海水淡化浓海水等温蒸发过程析盐规律研究

张兆云，孟祥瑜

（唐山三友化工股份有限公司，河北唐山063305）

海水淡化浓海水等温蒸发过程析盐规律研究

张兆云，孟祥瑜

（唐山三友化工股份有限公司，河北唐山063305）

研究淡化浓海水及循环海水在不同温度下等温蒸发过程的蒸发量及硫酸钙析出规律，为淡化后浓海水进一步增浓提供理论依据。

淡化浓海水；等温蒸发；析盐规律；氯化钠；硫酸钙

1 前言

将海水淡化副产的浓海水用于氨碱法纯碱生产中化盐原料，回收利用浓海水中的氯化钠和水，降低纯碱生产消耗，同时一定程度上解决了海水淡化排放浓海水对周边海洋环境的污染问题，海水淡化与纯碱生产有机结合，为海水淡化可持续发展提供保障[1]。

纯碱生产过程中放出大量反应热[2]，浓海水用作循环冷却水，在满足生产冷却的同时，实现海水进一步蒸发增浓，浓缩后的海水用于化盐，可进一步降低纯碱盐耗，同时纯碱生产系统余热资源得到了充分利用[3]。研究浓海水在不同温度下等温蒸发过程中析盐规律，为浓海水进一步增浓技术提供可靠的理论依据。

2 试验原料与方法

2.1 试验原料

试验所用原料取自首钢京唐公司海水淡化产生的浓海水及唐山三友化工股份有限公司海水凉水塔的循环海水，化学组成见表1。

2.2 试验过程

2.2.1 试验方法

设计了不同温度下减压等温蒸发试验。分别将淡化浓海水及循环海水在压力-70 kPa，温度70℃、80℃、90℃下进行等温蒸发试验。

首先对原料淡化浓海水及循环海水分析其成分及相对密度，用量筒量取200 mL试验原料，放入旋转蒸发器的圆底烧瓶中，用数显恒温水浴控制蒸发温度，等温蒸发30 min后取液相分析检测其成分及相对密度，并称量冷凝水的质量。

表1 浓海水主要成分

2.2.2 分析检测方法

用梅特勒—托利多DE51密度计测定浓海水密度；用PHS-3C精密酸度计测定浓海水pH值；化学分析方法：用EDTA络合滴定法测定Ca2+， Mg2+，SO2-4；用硝酸银容量法测定Cl-；用差减法计算Na+。

3 试验结果与讨论

3.1 淡化浓海水等温蒸发

淡化浓海水在压力-70 kPa，温度70℃、80℃、90℃下进行等温蒸发试验，等温蒸发30 min后对4个样品进行常量化学组成分析（1#样品为原料浓海水），分析结果见表2。

表2 淡化浓海水蒸发浓缩化学成分析结果

从上表数据可知，在70℃下等温蒸发30 min后，水分蒸发率为2.79%，此时液相中氯化钠的质量分数为35.25 g/L，硫酸钙的质量分数为1.87 g/L；在80℃下等温蒸发30 min后，水分蒸发率为21.74%，此时液相中氯化钠的质量分数为43.93 g/L，硫酸钙的质量分数为2.31 g/L；在90℃下等温蒸发30 min后，水分蒸发率为48.74%，此时液相中氯化钠的质量分数为68.59 g/L，硫酸钙的质量分数为3.40 g/L，硫酸钙的析出量为0.18 g/L。

3.2 循环海水等温蒸发

循环海水在压力-70 KPa，温度70℃、80℃、90℃下进行等温蒸发试验，等温蒸发30 min后对4个样品进行常量化学组成分析（1#样品为原料浓海水），分析结果见表3。

表3 循环海水蒸发浓缩化学组成分析结果

从上表数据可知，在70℃下等温蒸发30 min后，水分蒸发率为0.09%，此时液相中氯化钠的质量分数为51.09 g/L，硫酸钙的质量分数为2.73 g/L；在80℃下等温蒸发30 min后，水分蒸发率为18.54%，此时液相中氯化钠的质量分数为64.96 g/L，硫酸钙的质量分数为3.23 g/L，硫酸钙的析出量为0.15 g/L；在90℃下等温蒸发30min后，水分蒸发率为36.01%，此时液相中氯化钠的质量分数为82.16 g/L，硫酸钙的质量分数为3.85g/L，硫酸钙的析出量为0.25 g/L。

4 结论

淡化浓海水及循环海水在压力-70 kPa，温度70℃、80℃、90℃下等温蒸发试验可知：

（1）温度分别在70℃、80℃、90℃下等温蒸发30 min，淡化浓海水比循环海水蒸发率分别高2.7%、 3.2%、12.73%。

（2）在70℃下等温蒸发30 min，淡化浓海水与循环海水中硫酸钙均未析出；在80℃下等温蒸发30 min，淡化浓海水中硫酸钙未析出，循环海水硫酸钙析出量为0.15 g/L；在90℃下等温蒸发30 min，淡化浓海水硫酸钙析出量为0.18 g/L，循环海水硫酸钙析出量为0.25 g/L。

[1]袁俊生，纪志永，陈建新，等.海水淡化副产浓海水的资源化利用.河北工业大学学报，2013，42（1），29-35.

[2]大连化工研究设计院.纯碱工学.第二版，北京：化学工业出版社，2003.146-194.

[3]陈秀营.纯碱生产过程中热量的回收利用.纯碱工业，2016，（1），37-38.

Study on crystallization law of salts in the isothermal evaporaion of desalination brine

ZHANG Zhao-yun，MENG Xiang-yu
（Tangshan Sanyou Chemical Industry Co.,Ltd.,Tangshan 063305，China）

The research which studies evaporation and the law of calcium sulfate precipitation in the process of isothermal evaporation at different temperatures lays a fundamental theoretical basis for the further enrichment of concentrated seawater.

seawater desalination；isothermal evaporation；crystallization law of salts；sodium chloride；calcium sulphate

TQ085+.47

B

1009－1785(2017)06-0046-02

2017-03-29