PTA废水焚烧渣分离高纯碳酸钠和溴化钠的装置及方法制造方法及图纸

本申请属于分离技术领域，特别涉及PTA废水焚烧渣分离高纯碳酸钠和溴化钠的装置及方法，所述装置包括三级蒸发器、结晶器、溶解罐、溴冷机等，使用三级蒸发工艺，利用其中的两级蒸发器及碳酸钠结晶器的缓冲，以极低的代价提高了碳酸钠的纯度和溴化钠的产量；用碳酸钠结晶器将溶液中碳酸钠含量降至最低后，再进行三级蒸发并分离溴化钠，同时将含量降低的碳酸钠结晶重新溶解回送进行一级蒸发，使得碳酸钠和溴化钠的出料纯度都得到提高。本申请巧妙的利用了碳酸钠

【技术实现步骤摘要】
the ternary NaBr
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Na2CO3‑
H2O system at (298.15, 323.15 and 368.15)K and its application”，其公开了采用等温溶解平衡法研究了（298.15、323.15和368.15）K下的NaBr
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Na2CO3‑
H2O三元体系，并绘制了相应的平衡相图。在308.15K的三元NaBr
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Na2SO4‑
H2O体系下，分离得到各种高纯度盐。所述文章中公开的分盐工艺先后依次为溶解、浓缩、95℃下结晶分离碳酸钠、加入硫酸使未结晶碳酸钠转化为硫酸钠、浓缩、25℃下结晶分离硫酸钠、干燥剩余母液得到溴化钠。该工艺方案从PTA焚烧灰渣中虽然分离得到了高纯度的碳酸钠和溴化钠，但该工艺需将全部水分蒸发，能耗非常高，且需要额外加入硫酸，容易使溴化钠产品引入硫酸钠杂质。溴化钠产品通常用于生产氢溴酸并作为PTA生产工业的原料，溴化钠中若含有硫酸钠杂质对此工艺将产生不利影响，极大降低了经济效益。

技术实现思路

[0008]为了提高PTA废水焚烧灰渣的收益，本申请提出了一种改进的混盐分离方法，在明显提高能效的同时，将碳酸钠的结晶纯度明显提高并增加了溴化钠产量。
[0009]一方面，本申请提出了PTA废水焚烧渣分离高纯碳酸钠和溴化钠的装置，包括一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器，所述一级蒸发器由下至上包括结晶沉降区、降膜蒸发区和蒸汽分离区，蒸汽分离区的封头开设有一级蒸汽出口，蒸汽分离区的下部侧壁开设有一级混盐水入口，降膜蒸发区的上部侧壁开设低压蒸汽入口，结晶沉降区的上部侧壁开设有上清液出口，结晶沉降区的下部开设有一级浓缩液出口；所述二级蒸发器和三级蒸发器的结构相同，由上至下为蒸汽分离区和降膜蒸发区，二级蒸发器和三级蒸发器的顶部分别开设二级蒸汽出口和三级蒸汽出口，二、三级蒸发器蒸汽分离区的下部侧壁分别开设二级混盐水入口和三级混盐水入口，二、三级蒸发器降膜蒸发区的上部侧壁分别开设二级蒸汽入口和三级蒸汽入口，二、三级蒸发器筒体下部分别开设有二级浓缩液出口和三级浓缩液出口；所述一级蒸汽出口和二级蒸汽入口连通，二级蒸汽出口和三级蒸汽入口连通；一级浓缩液出口、二级浓缩液出口、三级浓缩液出口分别与高纯碳酸钠结晶器、碳酸钠结晶器、高纯溴化钠结晶器连接，高纯碳酸钠结晶器和碳酸钠结晶器还与碳酸钠溶解罐连接，三级蒸汽出口也与碳酸钠溶解罐连通，碳酸钠溶解罐后连接至一级混盐水入口，上清液出口和高纯溴化钠结晶器与二级混盐水入口连接。
[0010]特别的，所述一级蒸发器的结晶沉降区、降膜蒸发区和蒸汽分离区高度比为（1～3）：（5～15）：1，一级蒸发器高度与内径之比为（1.5～5）：1。
[0011]特别的，所述一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器的底部分别设有搅拌设备。
[0012]特别的，所述一级蒸发器、二级蒸发器、三级蒸发器的降膜蒸发区内设换热管，降膜蒸发区的下部侧壁分别开设一级冷凝液出口、二级冷凝液出口和三级冷凝液出口，二级冷凝液出口与一级负压泵连接，三级冷凝液出口与二级负压泵连接，三级蒸汽出口与三级负压泵连接。
[0013]特别的，当换热热源为低压蒸汽时，所述一级蒸发器、二级蒸发器和/或三级蒸发器的冷凝液出口与溴冷机连接，溴冷机后分别与高纯碳酸钠结晶器和碳酸钠结晶器连接。
[0014]特别的，当换热热源为醋酸闪蒸汽时，所述一级蒸发器冷凝的醋酸收集回用，所述二级蒸发器和/或三级蒸发器的冷凝液出口与溴冷机连接，溴冷机后分别与高纯碳酸钠结晶器和碳酸钠结晶器连接。
[0015]另一方面，本申请还提出了PTA废水焚烧渣分离高纯碳酸钠和溴化钠的方法，使用如上所述的装置，具体操作步骤包括如下四个步骤；步骤S1灰渣预处理，PTA废水焚烧灰渣经过预处理制成混盐水，混盐水温度为60℃～80℃，含15%～25%碳酸钠、0.5%～1.5%溴化钠；步骤S2第一级蒸发，由步骤S1预制的混盐水与碳酸钠溶液混合为一级混盐水，一级混盐水与蒸汽在一级蒸发器的降膜蒸发区换热，一级混盐水蒸发35%～45%的水分后得到第一浓缩液，第一浓缩液中的结晶经沉降后分离出55%～65%的上清液混盐水，余下的过饱和溶液送入高纯碳酸钠结晶器中换热降温至0℃～5℃分离出结晶，结晶即为高纯的碳酸钠水合物，分离结晶后余下的为第一母液；步骤S3第二级蒸发，由步骤S2得到的上清液混盐水再与步骤S4中的分离溴化钠晶体后的第三母液混合得二级混盐水，二级混盐水后与一级混盐水蒸发产生的95℃～98℃的水蒸气在二级蒸发器的降膜蒸发区换热，混盐水侧绝对压力为水蒸气侧温度对应的饱和蒸气压的90%～95%，水蒸气侧压力与上一级蒸发中的混盐水侧的压力相同，二级混盐水侧绝对压力为0.57atm～0.7atm，温度为85℃～90℃，二级混盐水换热蒸发后得到第二浓缩液，第二浓缩液送入碳酸钠结晶器换热降温至0℃～5℃，后分离分别得到结晶和第二母液；步骤S4第三级蒸发，由步骤S3得到的第二母液与步骤S3中蒸发产生的蒸汽换热，三级混盐水侧绝对压力为0.38atm～0.48atm，后得到75℃～80℃的第三浓缩液，第三浓缩液送入高纯溴化钠结晶器分离分别得到第三母液和高纯的溴化钠晶体；其中，步骤S2中分离的第一母液和步骤S3中分离的结晶混合后与步骤S4中蒸发产生的蒸汽换热得到温度为65℃～70℃的碳酸钠溶液，其即为步骤S2中的与预制混盐水混合的碳酸钠溶液。
[0016]特别的，第一、二、三级蒸发中蒸汽换热冷凝产生的75℃～95℃的冷凝水作为溴冷机的热水介质，将循环冷却水降低至0℃的冰水混合物，0℃的冰水混合物分别作为步骤S2和步骤S3中换热降温的冷源。
[0017]特别的，所述步骤S2经沉降分离得到的上清液混盐水含30%～40%碳酸钠，1%～2%溴化钠。
[0018]特别的，所述步骤S3中第二浓缩液分离得到的结晶包括95%～98%碳酸钠和1.5%～3%溴化钠，分离得到的第二母液包括5%～10%碳酸钠，45%～50%溴化钠。
[0019]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件可任意组合，即得本申请各优选实例。
[0020]上述技术方案具有如下优点或有益效果：（1）采用本申请的技术工艺，可制得工业II类优等品碳酸钠和工业优等品溴化钠，较其他工艺技术得到的纯度更高。（2）本工艺将几乎无价值的低温蒸汽多次循环利用，提高了分盐过程的能效水平，降低了分盐成本。（3）本工艺制得的碳酸钠纯度更高，避免了昂贵的溴化钠成为碳酸钠的杂质，提高了碳酸钠的价格和溴化钠的产量，增加收益超过15%。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0022]图1是根据本申请一个实施例的碳酸钠和溴化钠回收工艺流程图。
[0023]图2是根据本申请一个实施例的一级蒸发器的结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.PTA废水焚烧渣分离高纯碳酸钠和溴化钠的装置，包括一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器，其特征在于：所述一级蒸发器由下至上包括结晶沉降区、降膜蒸发区和蒸汽分离区，蒸汽分离区的封头开设有一级蒸汽出口，蒸汽分离区的下部侧壁开设有一级混盐水入口，降膜蒸发区的上部侧壁开设低压蒸汽入口，结晶沉降区的上部侧壁开设有上清液出口，结晶沉降区的下部开设有一级浓缩液出口；所述二级蒸发器和三级蒸发器的结构相同，由上至下为蒸汽分离区和降膜蒸发区，二级蒸发器和三级蒸发器的顶部分别开设二级蒸汽出口和三级蒸汽出口，二、三级蒸发器蒸汽分离区的下部侧壁分别开设二级混盐水入口和三级混盐水入口，二、三级蒸发器降膜蒸发区的上部侧壁分别开设二级蒸汽入口和三级蒸汽入口，二、三级蒸发器筒体下部分别开设有二级浓缩液出口和三级浓缩液出口；所述一级蒸汽出口和二级蒸汽入口连通，二级蒸汽出口和三级蒸汽入口连通；一级浓缩液出口、二级浓缩液出口、三级浓缩液出口分别与高纯碳酸钠结晶器、碳酸钠结晶器、高纯溴化钠结晶器连接，高纯碳酸钠结晶器和碳酸钠结晶器还与碳酸钠溶解罐连接，三级蒸汽出口也与碳酸钠溶解罐连通，碳酸钠溶解罐后连接至一级混盐水入口，上清液出口和高纯溴化钠结晶器与二级混盐水入口连接。2.根据权利要求1所述的PTA废水焚烧渣分离高纯碳酸钠和溴化钠的装置，其特征在于：所述一级蒸发器的结晶沉降区、降膜蒸发区和蒸汽分离区高度比为（1～3）：（5～15）：1，一级蒸发器高度与内径之比为（1.5～5）：1。3.根据权利要求1所述的PTA废水焚烧渣分离高纯碳酸钠和溴化钠的装置，其特征在于：所述一级蒸发器、二级蒸发器和三级蒸发器的底部分别设有搅拌设备。4.根据权利要求1所述的PTA废水焚烧渣分离高纯碳酸钠和溴化钠的装置，其特征在于：所述一级蒸发器、二级蒸发器、三级蒸发器的降膜蒸发区内设换热管，降膜蒸发区的下部侧壁分别开设一级冷凝液出口、二级冷凝液出口和三级冷凝液出口，二级冷凝液出口与一级负压泵连接，三级冷凝液出口与二级负压泵连接，三级蒸汽出口与三级负压泵连接。5.根据权利要求4所述的PTA废水焚烧渣分离高纯碳酸钠和溴化钠的装置，其特征在于：当换热热源为低压蒸汽时，所述一级蒸发器、二级蒸发器和/或三级蒸发器的冷凝液出口与溴冷机连接，溴冷机后分别与高纯碳酸钠结晶器和碳酸钠结晶器连接。6.根据权利要求4所述的PTA废水焚烧渣分离高纯碳酸钠和溴化钠的装置，其特征在于：当换热热源为醋酸闪蒸汽时，所述一级蒸发器冷凝的醋酸收集回用，所述二级蒸发器和/或三级蒸发器的冷凝液出口与溴冷机连接，溴冷机后分别与高纯碳酸钠结晶器和碳酸钠结晶器连接。7. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：房忠秋，何春晓，于晓莎，叶啸，常涛，
申请(专利权)人：浙江百能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：