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三效蒸發(fā)器在高含鹽廢水處理中的應(yīng)用   

【格林大課堂】

三效蒸發(fā)器脫鹽法

 

  蒸發(fā)是現(xiàn)代化工單元操作之一,即用加熱的方法使溶液中的部分溶劑汽化并去除,以提高溶液的濃度,或?yàn)槿苜|(zhì)析出創(chuàng)造條。三效蒸發(fā)器脫鹽法是利用濃縮 結(jié)晶系統(tǒng)將廢液中的無(wú)機(jī)鹽通過(guò)蒸發(fā)的方式加以去除的方法。三 效蒸發(fā)器是由相互串聯(lián)的三個(gè)蒸發(fā)器組成,低溫(90℃左右)加熱蒸氣被引入第一效,加熱其中的廢 液,產(chǎn)生的蒸氣被引入第二效作為加熱蒸氣,使第二效的廢液以比第一效更低的溫度蒸發(fā),這個(gè)過(guò)程一直重復(fù) 到最后一效。第一效凝水返回?zé)嵩刺?,其它各效凝水匯集后作為淡化水輸出,一份的蒸氣投入,可以蒸發(fā)出多 倍的水出來(lái)。同時(shí),高鹽廢水經(jīng)過(guò)由第一效到最末效的依次濃縮,在最末效達(dá)到過(guò)飽和而結(jié)晶析出,由此實(shí)現(xiàn) 鹽分與廢水的固液分離。

   在含鹽廢水的處理過(guò)程中,含鹽廢水進(jìn)入三效濃縮 結(jié)晶裝置,經(jīng)過(guò)三效蒸發(fā)冷凝的濃縮結(jié)晶過(guò)程,分離為淡化水(淡化水可能含有微量低沸點(diǎn)有機(jī)物)和濃縮晶 漿廢液;無(wú)機(jī)鹽和部分有機(jī)物可結(jié)晶分離出來(lái),焚燒處理為無(wú)機(jī)鹽廢渣;不能結(jié)晶的有機(jī)物濃縮廢液可采用滾 筒蒸發(fā)器,形成固態(tài)廢渣,焚燒處理;淡化水可返回生產(chǎn)系統(tǒng)替代軟化水加以利用。

  三效蒸發(fā)器脫鹽法具有技術(shù)成熟、可處理廢水范圍 廣、占地面積小、處理速度快、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,越來(lái)越多的高含鹽廢水需要處理,三效蒸 發(fā)器脫鹽法的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。

三效蒸發(fā)器

  三效蒸發(fā)器可應(yīng)用于處理化工生產(chǎn)、食品加工廠、醫(yī)藥生產(chǎn)、石油和天然氣采集加工等企業(yè)在工藝生產(chǎn)過(guò) 程中產(chǎn)生的高含鹽廢水,適宜處理的廢水含鹽量為3.5% ~25%(質(zhì)量百分比),COD濃度為2000~10,000ppm。

三效蒸發(fā)器組成及原理

  三效蒸發(fā)器主要由相互串聯(lián)的三組蒸發(fā)器、冷凝 器、鹽分離器和輔助設(shè)備等組成(如圖所示)。 三 組蒸發(fā)器以串聯(lián)的形式運(yùn)行,組成三效蒸發(fā)器。整套蒸發(fā)系統(tǒng)采用連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出料的生產(chǎn)方式。高 含鹽廢水首先進(jìn)入一效強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶蒸發(fā)器,結(jié)晶蒸發(fā)器配有循環(huán)泵,將廢水打入蒸發(fā)換熱室,在蒸發(fā)換熱室內(nèi),外接蒸氣液化產(chǎn)生汽化潛熱,對(duì)廢水進(jìn)行加熱。由 于蒸發(fā)換熱室內(nèi)壓力較大,廢水在蒸發(fā)換熱室中在高于 正常液體沸點(diǎn)壓力下加熱至過(guò)熱。加熱后的液體進(jìn)入結(jié)晶蒸發(fā)室后,廢水的壓力迅速下降導(dǎo)致部分廢水閃蒸, 或迅速沸騰。廢水蒸發(fā)后的蒸氣進(jìn)入二效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器作為動(dòng)力蒸氣對(duì)二效蒸發(fā)器進(jìn)行加熱,未蒸發(fā)廢水和 鹽分暫存在結(jié)晶蒸發(fā)室。一效、二效、三效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器之間通過(guò)平衡管相通,在負(fù)壓的作用下,高含鹽廢 水由一效向二效、三效依次流動(dòng),廢水不斷地被蒸發(fā),廢水中鹽的濃度越來(lái)越高,當(dāng)廢水中的鹽分超過(guò)飽和狀 態(tài)時(shí),水中鹽分就會(huì)不斷地析出,進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶室的下部的集鹽室。吸鹽泵不斷將含鹽的廢水送至旋渦鹽分離 器,在旋渦鹽分離器內(nèi),固態(tài)的鹽被分離進(jìn)入儲(chǔ)鹽池,分離后的廢水進(jìn)入二效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器加熱,整個(gè)過(guò)程 周而復(fù)始,實(shí)現(xiàn)水與鹽的最終分離。

   冷凝器連接有真空系統(tǒng),真空系統(tǒng)抽掉蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi) 產(chǎn)生的未冷凝氣體,使冷凝器和蒸發(fā)器保持負(fù)壓狀態(tài),提高蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)效率。在負(fù)壓的作用下,三效強(qiáng)制 循環(huán)蒸發(fā)器中的廢水產(chǎn)生的二次蒸氣自動(dòng)進(jìn)入冷凝器,在循環(huán)冷卻水的冷卻下,廢水產(chǎn)生的二次蒸氣迅速轉(zhuǎn)變 成冷凝水。冷凝水可采用連續(xù)出水的方式,回收至回用水池。

三效蒸發(fā)器應(yīng)用實(shí)例

 

處理對(duì)象及處理工藝

  高含鹽廢水的主要成分為15%氯化鈉溶液,廢水pH 值為6~8,廢水COD為50,000ppm。處理量為3t/h。 根據(jù)高含鹽廢水的特性,工藝設(shè)計(jì)按照三效蒸發(fā)器進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)計(jì)算,確定的三效蒸發(fā)器的主要技術(shù)參 數(shù)如下:

   蒸發(fā)量Q=30 0 0kg / h(每小時(shí)蒸發(fā)水分30 0 0kg); 實(shí)際蒸氣耗量Q=120 0kg/h(進(jìn)氣壓力0.3~0.4MPa); 一效蒸發(fā)器換熱面積S=80m2,真空度P=-0.03MPa;二效蒸發(fā)器換熱面積S=80m2,真空度P=-0.06MPa; 三效蒸發(fā)器換熱面積S=80m2,真空度P=-0.085MPa;循環(huán)冷卻水耗量Q=40t/h;冷凝冷卻面積A=240m2;機(jī)組總 功率P=25kW;機(jī)組占地面積為長(zhǎng)10m×寬5m×高4m。根據(jù)工藝,充分考慮廢水對(duì)設(shè)備的腐蝕性,且本著 在滿足使用性的前提下盡量節(jié)約成本的原則,系統(tǒng)設(shè)備選材如下:

蒸發(fā)器本體選擇碳鋼重防腐,可耐120℃以內(nèi) 酸、堿、鹽溶液的腐蝕;加熱器選擇Ta1鈦管;冷凝冷卻器列管選用316L不銹鋼;出料螺桿泵選用 316L不銹鋼材質(zhì);回收水罐及閃蒸罐選用碳鋼噴涂防腐涂料;工藝管道、管件、閥門選用316L不銹鋼 +PPR材質(zhì);結(jié)晶罐選用碳鋼重防腐。

  

 

處理結(jié)果及存在的問題

    高含鹽廢水經(jīng)三效蒸發(fā)器處理后,產(chǎn)生了結(jié)晶鹽、 有機(jī)物濃縮廢液和淡化水,結(jié)晶鹽和有機(jī)物濃縮廢液送到危險(xiǎn)廢物處置中心集中焚燒處置,淡化水回用到生產(chǎn) 中進(jìn)一步利用。

通過(guò)本系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)現(xiàn),盡管三效蒸 發(fā)器可以有效處理高含鹽廢水,但是還存 在一些問題需要進(jìn)一步克服,主要表現(xiàn)在:

廢水處理成本高。由于被處理的 廢水多有腐蝕性,所以設(shè)備的選材需要考慮抗腐蝕性,成本較高。整套設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中腐蝕嚴(yán)重, 壽命短。在三效蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)中,雖然盡量選用抗腐蝕的材料,但是并不能避免腐蝕,尚存在設(shè)備使用壽命較短的問題,需要及時(shí)更換。三效蒸發(fā)器處理高含鹽廢水需要大量的蒸氣,很多地方不具備條件。通過(guò)三效蒸發(fā)器處理后的高含鹽廢水還需要送人危險(xiǎn)廢物處置中心做進(jìn)一步處理。

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