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海水淡化技术在有效解决淡水短缺问题的同时,对自然环境也产生了一些不利的影响,其中浓盐水对排放地的污染就是一个亟待解决的重要问题。浓盐水直接排放不仅会对脆弱的海洋生态环境造成威胁,而且是对资源的巨大浪费。为了解决浓盐水对环境的污染问题、有效利用资源以及降低海水淡化的成本,对浓盐水进行综合利用无疑是最直接有效的途径。本文对海水淡化产生浓盐水的制盐过程进行模拟和优化设计,具体研究内容包括以下几个方面：1、浓盐水蒸发结晶过程中离子析出顺序测定。依据海水淡化产生的浓盐水组成配制实验原料浓盐水,将浓盐水置于烧瓶中,用电热套加热至沸腾蒸发。用波美比重计实时监测蒸发过程中浓盐水的密度变化,并用量筒测量蒸发出水的量。取样品上层清液测其相对密度及化学组成,用EDTA络合滴定法测Ca2+, Mg2+;用硫酸钡重量法测SO42-；用四苯硼酸钾重量法测K+：用硝酸银沉淀滴定法测Cl-；用差减法计算Na+。实验结果表明CaSO4先析出,析出点为10.02。Be’；NaCl随后析出,析出点为14.98。Be’。该实验结论为制盐过程模拟提供依据。2、浓盐水制盐过程模拟,分别研究了单盐、双盐及多盐的蒸发结晶过程。单盐结晶过程中,浓盐水中只含有NaCl,其结晶温度为108.6℃,结晶压力为101.3kPa,回收率为100%,能耗为671.2kW。双盐结晶过程中考虑了CaSO4和NaCl两种盐,结果为CaSO4先析出,NaCl后析出,结晶温度分别为117℃和61℃,结晶压力分别为142 kPa和12 kPa,晶体纯度分别为100%和99.5%,回收率分别为89.6%和95.1%,能耗为683.2kW。多盐结晶过程中,提出三种结晶分离方案,浓盐水依次经过数个蒸发结晶器并辅以反应的方法,将CaSO4、NaCl、MgSO4、 Mg(OH)2、CaCl2、CaCO3、Na2SO4·10H2O、Na2SO4等有价值的无机盐产品按照特定的顺序回收,实现了浓盐水的零排放。三种结晶分离方案所需的蒸发结晶器个数分别为5,4,6,反应器个数分别为1,1,2,能耗分别为711.4kW,710.5 kW, 715.8 kW.综合考虑设备费用和操作费用,浓盐水制多盐结晶分离方案2最优。3、浓盐水制盐过程优化设计,分别研究了单盐、双盐及多盐的蒸发结晶过程。根据逐步优化的能量利用综合策略,提出两种优化方案：(1)利用结晶器蒸发室分离的二次蒸汽对浓盐水进行预热;(2)使用热泵结晶工艺,即结晶器蒸发室分离出的二次蒸汽,经热泵压缩机压缩,压力、温度升高后送回到蒸发器作加热蒸汽使用,使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则冷凝成水。单盐结晶优化过程中,原料预热工艺节能高达81.9%,热泵结晶工艺节能高达94.6%。双盐结晶优化过程中,原料预热工艺节能高达84.7%,热泵结晶工艺节能高达83.8%。多盐结晶优化过程中,三种分离方案采用原料预热工艺的能耗分别为162.6 kW,94.8 kW,173.8 kW,节能效果分别为77.1%,86.7%,75.4%；采用热泵结晶工艺的能耗分别为133.2 kW,90.1 kW,147.6 kW,节能效果分别为81.3%,87.3%,79.1%。综上所述,浓盐水制多盐热泵结晶工艺的节能效果比原料预热工艺好,虽然增加了压缩机设备,但综合考虑热泵结晶工艺要优于原料预热工艺,结晶分离方案2的热泵结晶工艺最优。