海水淡化濃海水等溫蒸發(fā)過程析鹽規(guī)律研究

張兆云，孟祥瑜

（唐山三友化工股份有限公司，河北唐山063305）

海水淡化濃海水等溫蒸發(fā)過程析鹽規(guī)律研究

張兆云，孟祥瑜

（唐山三友化工股份有限公司，河北唐山063305）

研究淡化濃海水及循環(huán)海水在不同溫度下等溫蒸發(fā)過程的蒸發(fā)量及硫酸鈣析出規(guī)律，為淡化后濃海水進(jìn)一步增濃提供理論依據(jù)。

淡化濃海水；等溫蒸發(fā)；析鹽規(guī)律；氯化鈉；硫酸鈣

1 前言

將海水淡化副產(chǎn)的濃海水用于氨堿法純堿生產(chǎn)中化鹽原料，回收利用濃海水中的氯化鈉和水，降低純堿生產(chǎn)消耗，同時一定程度上解決了海水淡化排放濃海水對周邊海洋環(huán)境的污染問題，海水淡化與純堿生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合，為海水淡化可持續(xù)發(fā)展提供保障[1]。

純堿生產(chǎn)過程中放出大量反應(yīng)熱[2]，濃海水用作循環(huán)冷卻水，在滿足生產(chǎn)冷卻的同時，實(shí)現(xiàn)海水進(jìn)一步蒸發(fā)增濃，濃縮后的海水用于化鹽，可進(jìn)一步降低純堿鹽耗，同時純堿生產(chǎn)系統(tǒng)余熱資源得到了充分利用[3]。研究濃海水在不同溫度下等溫蒸發(fā)過程中析鹽規(guī)律，為濃海水進(jìn)一步增濃技術(shù)提供可靠的理論依據(jù)。

2 試驗(yàn)原料與方法

2.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所用原料取自首鋼京唐公司海水淡化產(chǎn)生的濃海水及唐山三友化工股份有限公司海水涼水塔的循環(huán)海水，化學(xué)組成見表1。

2.2 試驗(yàn)過程

2.2.1 試驗(yàn)方法

設(shè)計(jì)了不同溫度下減壓等溫蒸發(fā)試驗(yàn)。分別將淡化濃海水及循環(huán)海水在壓力-70 kPa，溫度70℃、80℃、90℃下進(jìn)行等溫蒸發(fā)試驗(yàn)。

首先對原料淡化濃海水及循環(huán)海水分析其成分及相對密度，用量筒量取200 mL試驗(yàn)原料，放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的圓底燒瓶中，用數(shù)顯恒溫水浴控制蒸發(fā)溫度，等溫蒸發(fā)30 min后取液相分析檢測其成分及相對密度，并稱量冷凝水的質(zhì)量。

表1 濃海水主要成分

2.2.2 分析檢測方法

用梅特勒—托利多DE51密度計(jì)測定濃海水密度；用PHS-3C精密酸度計(jì)測定濃海水pH值；化學(xué)分析方法：用EDTA絡(luò)合滴定法測定Ca2+， Mg2+，SO2-4；用硝酸銀容量法測定Cl-；用差減法計(jì)算Na+。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 淡化濃海水等溫蒸發(fā)

淡化濃海水在壓力-70 kPa，溫度70℃、80℃、90℃下進(jìn)行等溫蒸發(fā)試驗(yàn)，等溫蒸發(fā)30 min后對4個樣品進(jìn)行常量化學(xué)組成分析（1#樣品為原料濃海水），分析結(jié)果見表2。

表2 淡化濃海水蒸發(fā)濃縮化學(xué)成分析結(jié)果

從上表數(shù)據(jù)可知，在70℃下等溫蒸發(fā)30 min后，水分蒸發(fā)率為2.79%，此時液相中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.25 g/L，硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.87 g/L；在80℃下等溫蒸發(fā)30 min后，水分蒸發(fā)率為21.74%，此時液相中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43.93 g/L，硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.31 g/L；在90℃下等溫蒸發(fā)30 min后，水分蒸發(fā)率為48.74%，此時液相中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68.59 g/L，硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.40 g/L，硫酸鈣的析出量為0.18 g/L。

3.2 循環(huán)海水等溫蒸發(fā)

循環(huán)海水在壓力-70 KPa，溫度70℃、80℃、90℃下進(jìn)行等溫蒸發(fā)試驗(yàn)，等溫蒸發(fā)30 min后對4個樣品進(jìn)行常量化學(xué)組成分析（1#樣品為原料濃海水），分析結(jié)果見表3。

表3 循環(huán)海水蒸發(fā)濃縮化學(xué)組成分析結(jié)果

從上表數(shù)據(jù)可知，在70℃下等溫蒸發(fā)30 min后，水分蒸發(fā)率為0.09%，此時液相中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為51.09 g/L，硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.73 g/L；在80℃下等溫蒸發(fā)30 min后，水分蒸發(fā)率為18.54%，此時液相中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.96 g/L，硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.23 g/L，硫酸鈣的析出量為0.15 g/L；在90℃下等溫蒸發(fā)30min后，水分蒸發(fā)率為36.01%，此時液相中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為82.16 g/L，硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.85g/L，硫酸鈣的析出量為0.25 g/L。

4 結(jié)論

淡化濃海水及循環(huán)海水在壓力-70 kPa，溫度70℃、80℃、90℃下等溫蒸發(fā)試驗(yàn)可知：

（1）溫度分別在70℃、80℃、90℃下等溫蒸發(fā)30 min，淡化濃海水比循環(huán)海水蒸發(fā)率分別高2.7%、 3.2%、12.73%。

（2）在70℃下等溫蒸發(fā)30 min，淡化濃海水與循環(huán)海水中硫酸鈣均未析出；在80℃下等溫蒸發(fā)30 min，淡化濃海水中硫酸鈣未析出，循環(huán)海水硫酸鈣析出量為0.15 g/L；在90℃下等溫蒸發(fā)30 min，淡化濃海水硫酸鈣析出量為0.18 g/L，循環(huán)海水硫酸鈣析出量為0.25 g/L。

[1]袁俊生，紀(jì)志永，陳建新，等.海水淡化副產(chǎn)濃海水的資源化利用.河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，42（1），29-35.

[2]大連化工研究設(shè)計(jì)院.純堿工學(xué).第二版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.146-194.

[3]陳秀營.純堿生產(chǎn)過程中熱量的回收利用.純堿工業(yè)，2016，（1），37-38.

Study on crystallization law of salts in the isothermal evaporaion of desalination brine

ZHANG Zhao-yun，MENG Xiang-yu
（Tangshan Sanyou Chemical Industry Co.,Ltd.,Tangshan 063305，China）

The research which studies evaporation and the law of calcium sulfate precipitation in the process of isothermal evaporation at different temperatures lays a fundamental theoretical basis for the further enrichment of concentrated seawater.

seawater desalination；isothermal evaporation；crystallization law of salts；sodium chloride；calcium sulphate

TQ085+.47

B

1009－1785(2017)06-0046-02

2017-03-29