Technologie de Cristallisation par Refroidissement dans le Traitement des Eaux Usées

1. Introduction

Cristallisation est l'un des processus de base et courants dans la production chimique. Les processus de cristallisation se divisent en trois grandes catégories : la cristallisation par refroidissement, la cristallisation par évaporation et la cristallisation sous vide. La cristallisation par refroidissement sépare essentiellement le soluté de la solution saturée sous forme de cristal en abaissant la température.

Cette méthode n'élimine pas le solvant, mais la solution sera refroidie en une solution sursaturée. Elle est également applicable aux substances dont la solubilité augmente considérablement 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 réalise la cristallisation en refroidissant ou en gelant la solution saturée thermique. Comparée à la cristallisation par évaporation, la cristallisation par refroidissement est plus largement applicable aux substances dont la solubilité augmente considérablement 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. La variation du coefficient de température et de solubilité est importante. Lorsque la température baisse, la solubilité de ces substances diminue également et une solution sursaturée se forme. En raison de son instabilité thermodynamique, le soluté va cristalliser 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 séparation des matériaux.

Dans les applications industrielles, la cristallisation par refroidissement est souvent combinée avec 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 traitement des eaux usées domaine

Les eaux usées industrielles contiennent souvent une grande quantité de sel, et la composition des eaux usées est compliquée. La concentration saturée de chaque composant est également différente. Ainsi, les méthodes traditionnelles de cristallisation par évaporation ne peuvent pas séparer le sel du composant dans les produits cristallins. En d'autres termes, le produit cristallisé résultant n'est pas utilisable comme produit final. Cela coûte encore de l'argent et de la main-d'œuvre pour le traiter.

Voici 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 chimique est Na2SO4. Selon l'exigence 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 simultanément du cristal de sulfate de sodium en tant que sous-produit à valeur ajoutée. Le schéma de principe spécifique est présenté ci-dessous.

Après que les eaux usées salines Na2SO4 sont préchauffées par l'eau de condensation du procédé d'évaporation, elles entrent dans le chauffe-eau du 1er et 2e effet 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 la séparation centrifuge contient une petite quantité de sulfate de sodium, qui peut être traité par d'autres méthodes de traitement des eaux usées.

La boue cristalline séparée est principalement composée de cristaux de sulfate de sodium décahydraté, et elle 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 un réservoir de dissolution pour obtenir la boue de sulfate de sodium.

Ensuite, il entre dans l'évaporateur MVR pour subir l'évaporation et la cristallisation. Le cristal de sulfate de sodium est produit en raison de la haute température. Après la séparation solide-liquide par action centrifuge, le liquide est séché dans un lit fluidisé et le 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 que la solubilité du sulfate de sodium diminue avec la diminution de la température. Par une régulation raisonnable de la température, la séparation du sulfate de sodium et des autres impuretés dans les eaux usées est réalisée. Le produit obtenu, le sulfate de sodium, peut être vendu comme produit, ce qui non seulement élimine le coût de traitement du sel divers, mais produit également une valeur supplémentaire.

De plus, en tant que technologie de séparation courante, la cristallisation par refroidissement présente de nombreux avantages, tels qu'un principe de processus simple, une opération facile, etc. Elle a également une application étendue dans l'industrie. Le réfrigérant utilisé pour la cristallisation par refroidissement est la solution à -10℃, qui entrera dans l'échangeur de chaleur tubulaire pour être recyclée. La cristallisation par évaporation adopte le processus d'évaporation MVR , qui présente les avantages d'une faible consommation d'énergie et d'une efficacité opérationnelle élevée. Si ces deux méthodes de processus sont combinées, des bénéfices économiques plus élevés seront produits.

4. Conclusion

En raison de la politique nationale et de la demande propre de l'entreprise, l'importance du traitement des eaux usées industrielles augmente de jour en jour. Une grande quantité de sel contenue dans les eaux usées présente encore 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 grande faisabilité dans le traitement des eaux usées industrielles et la réalisation d'un rejet zéro d'eaux usées, et elle sera utilisée plus largement dans le domaine du traitement des eaux usées.