硫酸鈉蒸發結晶工藝流程

硫酸鈉蒸發結晶工藝流程需結合其溶解度特性、晶型轉變規律及環保要求，采用多效蒸發、MVR等技術實現高效分離與資源化利用。以下從工藝原理、核心流程、設備選型、環保處理四方面系統闡述：

1. 工藝原理與晶型特性

• 溶解度規律：硫酸鈉溶解度隨溫度呈“先增后減”特性——0-40℃時，十水硫酸鈉（Na?SO?·10H?O）溶解吸熱（ΔH>0），溶解度隨溫度升高而增大；40℃以上，無水硫酸鈉溶解放熱（ΔH<0），溶解度隨溫度升高而降低。32.4℃為十水鹽與無水鹽的相變溫度，241℃時晶型從單斜轉為六方。

• 晶型控制：低溫下易形成十水硫酸鈉（芒硝），高溫下通過蒸發濃縮可析出無水硫酸鈉。需通過溫度、濃度、攪拌速度調控結晶形態（如大顆粒需緩冷，細顆粒需快冷或加晶種）。

2. 核心工藝流程

以三效蒸發結晶系統為例：

• 預處理：原料液經冷凝水預熱器升溫，去除雜質（如鈣鎂離子、有機物），確保溶液純度。
• 蒸發濃縮
  • 一效蒸發器：飽和蒸汽加熱物料，濃縮后經循環泵送至二效；
  • 二效蒸發器：利用一效二次蒸汽作為熱源，進一步濃縮；
  • 三效蒸發器：最終濃縮至目標濃度（如TDS≥24%），完成液進入稠厚器緩沖。
• 結晶分離：稠厚器溶液經離心機固液分離，固體送干燥工段（如氣流干燥），母液返回三效蒸發器循環或進入母液罐暫存。
• 蒸汽與冷凝水系統：蒸汽主管蒸汽進入一效加熱室，冷凝水可回收用于預熱或其它工藝；乏汽經冷凝器回收熱量。

3. 設備選型與技術要點

• 蒸發技術
  • 多效蒸發（MED）：通過多效串聯利用二次蒸汽，熱效率高，適用于大規模生產；
  • MVR蒸發器：機械蒸汽再壓縮技術，節能30%-50%，適用于高鹽廢水處理，減少生蒸汽消耗；
  • 冷凍結晶：低溫下析出十水硫酸鈉，適用于母液回收或分鹽工藝。
• 設備材質：耐腐蝕材料（如不銹鋼、鈦材），尤其在高氯離子、高溫環境下需防腐蝕。
• 控制參數：溫度（如一效120℃）、壓力、攪拌速度、進料濃度（TDS 10000mg/L以上）、pH值（酸性防氨逸出）需精準調控。

4. 環保與資源化處理

• 廢水處理
  • 電滲析+蒸發結晶：濃縮鹽分后結晶析出無水硫酸鈉，水經活性炭吸附、臭氧氧化達標排放或回用；
  • 分鹽技術：納濾分離硫酸鈉與氯化鈉，提高產品純度（如硫酸鈉純度≥98%）；
  • 母液循環：離心母液返回蒸發系統，減少廢水排放，實現零液排放（ZLD）。
• 副產品利用：回收的硫酸鈉符合《工業無水硫酸鈉》（GB/T6009）標準，用于玻璃、造紙、印染、鋰電等領域；廢水中的有機物可通過生物處理或高級氧化降解。
• 環保標準：需符合《固體廢物鑒別標準 通則》（GB34330）、《工業鹽》（GB/T5462）等，控制COD≤500mg/L、氨氮≤15mg/L、重金屬等指標。

5. 優化方向

• 節能降耗：采用MVR技術、熱泵回收余熱，降低單位能耗；
• 智能化控制：通過DCS系統實時監測溫度、濃度、流量，實現自動調節；
• 副產物綜合利用：如鋰電生產中的硫酸鈉溶液通過冷凍結晶、蒸發結晶回收高純度硫酸鈉，減少資源浪費。

綜上，硫酸鈉蒸發結晶工藝需結合其物理化學特性，通過多效蒸發、MVR等技術實現高效分離，同時配套廢水處理與資源化利用系統，滿足環保要求并提升經濟效益。