1. Introducción

La cristalización es uno de los procesos básicos y comunes en la producción química. Los procesos de cristalización se dividen en tres categorías principales: cristalización por enfriamiento, cristalización por evaporación y cristalización al vacío. La cristalización por enfriamiento esencialmente separa el soluto de la solución saturada en forma de cristal al reducir la temperatura.

Este método no elimina el solvente, pero la solución se enfriará en una solución sobresaturada. También es aplicable para sustancias cuya solubilidad aumenta notablemente a medida que aumenta la temperatura. La cristalización por enfriamiento se convierte en un método de cristalización industrial ampliamente utilizado.

2. Aplicación industrial y ventaja de la tecnología de cristalización por enfriamiento.

La tecnología de cristalización por enfriamiento aplicada en la industria logra la cristalización enfriando o congelando la solución saturada térmica. En comparación con la cristalización por evaporación, la cristalización por enfriamiento es más aplicable a sustancias cuya solubilidad aumenta notablemente a medida que aumenta su temperatura.

Estas sustancias incluyen nitrato de amonio, nitrato de potasio, cloruro de amonio, fosfato de sodio y sal de Glauber. El cambio de coeficiente de temperatura y solubilidad es grande. Cuando baja la temperatura, la solubilidad de estas sustancias también disminuye y se forma una solución sobresaturada. Debido a su inestabilidad termodinámica, el soluto cristalizará fuera de la solución. El método de cristalización por enfriamiento utiliza la diferencia de solubilidad de cada componente en la solución a medida que cambia la temperatura (consulte la Figura 1) para lograr el propósito de la separación de materiales.

En aplicaciones industriales, la cristalización por enfriamiento a menudo se combina con tecnología de concentración para que la solución primero se evapore y se concentre para formar una solución saturada. Luego, la solución saturada se enfría y cristaliza para obtener el soluto por separación centrífuga.

3. Aplicación de la tecnología de cristalización por enfriamiento en el campo del tratamiento de aguas residuales.

Las aguas residuales industriales a menudo contienen una gran cantidad de sal y la composición de las aguas residuales es complicada. La concentración saturada de cada componente también es diferente. Por lo tanto, los métodos tradicionales de cristalización por evaporación no pueden separar la sal componente en los productos de cristal. En otras palabras, el producto cristalizado resultante no está disponible como producto final. Todavía cuesta dinero y mano de obra para tratar.

A continuación se muestra una aplicación típica de la tecnología de cristalización por enfriamiento en una planta química en China. El principal componente de las aguas residuales generadas en esta planta química es el Na2SO4. De acuerdo con el requisito de tratamiento de aguas residuales, es necesario extraer el sulfato de sodio de la solución. Para este objetivo, se adoptaron la tecnología de concentración por evaporación y la tecnología de cristalización por enfriamiento para tratar las aguas residuales y obtener cristales de sulfato de sodio al mismo tiempo como subproducto de valor agregado. El diagrama de flujo específico se muestra a continuación.

Después de que el agua residual salina Na2SO4 es precalentada por el agua de condensación del proceso de evaporación, ingresa al calentador de 1er y 2do efecto para evaporarse y condensarse. Después de alcanzar la concentración de saturación, el sulfato de sodio decahidratado se separa y se congela a través del dispositivo de cristalización por congelación. El líquido madre después de la separación centrífuga contiene una pequeña cantidad de sulfato de sodio, que se puede tratar con otros métodos de tratamiento de aguas residuales.

La suspensión cristalina separada se compone principalmente de cristales de decahidrato de sulfato de sodio y también contiene pequeñas cantidades de compuestos orgánicos y otras impurezas. Esto necesita ser refinado en sulfato de sodio anhidro. En primer lugar, el sulfato de sodio decahidratado ingresa a un tanque de disolución para obtener la suspensión de sulfato de sodio.

Luego, ingresa al evaporador MVR y pasa por la evaporación y la cristalización. El cristal de sulfato de sodio se produce debido a la alta temperatura. Después de la separación sólido-líquido por acción centrífuga, el líquido se seca en un lecho fluidizado y también se producen cristales de sulfato de sodio. Finalmente se obtiene el sulfato de sodio de acuerdo con los estándares.

La tecnología de cristalización por enfriamiento se aplica razonablemente en el proceso anterior, utilizando la propiedad física de que la solubilidad del sulfato de sodio disminuye con la disminución de la temperatura. Mediante una regulación razonable de la temperatura, se logra la separación del sulfato de sodio y otras impurezas en las aguas residuales. El producto obtenido, el sulfato de sodio, se puede vender como un producto, lo que no solo elimina el costo de manejar la sal miscelánea, sino que también genera un valor adicional.

Además, como tecnología de separación común, la cristalización por enfriamiento tiene muchas ventajas, como un principio de proceso simple, fácil operación, etc. También tiene una amplia aplicación en la industria. El refrigerante utilizado para enfriar la cristalización es la solución de -10 ℃, que irá al intercambiador de calor tipo tubo para reciclar. La cristalización por evaporación adopta el proceso MVR, que tiene las ventajas de un bajo consumo de energía y una alta eficiencia operativa. Si estos dos métodos de proceso se combinan, se producirán mayores beneficios económicos.

4. Conclusión

Debido a la política nacional ya la propia demanda de la empresa, la importancia del tratamiento de aguas residuales industriales aumenta día a día. Una gran cantidad de sal contenida en las aguas residuales todavía tiene grandes beneficios económicos. Pero los métodos tradicionales a menudo no pueden obtener la sal industrial pura que se puede utilizar como producto. Por lo tanto, el método de cristalización por enfriamiento tiene grandes ventajas y viabilidad en el tratamiento de aguas residuales industriales y en la realización de descargas de aguas residuales cero, y se utilizará más ampliamente en el campo del tratamiento de aguas residuales.