三效蒸发结晶回收氯离子工艺.pdf

资源与环境化 工 设 计 通 讯 Resources and EnvironmentChemical Engineering Design Communications 227 第43卷第7期 2017年7月 某化工企业在生产过程中会产生2 595 625kg h 的废水 废水中含有5 586 的氯化钠和0 164 的氯化钾 含氯离子的 废水直接排放会对环境造成污染 国家标准明确规定了氯离 子排放浓度不高于1 10 6 L 所以须对废水中的氯离子进行 处理 1 工艺流程说明 该工艺采用顺流的三效蒸发方式 总流量为2 595 625kg h 的废水通过初步预热到80 然后从一效降膜蒸发器顶部进 入到其管程 用1 030 2kg h 0 5MPa 的饱和水蒸气在其壳程 加热使废水蒸发 蒸发出757 822kg h 0 27MPa 的饱和水蒸气 水蒸气和浓缩液在一效分离室分离 分离出来1 837 803 kg h 的一效浓缩液 在压力差的作用下从二效蒸发器顶部进入到 其管程 用一效蒸发的水蒸气在其壳程加热使一效浓缩液继 续蒸发 蒸发出823 501kg h 0 12MPa 的饱和水蒸气 同样 汽液在二效分离室分离 分离出来1 014 302 kg h 的二效浓缩 液 在压力差的作用下与闪蒸罐出来的循环物料以及回流母 液混合 经循环泵输送至三效加热器管程 用二效蒸发的水 蒸气在其壳程加热 加热后的二效浓缩液进入闪蒸罐 闪蒸 出841 441kg h 0 02MPa 的饱和水蒸气 剩余的三效浓缩液 一部分作为循环物料 一部分作为出料进行固液分离 分离 出141 793kg h 含母液量4 254kg h 的结晶产品氯化钠 母 液一部分回流进入三效蒸发器循环加热 蒸发 31 068kg h 母 液作为杂质平衡采出母液 2 工艺技术要点分析 2 1 废水预热 蒸汽冷凝后排出的冷凝水有较高的温度 可利用其余热 预热废溶液 减少系统运行中生蒸汽的用量 2 2 浓缩浓度控制 废水经过一效和二效蒸发浓缩后 要控制氯化钠浓度低 于结晶浓度 即不能使一效和二效有氯化钠晶体产生 否则 换热器会很容易结垢 严重影响传热效果及系统的运行 2 3 采出母液 氯化钠晶体分离后 剩余的母液如果全部回流 则会造 成氯化钾在系统的富集 当氯化钾的浓度富集到一定程度 氯化钠和氯化钾会同时结晶出来 影响氯化钠产品的纯度 2 4 蒸发设备型式 经过一 二效蒸发浓缩后废水浓度还没有达到结晶浓度 所以一效蒸发和二效蒸发选用降膜蒸发器 该种蒸发器传热 系数高 但处理有结晶的物料时容易结垢 在三效蒸发中 废水中的氯化钠已经开始结晶 所以三效蒸发采用强制循环 蒸发器 该种蒸发器中的废水在加热室中受热但不沸腾 待 废水到闪蒸罐中压力降低而闪蒸 可有效地减少加热面上结 垢的可能性 同时高速流体对管壁的冲刷也使污垢不易沉积 2 5 蒸发系统的效数 多效蒸发中 前一效产生的蒸汽作为后一效的加热蒸汽 增加效数可以减少生蒸汽的消耗量 但效数受到经济及技术 上的限制 3 工艺节能 经济分析 3 1 节能分析 废水经过系统收集的冷凝水预热到80 后 蒸发需要消 耗0 5MPa 的饱和生蒸汽量是1 030 2kg h 如不经过冷凝水预 热 按照常温20 直接进料蒸发 则废水从20 升高到80 需要的能量要由生蒸汽提供 转换成生蒸汽的量为 Q m t Cp 2 595 625 80 20 3 94 291 2kg h rr2 107 41 291 2 100 22 0 1030 2 291 2 Q 废水从20 升高到80 需要的能量 kJ h r 0 5MPa 饱和生蒸汽汽化潜热 kJ m 废水流量 kg h t 温差变化 Cp 废水比热容 kJ kg K 由此可见 使用冷凝水的余热预热废水后 能够节省 22 0 的生蒸汽 3 2 经济分析 根据物料衡算 该工艺能够回收141 793kg h 含母液量 4 254kg h 即含湿量3 的结晶产品氯化钠 生蒸汽和二次 蒸汽冷凝后会产生3 453 0kg h 的无离子水 这些副产品能够 产生一定的经济效益 减少废水处理的运行成本 4 工艺特点 1 该工艺适用于回收电解质溶液中的盐类 既适合单一 电解质溶液也适合含有少量杂质的混合电解质溶液 针对该 废水 回收了其中绝大部分的氯化钠 有效地处理了氯离子 的排放问题 2 三效蒸发中 总的蒸发量分配与各个蒸发器 但只有 第一效才使用生蒸汽 故加热蒸汽的使用率大为提高 减少 了能源的浪费 3 三效蒸发是将废水分段浓缩 大约2 3的水是在一效 和二效中蒸发出去的 此时废水的浓度和黏度变化 传热条 件得以改善 可以降低蒸发器的换热面积 减少了设备的投资 4 采用顺流的三效蒸发方式 由于前一效的蒸发器管程 压力比后一效蒸发器管程压力高 溶液可以在压力差的作用 下自动流动 无需泵输送 减少了动设备的投资 方便后期 操作 维护 参考文献 1 陈敏恒 化工原理教与学 M 北京 化学工业出版社 1996 摘 要 利用三效蒸发结晶技术 回收废水中的氯化钠 该工艺能够回收废水中98 以上的氯离子 大大减少了氯离子的 排放 控制了工业废水对环境的污染 关键词 蒸发结晶 回收 氯离子 工艺 中图分类号 TE45 文献标志码 A 文章编号 1003 6490 2017 07 0227 01 Recovery of Chloride Ion by Crystallization of Three effect Evaporation Wang Guo lei Xie Tan Abstract The use of three effect evaporation crystallization technology the recovery of sodium chloride in wastewater the process can recover more than 98 of the wastewater chloride ions Greatly reducing the chloride ion emissions control of industrial wastewater pollution of the environment Key words evaporation crystallization