1.Introduction
La cristallisation est l’un des processus fondamentaux et courants de la production chimique. Les procédés de cristallisation appartiennent à trois grandes catégories: la cristallisation à froid, la cristallisation à l'évaporation et la cristallisation sous vide. La cristallisation par refroidissement sépare essentiellement le soluté de la solution saturée sous forme de cristal en réduisant la température.

Cette méthode ne supprime pas le solvant, mais la solution sera refroidie dans une solution sursaturée. Il est également applicable aux substances dont la solubilité augmente fortement avec la température. La cristallisation par refroidissement devient une méthode de cristallisation industrielle largement utilisée.

2.Application industrielle et avantage de la technologie de cristallisation par refroidissement
La technologie de cristallisation par refroidissement appliquée dans l'industrie permet la cristallisation en refroidissant ou en congelant la solution saturée thermiquement. Par rapport à la cristallisation par évaporation, la cristallisation par refroidissement s’applique plus largement aux substances dont la solubilité augmente de façon marquée avec l’augmentation de la température. Ces substances comprennent le nitrate d'ammonium, le nitrate de potassium, le chlorure d'ammonium, le phosphate de sodium et le sel de Glauber. Le coefficient de variation de la température et de la solubilité est excellent.

Lorsque la température baisse, la solubilité de ces substances diminue également et la solution sursaturée se forme. En raison de son instabilité thermodynamique, le soluté cristallisera hors de la solution. La méthode de cristallisation par refroidissement utilise la différence de solubilité de chaque composant dans la solution lorsque la température change (voir figure 1) pour atteindre l'objectif de la séparation des matériaux.

Dans les applications industrielles, la cristallisation par refroidissement est souvent associée à la technologie de concentration, de sorte que la solution est d'abord évaporée et concentrée pour former une solution saturée. Ensuite, la solution saturée est refroidie et cristallisée pour obtenir le soluté par séparation centrifuge.

3.Application de la technologie de cristallisation par refroidissement dans le domaine du traitement des eaux usées
Les eaux usées industrielles contiennent souvent une grande quantité de sel et leur composition est compliquée. La concentration saturée de chaque composant est également différente. Ainsi, les méthodes de cristallisation par évaporation traditionnelles ne peuvent pas séparer le sel composant dans les produits cristallins. En d'autres termes, le produit cristallisé résultant n'est pas disponible en tant que produit final. Cela coûte toujours de l'argent et de la main-d'œuvre.

Vous trouverez ci-dessous une application typique de la technologie de cristallisation par refroidissement dans une usine chimique en Chine. Le composant principal des eaux usées générées dans cette usine de produits chimiques est Na2SO4. Selon les exigences en matière de traitement des eaux usées, il est nécessaire d'extraire le sulfate de sodium de la solution.

Pour cet objectif, la technologie de concentration par évaporation et la technologie de cristallisation par refroidissement ont été adoptées pour traiter les eaux usées et obtenir un cristal de sulfate de sodium en même temps qu'un sous-produit à valeur ajoutée. L'organigramme spécifique est présenté à la figure 2.

Une fois les eaux usées de Na2SO4 salines préchauffées par l’eau de condensation issue du processus d’évaporation, elles pénètrent dans les réchauffeurs à effet 1 et 2 pour s’évaporer et se condenser. Après avoir atteint la concentration de saturation, le sulfate de sodium décahydraté est séparé et congelé à travers le dispositif de cristallisation par congélation. Le liquide mère après séparation centrifuge contient une petite quantité de sulfate de sodium, qui peut être traitée par d’autres méthodes de traitement des eaux usées.

La suspension cristalline séparée est principalement composée de cristaux de sulfate de sodium décahydraté et contient également de petites quantités de composés organiques et d’autres impuretés. Cela doit être raffiné en sulfate de sodium anhydre. Tout d'abord, le sulfate de sodium décahydraté entre dans une cuve de dissolution pour obtenir la suspension de sulfate de sodium. Ensuite, il entre dans l'évaporateur MVR pour l'évaporation et la cristallisation.

Le cristal de sulfate de sodium est produit en raison de la température élevée. Après la séparation solide-liquide par action centrifuge, le liquide est séché dans un lit fluidisé et un cristal de sulfate de sodium est également produit. Enfin, le sulfate de sodium conforme aux normes est obtenu.

La technologie de cristallisation par refroidissement est appliquée raisonnablement dans le processus ci-dessus, en utilisant la propriété physique selon laquelle la solubilité du sulfate de sodium diminue avec la diminution de la température. Une régulation raisonnable de la température permet de séparer le sulfate de sodium et les autres impuretés des eaux usées. Le produit obtenu, le sulfate de sodium, peut être vendu en tant que produit, ce qui élimine non seulement le coût du traitement du sel, mais génère également une valeur ajoutée.

De plus, en tant que technologie de séparation commune, la cristallisation par refroidissement présente de nombreux avantages, tels que le principe de procédé simple, la simplicité d’utilisation, etc. Il a également une application étendue dans l'industrie. Le réfrigérant utilisé pour refroidir la cristallisation est la solution de -10, qui sera recyclée dans l’échangeur thermique à tubes.

La cristallisation par évaporation adopte le procédé MVR, qui présente les avantages d’une faible consommation d’énergie et d’un rendement élevé. Si ces deux méthodes sont combinées, des avantages économiques plus importants seront générés.

4.Conclusion
En raison de la politique nationale et de la demande propre de l'entreprise, le traitement des eaux usées industrielles prend de plus en plus d'importance. Une grande quantité de sel contenu dans les eaux usées présente toujours des avantages économiques élevés. Mais les méthodes traditionnelles sont souvent incapables d'obtenir le sel industriel pur qui peut être utilisé comme produit. Par conséquent, la méthode de cristallisation par refroidissement présente de grands avantages et une faisabilité dans le traitement des eaux usées industrielles et la réduction des rejets d’eaux usées, et elle sera utilisée plus largement dans le domaine du traitement des eaux usées.

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