一种冷冻结晶处理系统的制作方法

1.本发明属于废水资源化处理技术领域，具体涉及一种冷冻结晶处理系统。


背景技术：

2.化工行业中，高含盐废水的处理一直是各类精细化工企业，尤其是农化、医药化工头疼的问题。目前应用广泛的是多效蒸发、mvr等技术，可是实际应用中，往往是废水易处理，母液难解决，母液中含有大量有机物，从而造成蒸发系统的能效下降，或堵塞热交换器的列管，所以众多企业只能选择将高浓母液外排来维持蒸发系统的稳定运行。但蒸发母液的大量外排，会给企业增加额外母液的委外处理费。
3.针对蒸发系统母液难以处理的情况，目前市场多数采用以下几种方式对高含盐母液进行处理：1)浓缩 耙干：采用浓缩装置进一步浓缩，浓缩后干燥，将液体全部蒸出，剩余固体装袋。2)焚烧：母液排出后，直接送至废液炉焚烧，直接将有机物焚烧掉。3)氧化 多效：先将废水中的有机物进行氧化，氧化后的水再进行三效处理。4)将采出的母液单独氧化，在催化剂条件下，使用双氧水或其他氧化剂进行氧化。浓缩后的母液，其总量比废水量少很多。
4.即便采用以上几种方式对母液进行处理，还会有大量的无机盐被排出，进而造成资源的浪费。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种冷冻结晶处理系统，在对蒸发结晶母液进行冷冻结晶后，排出的废水中，无机盐含量大大降低，进而节约了大量无机盐资源。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供的一个技术方案如下：
7.一种冷冻结晶处理系统，包括一级换冷单元、二级换冷单元、强制换冷单元、冷冻结晶器和固液分离单元；在所述一级换冷单元的进料端连接有物料进料管，出料端连接有一级物料出料管，所述一级物料出料管的另一端与所述二级换冷单元的进料端连接；所述二级换冷单元的出料端连接有二级物料出料管，所述二级物料出料管的另一端连接所述强制换冷单元的进料端；所述强制换冷单元的出料端设置有三级物料出料管，所述三级物料出料管连接所述冷冻结晶器，所述强制换冷单元的一侧设置有对其进行换冷和防堵的在线除堵器；所述冷冻结晶器的出料端设置有四级物料出料管，所述四级物料出料管连接所述固液分离单元。
8.优选的，所述一级换冷单元包括一级换冷器和一级循环泵；所述一级换冷器的物料进料端和所述一级循环泵的出料端之间连接有一级进料循环管，所述物料进料管和所述一级进料循环管连通；所述一级换冷器的物料出料端和所述一级循环泵的进料端之间连接有一级出料循环管，所述一级出料循环管和所述一级物料出料管连通；所述一级换冷器的冷却进口连接有冷却水进水管，冷却水出口连接有冷却水出水管。
9.优选的，所述物料进料管上设置有进料泵。
10.优选的，所述冷冻结晶器上侧连接有四级物料循环管，所述四级物料循环管的另一端连接所述强制换冷单元；所述冷冻结晶器上且位于所述四级物料循环管的下侧连接有残液回收组件。
11.优选的，所述二级换冷单元包括二级换冷器和二级循环泵；所述二级换冷器的进料端和所述二级循环泵的出料端之间设置有二级进料循环管，所述二级进料循环管与所述一级物料出料管连通；所述二级换冷器的出料端和所述二级循环泵的进料端之间连接有二级出料循环管，所述二级出料循环管和二级物料出料管连通；所述二级换冷器的冷却进口与所述残液回收组件的出液端连接，所述二级换冷器的冷却出口连接有残液出水管。
12.优选的，所述残液回收组件包括残液回收罐和残液回收泵；所述残液回收罐和所述冷冻结晶器之间连接有残液出料管；所述残液回收罐和所述二级换冷器的冷却进口之间连接有残液进水管；所述残液回收泵设置于所述残液进水管上。
13.优选的，所述强制制冷单元包括强制循环冷却器和三级循环泵；所述强制循环冷却器的进料端和所述三级循环泵的出料端之间设置有三级进料循环管，所述三级进料循环管和所述二级物料出料管连通；所述强制循环器的出料端连接所述三级物料出料管；所述四级物料循环管远离所述冷冻结晶器的一端与所述三级循环泵的进料端连接；所述在线除堵器的进料端和所述强制循环冷却器的冷却出口之间连接有在线除堵回料管，所述在线除堵器的出料端和所述强制循环冷却器的冷却进口之间连接有在线除堵进料管；所述在线除堵器上还设置有换热进水管和换热出水管，所述换热进水管和换热出水管在所述在线除堵器内侧连通，且可对由所述线除堵回料管进入所述在线除堵器内的冷源进行加热；所述在线除堵回料管、和/或在线除堵进料管还设置有冷源提供管和冷源排出管。
14.优选的，所述固液分离单元包括出料泵和分离机，所述出料泵的进料端连接所述四级物料出料管，所述出料泵的出料端和所述分离机的进料端之间连接有分离供料管；所述分离机上设置有产品盐输出端、和母液进料管，所述母液进料管的另一端连接有冷冻母液罐；所述冷冻母液罐的下端设置有母液出液管，所述母液出液管连接所述三级循环泵的进料端，且所述母液出液管上设置有母液泵。
15.本发明提供了一种冷冻结晶处理系统，通过设置的一级换冷单元、二级换冷单元、强制换冷单元可实现对待处理的蒸发结晶母液进行降温，使其冷冻结晶，产生含硫酸钠和的氯化钠混盐母液。能够实现对无机盐回收。在此过程中，通过设置的在线除堵器可对长时间低温运行的强制循环冷却器进行疏通，进而实现不停机对堵塞的强制循环冷却器列管进行疏通，保证冷冻结晶系统的连续运行。其次，通过设置的残液回收组件，在对残液进行回收过程中，能够对其低温进行再次利用，通过在二级换冷单元处进行换冷降温，使其排出温度升高，同时实现对废水的二次降温，实现对蒸发结晶母液的二次制冷。本技术在对蒸发结晶母液进行冷冻结晶后，排出的废水中，无机盐含量大大降低，进而节约了大量无机盐资源。
附图说明
16.图1为本发明的一种冷冻结晶处理系统的结构示意图。
17.图中附图标记：
18.10、一级换冷单元；1a、一级换冷器；1b、一级循环泵；1c、一级进料循环管；1d、一级出料循环管；1e、冷却水进水管；1f、冷却水出水管；1g、一级物料出料管；
19.20、二级换冷单元；2a、二级换冷器；2b、二级循环泵；2c、二级进料循环管；2d、二级出料循环管；2f、残液出水管；2g、二级物料出料管；
20.30、强制换冷单元；3a、强制循环冷却器；3b、三级循环泵；3c、三级进料循环管；3d、在线除堵进料管；3e、在线除堵回料管；3g、三级物料出料管；3h、冷源提供管；3k、冷源排出管；
21.4a、在线除堵器；4d、换热进水管；4e、换热出水管；
22.5a、冷冻结晶器；5c、四级物料循环管；5g、四级物料出料管；
23.60、固液分离单元；6a、分离机；6b、出料泵；6d、分离供料管；6e、母液进料管；6f、母液出液管；6h、冷冻母液罐；6k、母液泵；
24.70、残液回收组件；7a、残液回收罐；7b、残液回收泵；7c、残液出料管；7d、残液进水管；
25.8b、进料泵；8c、物料进料管。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例
28.本发明提供了一种冷冻结晶处理系统，参见图1，包括一级换冷单元10、二级换冷单元20、强制换冷单元30、冷冻结晶器5a和固液分离单元60；在一级换冷单元10的进料端连接有物料进料管8c，出料端连接有一级物料出料管1g，一级物料出料管1g的另一端与二级换冷单元20的进料端连接；二级换冷单元20的出料端连接有二级物料出料管2g，二级物料出料管2g的另一端连接强制换冷单元30的进料端；强制换冷单元30的出料端设置有三级物料出料管3g，三级物料出料管3g连接冷冻结晶器5a，强制换冷单元30的一侧设置有对其进行换冷和防堵的在线除堵器4a；冷冻结晶器5a的出料端设置有四级物料出料管5g，四级物料出料管5g连接固液分离单元60。在工作时，通过物料进料管8c将需蒸发系统高浓母液输送至一级换冷单元10内进行强制循环换冷，强制循环换冷后的物料经过一级物料出料管1g进入到二级换冷单元20，在经过一级换冷单元10、二级换冷单元20进行制冷后，会产生少量晶体，在进行二次换冷后的物料经过二级物料出料管2g进入到强制换冷单元30内进行最终的冷冻结晶，此时会析出大量的固定芒硝和抱合的低温冷冻母液，由于长时间低温运行的强制循环冷却，通过设置的在线除堵器4a对强制换冷单元30进行清理，保证冷冻结晶系统的高效稳定运行。经过强制换冷单元30的物料在经过冷冻结晶器5a后，在固液分离单元60内进行分离，形成产品盐。
29.在物料进料管8c上设置有进料泵8b。在加工时，通过进料泵8b将待蒸发系统高浓母液加入到一级换冷单元10。
30.一级换冷单元10包括一级换冷器1a和一级循环泵1b；一级换冷器1a的物料进料端
和一级循环泵1b的出料端之间连接有一级进料循环管1c，物料进料管8c和一级进料循环管1c连通；一级换冷器1a的物料出料端和一级循环泵1b的进料端之间连接有一级出料循环管1d，一级出料循环管1d和一级物料出料管1g连通；一级换冷器1a的冷却进口连接有冷却水进水管1e，冷却水出口连接有冷却水出水管1f。
31.在工作时，90
±
2℃含6.9％wt硫酸钠和20％wt的氯化钠蒸发结晶母液，通过物料进料管8c、进料泵8b、一级进料循环管1c，进入到一级换冷器1a内，在经过一级换冷器1a时，向冷却水供水管内加入39℃循环冷却水，进而在一级换冷器1a内对母液进行换冷，换冷后的母液可以经过一级出料循环管1d、一级循环泵1b、一级进料循环管1c进行循环，至含6.9％wt硫酸钠和20％wt的氯化钠蒸发结晶母液温度降至45
±
2℃后，经一级物料出料管1g进入到二级换冷单元20。
32.冷冻结晶器5a上侧连接有四级物料循环管5c，四级物料循环管5c的另一端连接强制换冷单元30；冷冻结晶器5a上且位于四级物料循环管5c的下侧连接有残液回收组件70。
33.二级换冷单元20包括二级换冷器2a和二级循环泵2b；二级换冷器2a的进料端和二级循环泵2b的出料端之间设置有二级进料循环管2c，二级进料循环管2c与一级物料出料管1g连通；二级换冷器2a的出料端和二级循环泵2b的进料端之间连接有二级出料循环管2d，二级出料循环管2d和二级物料出料管2g连通。二级换冷器2a的冷却进口与残液回收组件70的出液端连接，二级换冷器2a的冷却出口连接有残液出水管2f。
34.具体的，来自一级物料出料管1g的45
±
2℃含6.9％wt硫酸钠和20％wt的氯化钠蒸发结晶母液，经过二级进料循环管2c进入到二级换冷器2a内进行换冷，冷却液是来自残液回收组件70内的0℃冷冻残液，冷冻残液经过二级换冷器2a换冷后，温度上升至15
±
2℃，最终由残液出水管2f排出。母液经过二级换冷器2a换冷后，温度降低至20
±
2℃后，经过二级物料出料管2g进入强制换冷单元30。
35.其中，残液回收组件70包括残液回收罐7a和残液回收泵7b；残液回收罐7a和冷冻结晶器5a之间连接有残液出料管7c；残液回收罐7a和二级换冷器2a的冷却进口之间连接有残液进水管7d；残液回收泵7b设置于残液进水管7d上。
36.强制制冷单元包括强制循环冷却器3a和三级循环泵3b；强制循环冷却器3a的进料端和三级循环泵3b的出料端之间设置有三级进料循环管3c，三级进料循环管3c和二级物料出料管2g连通；强制循环器的出料端连接三级物料出料管3g；四级物料循环管5c远离冷冻结晶器5a的一端与三级循环泵3b的进料端连接。
37.在线除堵器4a的进料端和强制循环冷却器3a的冷却出口之间连接有在线除堵回料管3e，在线除堵器4a的出料端和强制循环冷却器3a的冷却进口之间连接有在线除堵进料管3d。
38.在线除堵器4a上还设置有换热进水管4d和换热出水管4e，换热进水管4d和换热出水管4e在在线除堵器4a内侧连通，且可对由线除堵回料管进入在线除堵器4a内的冷源进行加热；在线除堵回料管3e、和/或在线除堵进料管3d还设置有冷源提供管3h和冷源排出管3k。
39.在正常工作时，经过二次换冷后，15
±
2℃含6.9％wt硫酸钠和20％wt的氯化钠蒸发结晶母液，经过三级进料循环管3c进入强制循环冷却器3a内。同时，通过冷源提供管3h加入-5℃冷冻液，在强制循环冷却器3a中对母液进行换冷，使其温度降低至0℃，并析出大量
芒硝，同时产生含1.1％wt硫酸钠和22％wt的氯化钠混盐母液。在此过程中，由于长时间低温运行，将会造成强制循环冷却器3a列管堵塞，此时，启动在线除堵器4a进行除堵。
40.具体的，通过换热进水管4d和换热出水管4e，向在线除堵器4a内提供热水，使得冷冻液进行升温至60
±
2℃，高温冷冻液通过冷冻液循环管将对因芒硝结晶造成的堵塞列管进行疏通，进而实现不停机对堵塞的强制循环冷却器3a列管进行疏通，进而保证冷冻结晶系统的连续运行。
41.母液最终经过强制循环冷却器3a上侧的三级物料出料管3g进入到冷冻结晶器5a内，含1.1％wt硫酸钠和22％wt的氯化钠混盐和芒硝的混合液在冷冻结晶器5a进行二次结晶和重力增稠。在冷冻结晶器5a的作用下，0℃含1.1％wt硫酸钠和22％wt的氯化钠母液经四级物料循环管5c、三级循环泵3b在此进行强制循环冷却器3a循环冷却。
42.在此过程中，冷冻结晶残液通过残液出料管7c汇集至残液回收罐7a，最终在残液回收泵7b的作用下，将0℃含1.1％wt硫酸钠和22％wt的氯化钠残液送至二级换冷器2a内，同换冷器管程内的45
±
2℃含6.9％wt硫酸钠和20％wt的氯化钠混盐母液进行换冷后排出系统。
43.经冷冻后的含大量芒硝固体的物料进入固液分离单元60。
44.固液分离单元60包括出料泵6b和分离机6a，出料泵6b的进料端连接四级物料出料管5g，出料泵6b的出料端和分离机6a的进料端之间连接有分离供料管6d；分离机6a上设置有产品盐输出端、和母液进料管6e，母液进料管6e的另一端连接有冷冻母液罐6h；冷冻母液罐6h的下端设置有母液出液管6f，母液出液管6f连接三级循环泵3b的进料端，且母液出液管6f上设置有母液泵6k。
45.经冷冻后的含大量芒硝固体的物料经过出料泵6b，在出料泵6b的推动作用下，经分离供料管6d进入分离机6a，在分离机6a的离心作用下，分离机6a分离出的产品芒硝固体盐单独进行收集，0℃含1.1％wt硫酸钠和22％wt的氯化钠母液通过母液进料管6e汇集至冷冻母液罐6h，在母液泵6k的作用下，将0℃含1.1％wt硫酸钠和22％wt的氯化钠母液送至强制循环冷却器3a继续冷冻结晶，析出剩余的芒硝固体并继续回收。
46.本发明提供了一种冷冻结晶处理系统，通过设置的一级换冷单元10、二级换冷单元20、强制换冷单元30可实现对待处理的蒸发结晶母液进行降温，使其冷冻结晶，产生含硫酸钠和的氯化钠混盐母液。能够实现对无机盐回收。在此过程中，通过设置的在线除堵器4a可对长时间低温运行的强制循环冷却器3a进行疏通，进而实现不停机对堵塞的强制循环冷却器3a列管进行疏通，保证冷冻结晶系统的连续运行。
47.其次，通过设置的残液回收组件70，在对残液进行回收过程中，能够对其低温进行再次利用，通过在二级换冷单元20处进行换冷降温，使其排出温度升高，同时实现对废水的二次降温，实现对蒸发结晶母液的二次制冷。本技术在对蒸发结晶母液进行冷冻结晶后，排出的废水中，无机盐含量大大降低，进而节约了大量无机盐资源。
48.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
49.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接、可以是机械连接，也可以是电连接、可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
50.以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。