【摘 要】
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针对苦卤水体系,选用ASPEN PLUS软件中的ELECNRTL模型,并运用K+,Na+,Mg2+//Cl-,SO42-与水的五元交互体系相图,分析得到了其析盐规律。在此基础上,通过两级常规蒸发工艺以及降温结晶分别得到MgSO4·H2O以及MgCl2·6H2O产品。在常规蒸发浓缩工艺基础上,把热集成技术、多效蒸发、机械蒸汽再压缩热泵技术、热力蒸汽再压缩热泵技术以及热力蒸汽再压缩热泵耦合机械蒸汽再压
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针对苦卤水体系,选用ASPEN PLUS软件中的ELECNRTL模型,并运用K+,Na+,Mg2+//Cl-,SO42-与水的五元交互体系相图,分析得到了其析盐规律。在此基础上,通过两级常规蒸发工艺以及降温结晶分别得到MgSO4·H2O以及MgCl2·6H2O产品。在常规蒸发浓缩工艺基础上,把热集成技术、多效蒸发、机械蒸汽再压缩热泵技术、热力蒸汽再压缩热泵技术以及热力蒸汽再压缩热泵耦合机械蒸汽再压缩热泵等节能技术应用于苦卤水体系的处理。通过模拟与优化,得到了各种蒸发工艺的能耗、年总费用以及相应的热力学效率,研究结果如下:（1）本文苦卤水体系的析盐规律为:高温状态下,蒸发浓缩后首先析出MgSO4·H 2O,冷却之后再析出NaCl。母液继续蒸发浓缩后,部分KCl以杂质形式析出,此时溶液中MgCl2·6H2O达到饱和。该饱和液体冷却结晶获得杂质较少的MgCl2·6H2O。结晶析出的目标产品MgSO 4·H2O和MgCl2·6H2O,其纯度分别为0.999和0.947,达到产品技术指标。（2）通过对常规蒸发浓缩工艺的模拟,得到处理每吨苦卤水的能耗约为524.1kW。对于45 t/h处理能力的常规蒸发浓缩装置,其年总费用约为6900.27万元,消耗标煤20859.6 t/年。对常规蒸发工艺进行热集成优化后,减少能耗约15.0%,节省年总费用约15.3%,消耗标煤17716.2 t/年。（3）在热集成优化后的常规蒸发浓缩工艺基础上,对每一级蒸发系统均采用多效蒸发工艺进行模拟与优化。研究结果表明,双效蒸发浓缩工艺消耗标煤12387.6 t/年,较热集成优化后的常规蒸发浓缩工艺能耗降低30.1%,年总费用节省30.0%。而三效蒸发浓缩工艺比双效工艺更具经济优势,消耗标煤8242 t/年,能耗降低33.5%,年总费用节省31.0%。且多效蒸发浓缩工艺其热力学效率均有所提高。（4）双效蒸发浓缩工艺中2效蒸发器产生的二次蒸汽,由于其品位过低,无法充分得到利用,从而造成了该部分蒸汽潜热的损失。把机械蒸汽再压缩热泵技术和热力蒸汽再压缩热泵技术应用于蒸发浓缩工艺中。研究结果表明,单效机械蒸汽再压缩热泵蒸发浓缩工艺较双效蒸发浓缩工艺能耗降低60.5%;而机械蒸汽再压缩热泵双效蒸发浓缩工艺较机械蒸汽再压缩热泵单效蒸发浓缩工艺更为节能,能耗降低18.1%;热力蒸汽再压缩热泵双效蒸发浓缩工艺较常规双效蒸发浓缩工艺能耗降低了61.5%。而热力蒸汽再压缩热泵耦合机械蒸汽再压缩热泵双效蒸发浓缩工艺较热力蒸汽再压缩热泵双效蒸发浓缩工艺能耗降低25.8%。（5）机械蒸汽再压缩热泵双效蒸发浓缩工艺与热力蒸汽再压缩热泵耦合机械蒸汽再压缩热泵双效蒸发浓缩工艺能耗接近。相比于双效蒸发浓缩工艺,能耗均可降低71.4%左右;且以上两种工艺的年总费用也较为接近,机械蒸汽再压缩热泵双效蒸发浓缩工艺的年总费用要比耦合工艺节省5%左右,同时热力学效率也较耦合工艺高。
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