是最直接有效的途徑。本文對海水淡化產(chǎn)生濃鹽水的制鹽過程進行模擬和優(yōu)化設(shè)計,具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
1、濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶過程中離子析
2、出順序測定。依據(jù)海水淡化產(chǎn)生的濃鹽水組成配制實驗原料濃鹽水,將濃鹽水置于燒瓶中,用電熱套加熱至沸騰蒸發(fā)。用波美比重計實時監(jiān)測蒸發(fā)過程中濃鹽水的密度變化,并用量筒測量蒸發(fā)出水的量。取樣品上層清液測其相對密度及化學(xué)組成,用EDTA絡(luò)合滴定法測Ca2+,Mg2+;用硫酸鋇重量法測SO42-;用四苯硼酸鉀重量法測K+;用硝酸銀沉淀滴定法測Cl-;用差減法計算Na+。實驗結(jié)果表明CaSO4先析出,析出點為10.02°Be';NaCl隨后析出,析出
3、點為14.98°Be'。該實驗結(jié)論為制鹽過程模擬提供依據(jù)。
2、濃鹽水制鹽過程模擬,分別研究了單鹽、雙鹽及多鹽的蒸發(fā)結(jié)晶過程。單鹽結(jié)晶過程中,濃鹽水中只含有NaCl,其結(jié)晶溫度為108.6℃,結(jié)晶壓力為101.3kPa,回收率為100%,能耗為671.2kW。雙鹽結(jié)晶過程中考慮了CaSO4和NaCl兩種鹽,結(jié)果為CaSO4先析出,NaCl后析出,結(jié)晶溫度分別為117℃和61℃,結(jié)晶壓力分別為142 kPa和12 kPa,晶體純
4、度分別為100%和99.5%,回收率分別為89.6%和95.1%,能耗為683.2kW。多鹽結(jié)晶過程中,提出三種結(jié)晶分離方案,濃鹽水依次經(jīng)過數(shù)個蒸發(fā)結(jié)晶器并輔以反應(yīng)的方法,將CaSO4、NaCl、MgSO4、Mg(OH)2、CaCl2、 CaCO3、Na2SO4·10H2O、Na2SO4等有價值的無機鹽產(chǎn)品按照特定的順序回收,實現(xiàn)了濃鹽水的零排放。三種結(jié)晶分離方案所需的蒸發(fā)結(jié)晶器個數(shù)分別為5,4,6,反應(yīng)器個數(shù)分別為1,1,2,能耗分別
5、為711.4 kW,710.5 kW,715.8 kW。綜合考慮設(shè)備費用和操作費用,濃鹽水制多鹽結(jié)晶分離方案2最優(yōu)。
3、濃鹽水制鹽過程優(yōu)化設(shè)計,分別研究了單鹽、雙鹽及多鹽的蒸發(fā)結(jié)晶過程。根據(jù)逐步優(yōu)化的能量利用綜合策略,提出兩種優(yōu)化方案:(1)利用結(jié)晶器蒸發(fā)室分離的二次蒸汽對濃鹽水進行預(yù)熱;(2)使用熱泵結(jié)晶工藝,即結(jié)晶器蒸發(fā)室分離出的二次蒸汽,經(jīng)熱泵壓縮機壓縮,壓力、溫度升高后送回到蒸發(fā)器作加熱蒸汽使用,使料液維持沸騰狀態(tài),
6、而加熱蒸汽本身則冷凝成水。單鹽結(jié)晶優(yōu)化過程中,原料預(yù)熱工藝節(jié)能高達81.9%,熱泵結(jié)晶工藝節(jié)能高達94.6%。雙鹽結(jié)晶優(yōu)化過程中,原料預(yù)熱工藝節(jié)能高達84.7%,熱泵結(jié)晶工藝節(jié)能高達83.8%。多鹽結(jié)晶優(yōu)化過程中,三種分離方案采用原料預(yù)熱工藝的能耗分別為162.6 kW,94.8 kW,173.8 kW,節(jié)能效果分別為77.1%,86.7%,75.4%;采用熱泵結(jié)晶工藝的能耗分別為133.2 kW,90.1 kW,147.6 kW,節(jié)能
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