申请日2016.03.25
公开(公告)日2017.09.26
IPC分类号C02F1/04; C01D3/08; C01D3/16; C01D3/20; C01D5/00; C01D5/16; C01B17/96; B01D9/00; C02F101/10; C02F101/12; C02F101/30; C02F103/18; C02F103/36
摘要
描述了用于由盐溶液回收碱金属‑氯化物和碱金属‑硫酸盐的过程。所述盐溶液包含碱金属、氯化物和硫酸根离子，并且将其引导至含水盐结晶单元(28)，该单元使包含硫酸盐和至少一种碱金属的水合的硫酸盐结晶。将来自含水盐结晶单元(28)的净化溶液引导至氯化物盐结晶单元(38)，同时使水合的硫酸盐晶体熔融，以形成含水硫酸盐溶液，将其引导至硫酸盐结晶单元(32)。由含水硫酸盐溶液使无水硫酸盐结晶，以形成包含硫酸盐和至少一种碱金属的硫酸盐晶体。在氯化物盐结晶单元(38)中，使氯化物盐结晶，以形成氯化物盐晶体。将至少一部分来自硫酸盐和氯化物盐结晶单元(32，28)的净化液引导至含水盐结晶单元(28)。
摘要附图
权利要求书
1.一种用于处理来自从煤到化学品或从煤到液体过程的废水的方法，所述方法包括：
将煤转化为化学品或液体，并且产生废水;
浓缩所述废水，以形成盐溶液;
将包含碱金属、氯化物和硫酸盐的所述盐溶液引导至含水盐结晶单元，使水合的硫酸盐结晶，以形成包含硫酸盐和至少一种碱金属的水合的硫酸盐晶体，以及含水盐结晶单元溶液;
使所述水合的硫酸盐晶体熔融，以形成含水硫酸盐溶液;
将所述含水硫酸盐溶液引导至硫酸盐结晶单元，和从所述含水硫酸盐溶液使无水硫酸盐结晶，以形成包含硫酸盐和至少一种碱金属的硫酸盐晶体，以及硫酸盐结晶单元溶液;
将至少一部分所述硫酸盐结晶单元溶液引导至所述含水盐结晶单元;
将至少一部分所述含水盐结晶单元溶液或至少一部分所述硫酸盐结晶单元溶液引导至氯化物盐结晶单元，和从所述含水盐结晶单元溶液或所述硫酸盐结晶单元溶液使氯化物盐结晶，以形成包含氯化物和至少一种碱金属的氯化物盐晶体，以及氯化物盐结晶单元溶液;和
将至少一部分所述氯化物盐结晶单元溶液引导至所述含水盐结晶单元。
2.权利要求1的方法，所述方法还包括从所述废水除去有机物。
3.权利要求2的方法，所述方法还包括在从所述废水除去有机物之前，预先浓缩所述废水。
4.权利要求1的方法，其中浓缩所述废水以形成盐溶液包括将所述废水引导至反渗透单元，并且产生渗透物和盐溶液。
5.权利要求1的方法，其中浓缩所述废水以形成盐溶液包括将所述废水引导至蒸发器，并且产生盐溶液和馏出物。
6.权利要求1的方法，所述方法还包括在浓缩所述废水以形成盐溶液之前，预处理所述废水。
7.权利要求6的方法，其中所述预处理包括pH调节、膜过滤、离子交换、化学处理，或它们的组合。
8.一种用于处理来自从煤到化学品或从煤到液体过程的废水的方法，所述方法包括：
将煤转化为化学品或液体，并且产生废水;
预处理所述废水，以除去至少一些污染物;
预先浓缩所述废水，以形成浓缩的废水;
从所述浓缩的废水除去有机物;
浓缩所述浓缩的废水，以形成盐溶液;
将包含碱金属、氯化物和硫酸盐的所述盐溶液引导至含水盐结晶单元，使水合的硫酸盐结晶，以形成包含硫酸盐和至少一种碱金属的水合的硫酸盐晶体，以及含水盐结晶单元溶液;
使所述水合的硫酸盐晶体熔融，以形成含水硫酸盐溶液;
将所述含水硫酸盐溶液引导至硫酸盐结晶单元，和从所述含水硫酸盐溶液使无水硫酸盐结晶，以形成包含硫酸盐和至少一种碱金属的硫酸盐晶体，以及硫酸盐结晶单元溶液;
将至少一部分所述硫酸盐结晶单元溶液引导至所述含水盐结晶单元;
将至少一部分所述含水盐结晶单元溶液或至少一部分所述硫酸盐结晶单元溶液引导至氯化物盐结晶单元，和从所述含水盐结晶单元溶液或所述硫酸盐结晶单元溶液使氯化物盐结晶，以形成包含氯化物和至少一种碱金属的氯化物盐晶体，以及氯化物盐结晶单元溶液;和
将至少一部分所述氯化物盐结晶单元溶液引导至所述含水盐结晶单元。
9.一种从盐溶液回收硫酸盐和氯化物盐的方法，所述方法包括：
将包含碱金属、氯化物和硫酸盐的所述盐溶液引导至含水盐结晶单元，使水合的硫酸盐结晶，以形成包含硫酸盐和至少一种碱金属的水合的硫酸盐晶体，以及含水盐结晶单元溶液;
使所述水合的硫酸盐晶体熔融，以形成含水硫酸盐溶液;
将所述含水硫酸盐溶液引导至硫酸盐结晶单元，和从所述含水硫酸盐溶液使无水硫酸盐结晶，以形成包含硫酸盐和至少一种碱金属的硫酸盐晶体，以及硫酸盐结晶单元溶液;
将至少一部分所述硫酸盐结晶单元溶液引导至所述含水盐结晶单元;
将至少一部分所述含水盐结晶单元溶液或至少一部分所述硫酸盐结晶单元溶液引导至氯化物盐结晶单元，和从所述含水盐结晶单元溶液或所述硫酸盐结晶单元溶液使氯化物盐结晶，以形成包含氯化物和至少一种碱金属的氯化物盐晶体，以及氯化物盐结晶单元溶液;和
将至少一部分所述氯化物盐结晶单元溶液引导至所述含水盐结晶单元。
10.权利要求9的方法，其中所述碱金属为钠。
11.权利要求9的方法，其中所述碱金属为锂。
12.权利要求9的方法，所述方法还包括纯化所述氯化物盐晶体。
13.权利要求9的方法，其中纯化所述氯化物盐晶体包括：
将所述氯化物盐晶体引导至重结晶单元;
使所述氯化物盐晶体熔融;和
使氯化物盐晶体重结晶。
14. 权利要求9的方法，所述方法还包括：
将至少一部分所述氯化物盐结晶单元溶液引导至废物结晶单元;和
使废物盐结晶，以形成废物盐和净化液。
15.权利要求9的方法，其中在所述硫酸盐结晶单元中使无水硫酸盐结晶还包括产生浓缩物。
16.权利要求15的方法，所述方法还包括精制所述浓缩物。
17.权利要求9的方法，其中所述盐溶液为盐水。
18.权利要求17的方法，其中所述盐水由水预处理过程产生。
19.权利要求18的方法，其中所述水预处理过程包括在结晶器或蒸发器中处理所述水。
20.权利要求17的方法，其中所述盐水在盐水制备单元中制备。
21.权利要求18的方法，其中所述水预处理过程包括从所述水除去至少一些有机物。
22. 权利要求1的方法，所述方法还包括：
测定在所述盐流中硫酸盐和氯化物的浓度;和
基于硫酸盐和氯化物的浓度，将所述盐流引导至结晶单元，其中：
如果氯化物与硫酸盐的比率大于12，则首先将所述盐流引导至所述氯化物盐结晶单元;
如果氯化物与硫酸盐的比率低于5，则首先将所述盐流引导至所述含水盐结晶单元;和
如果氯化物与硫酸盐的比率在5-12之间，则首先将所述盐流引导至所述含水盐结晶单元或所述氯化物盐结晶单元。
23. 权利要求9的方法，所述方法还包括：
测定在所述盐流中硫酸盐和氯化物的浓度;和
基于硫酸盐和氯化物的浓度，将所述盐流引导至结晶单元，其中：
如果氯化物与硫酸盐的比率大于12，则首先将所述盐流引导至所述氯化物盐结晶单元;
如果氯化物与硫酸盐的比率低于5，则首先将所述盐流引导至所述含水盐结晶单元;和
如果氯化物与硫酸盐的比率在5-12之间，则首先将所述盐流引导至所述含水盐结晶单元或所述氯化物盐结晶单元。
24.一种从盐溶液回收硫酸盐和氯化物盐的方法，所述方法包括：
将包含钠、氯化物和硫酸盐的溶液引导至Glauber盐结晶器，使Na2SO4·10H2O结晶，以形成Na2SO4·10H2O晶体和Glauber盐结晶器溶液;
使所述Na2SO4·10H2O晶体熔融，以形成含水硫酸钠溶液;
将所述含水硫酸钠溶液引导至Na2SO4结晶器，从所述含水硫酸钠溶液使硫酸钠结晶，以形成Na2SO4晶体和Na2SO4结晶器溶液;
将至少一部分所述Na2SO4结晶器溶液再循环至所述Glauber盐结晶器;
将至少一部分所述Glauber盐结晶器溶液或至少一部分所述Na2SO4结晶器溶液引导至NaCl结晶器，从所述Glauber盐结晶器溶液或所述Na2SO4结晶器溶液使NaCl结晶，以形成NaCl晶体和NaCl结晶器溶液;和
将至少一部分所述NaCl结晶器溶液再循环至所述Glauber盐结晶器。
说明书
用于从废水选择性回收硫酸盐和氯化物盐的方法
相关申请
本申请在35 U.S.C. § 119(e)下要求以下美国临时申请(2015年3月25日提交的申请序列号62/137916)和美国专利申请(2016年3月24日提交的申请序列号15/079174)的优先权。各申请通过全文引用结合到本文中。
发明领域
本发明涉及其中从废水、混合的盐和盐水回收硫酸盐和氯化物盐的方法。
发明背景
许多废水流包含显著量的混合的盐。各个国家通过并且继续通过普及废水处置的严格标准的各种规章。因此，具有显著污染物的流在这些国家不能按照传统方法处置。需要成本有效的处理，以从这些废水流除去污染物，诸如通过盐生产。
在世界的一些区域中，含有显著污染物并且不能按照传统方法处置的废水流的一个实例是在从煤到液体或从煤到化学品过程中产生的废水流。从煤到液体过程允许将煤加工成为有用的材料，诸如液体燃料。在具有丰富的煤但是不具有满足需求的足够的油的区域中，这些过程尤其有用。虽然从煤到液体过程总体具有吸引力，但是它们得到通常加工起来有问题的废水流出物。通过典型的处理方法处理这些废水流导致产生包含硫酸钠和氯化钠以及各种其它污染物的混合的盐。在不同国家的各种规章要求下，这些混合的盐不能在垃圾填埋中处置。
发明概述
本申请涉及回收硫酸盐和氯化物盐的方法。一些实施方案涉及用于处理来自从煤到化学品或从煤到液体过程的废水的方法。将煤转化为化学品或液体，并且产生废水。将废水浓缩，以形成盐溶液。盐溶液含有碱金属、氯化物和硫酸根离子。将盐溶液引导至含水盐结晶单元，其中使水合的硫酸盐结晶，并且产生含水盐结晶单元溶液。使水合的硫酸盐晶体熔融，以形成含水硫酸盐溶液。将含水硫酸盐溶液引导至硫酸盐结晶单元，其中使无水硫酸盐结晶。无水硫酸盐晶体包含硫酸盐和至少一种碱金属。硫酸盐结晶单元进一步产生硫酸盐结晶单元溶液。将至少一部分硫酸盐结晶单元溶液引导至含水盐结晶单元。此外，将至少一部分含水盐结晶单元溶液或至少一部分硫酸盐结晶单元溶液引导至氯化物盐结晶单元。在氯化物盐晶体中，使包含氯化物和至少一种碱金属的氯化物盐晶体结晶。氯化物盐结晶单元进一步产生氯化物盐结晶单元溶液，随后将其至少部分引导至含水盐结晶单元。
其它实施方案涉及通过将煤转化为化学品或液体，并且产生废水，处理来自从煤到化学品或从煤到液体过程的废水。将废水预处理，以除去至少一些污染物，随后预先浓缩，以形成浓缩的废水。从浓缩的废水除去有机物。将浓缩的废水进一步浓缩，以形成盐溶液。盐溶液包含碱金属、氯化物和硫酸根离子。将盐溶液引导至含水盐结晶单元，其中形成包含硫酸盐和至少一种碱金属的水合的硫酸盐晶体。含水盐结晶单元进一步产生含水盐结晶单元溶液。使水合的硫酸盐晶体熔融，以形成含水硫酸盐溶液，随后将其引导至硫酸盐结晶单元。使包含硫酸盐和至少一种碱金属的无水硫酸盐结晶。还产生硫酸盐结晶单元溶液，并且将其引导至含水盐结晶单元。将至少一部分含水盐结晶单元溶液和/或至少一部分硫酸盐结晶单元溶液引导至氯化物盐结晶单元。在其中形成包含氯化物和至少一种碱金属的氯化物盐晶体以及氯化物盐结晶单元溶液。将至少一部分氯化物盐结晶单元溶液引导至含水盐结晶单元。
又一个实施方案涉及由盐溶液回收碱金属-氯化物和碱金属-硫酸盐。在这些实施方案中，将包含碱金属、氯化物和硫酸根离子的盐溶液引导至含水盐结晶单元。含水盐结晶单元使包含硫酸盐和至少一种碱金属的水合的硫酸盐结晶。将来自含水盐结晶单元的净化溶液引导至氯化物盐结晶单元，同时使水合的硫酸盐晶体熔融，以形成含水硫酸盐溶液。将含水硫酸盐溶液引导至硫酸盐结晶单元。由含水硫酸盐溶液使无水硫酸盐结晶，以形成包含硫酸盐和至少一种碱金属的硫酸盐晶体。将来自硫酸盐结晶单元的净化溶液部分引导至含水盐结晶单元，部分引导至氯化物盐结晶单元。在氯化物盐结晶单元中，使氯化物盐结晶，以形成包含氯化物和至少一种碱金属的氯化物盐晶体。将来自氯化物盐结晶单元溶液的净化液至少部分引导至含水盐结晶单元。
本文的方法进一步涉及用于回收硫酸钠和氯化钠的方法。在这些方法的一个实施方案中，将包含钠、氯化物和硫酸盐的溶液引导至Glauber盐结晶器。形成Na2SO4·10H2O晶体的晶体，以及Glauber盐结晶器溶液。使Na2SO4·10H2O晶体熔融，以形成含水硫酸钠溶液。将含水硫酸钠溶液引导至Na2SO4结晶器。由含水硫酸钠溶液使硫酸钠结晶，以形成Na2SO4晶体和Na2SO4结晶器溶液。将至少一部分Na2SO4结晶器溶液再循环至Glauber盐结晶器。将至少一部分Glauber盐结晶器溶液或至少一部分Na2SO4结晶器溶液再循环至NaCl结晶器。在NaCl结晶器中，由Glauber盐结晶器溶液或Na2SO4结晶器溶液使NaCl结晶，以形成NaCl晶体和NaCl结晶器溶液。将至少一部分NaCl结晶器溶液再循环至Glauber盐结晶器。
