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芒硝結晶器在煤化工高鹽廢水“分鹽資源化”項目中的關鍵作用

來源：石家莊鼎威化工裝備工程股份有限公司 時間：

在煤化工高鹽廢水“分鹽資源化”項目中，芒硝結晶器通過低溫冷凍析出十水硫酸鈉（芒硝），實現硫酸鈉與氯化鈉的*分離，是提升資源化效率、控制產品質量和降低運行成本的核心設備。其關鍵作用體現在以下方面：

1. 實現硫酸鈉與氯化鈉的*分離

煤化工高鹽廢水中，硫酸鈉和氯化鈉是主要成分，二者溶解度隨溫度變化差異顯著：

• 硫酸鈉：在0-30℃范圍內溶解度隨溫度降低急劇下降（如0℃時僅4.9g/100g水），易形成十水硫酸鈉（芒硝）結晶。
• 氯化鈉：溶解度隨溫度變化較小（0℃時35.7g/100g水），低溫下仍保持溶解狀態。

芒硝結晶器的作用：通過控制低溫環境（通常-10℃至0℃），使硫酸鈉以芒硝形式優先結晶析出，而氯化鈉保留在母液中，實現二者分離。例如，國家能源集團榆林化工項目采用低溫臨界冷凍技術，芒硝系統穩定運行后處理負荷提升至18噸/小時，硫酸鈉回收率顯著提高。

2. 提升資源化效率與產品質量

• 高純度產品：芒硝結晶器通過精確控制溫度、過飽和度、攪拌速度等參數，可獲得粒度大、純度高的芒硝晶體。例如，河北明吉項目通過優化冷凍結晶工藝，將冷凍溫度控制在-8℃至0℃，芒硝純度提升約1.5%/℃，產品符合《工業無水硫酸鈉》（GB/T6009-2014）Ⅱ類一等品標準。
• 減少雜鹽產生：傳統蒸發結晶工藝中，硫酸鈉和氯化鈉可能因共飽和而形成混鹽，導致雜鹽率高。芒硝結晶器通過分步結晶，可降低雜鹽率至5%以下，減少固廢處置成本。

3. 降低運行成本與能耗

• 節能優勢：冷凍結晶法利用硫酸鈉溶解度隨溫度變化的特性，無需高溫蒸發，能耗較傳統熱法分鹽工藝降低30%-50%。例如，神華包頭煤化工項目通過冷凍結晶分鹽技術，實現廢水零排放，同時降低蒸汽消耗。
• 設備穩定性：芒硝結晶器采用獨特結構（如外筒體、內部導流筒、溢流板等），確保晶體均勻生長，減少結垢和堵塞風險。國家能源集團榆林化工項目通過優化冷卻器設計，將化凍時間從36小時縮短至4小時以內，運行穩定性顯著提升。

4. 適應不同工況的靈活性

• 鹽硝比適配：針對廢水中硫酸鈉與氯化鈉的比例（鹽硝比），芒硝結晶器可靈活調整工藝：
  • 硝多鹽少：先蒸發結晶獲得硫酸鈉，蒸硝母液冷凍結晶獲得芒硝，芒硝重溶后蒸發結晶，*終獲得高純度硫酸鈉和氯化鈉。
  • 鹽多硝少：低溫蒸發結晶獲得氯化鈉，蒸鹽母液高溫蒸發結晶獲得硫酸鈉，少量雜鹽外排。
• 工藝組合：芒硝結晶器可與膜分離、熱法蒸發等工藝結合，形成“熱法+冷凍”聯用技術，進一步提升分離效率。例如，山東某煤礦礦井高鹽廢水處理項目采用“一段蒸發提硫酸鈉+冷凍制芒硝+二段蒸發提氯化鈉”工藝，產品純度均達工業標準。

5. 推動煤化工廢水零排放

芒硝結晶器的應用使煤化工高鹽廢水從“末端治理”轉向“資源化利用”，實現：

• 廢水零排放：通過分鹽結晶，廢水中的鹽分被轉化為工業級產品（如無水硫酸鈉、氯化鈉），冷凝水可回用至生產系統，減少新鮮水消耗。
• 經濟效益提升：分鹽產品（如硫酸鈉）可外售，抵消部分處理成本。例如，國家能源集團榆林化工項目通過分鹽結晶技術，年節約固廢處置費用超千萬元。