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三种全量化中常用的蒸发结晶技术

my889900 2025-02-24 745


全量化中常用的核心技术为“机械蒸汽再压缩循环蒸发技术”、“晶种法技术”、“混合盐结晶技术”。


01 机械蒸汽再压缩循环蒸发技术(MVR)

1.1、基本原理

机械蒸汽再压缩循环蒸发技术基于物理原理:物质液态转气态吸热,气态转液态放热。此技术处理废水时,蒸发所需热能由蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放的热能提供,无潜热流失。运行中仅消耗水泵、蒸汽泵和控制系统的电能。蒸发器主体和换热管用高级钛合金制造,耐腐蚀,寿命30年或以上。单机处理量27吨/天至3800吨/天,可多机并联处理废水。采用晶种法技术时,也称卤水浓缩器(Brine Concentrator)。

1.2、 卤水浓缩器构造及工艺流程2202.jpg

(1)待处理卤水进入贮存箱,在箱里把卤水的PH值调整到5.5-6.0之间,为除气和除碳作准备。卤水进入换热器把温度升至沸点。

(2)加热后的卤水经过除气器,清除水里的不溶气体,如氧气和二氧化碳。

(3)新进卤水进入深缩器底槽,与在浓缩器内部循环的卤水混合,然后被泵输送到换热器管束顶部水箱。

(4)卤水通过装置,在换热管顶部的卤水分布件流入管内,均匀地分布在管子的内壁上,呈薄膜状,受地引力下降至底槽。部分卤水沿管壁下降时,吸收管外蒸汽所释放的热能而蒸发了,蒸汽和未蒸发的卤水一起下降至底槽。

(5)底槽内的蒸汽经过除雾器进入压缩机,压缩蒸汽进入浓缩器。

(6)压缩蒸汽的潜热传过换热管壁,对沿着管内壁下降的温度较低的卤水膜加热,使部分卤水蒸发,压缩蒸汽释放潜热时,在换热管外壁上冷凝成蒸馏水。

(7)蒸馏水沿管壁下降,在浓缩器底部积聚后,被泵经换热器,进储存罐待用。蒸馏水流经换热器时,对新流入的卤水加热。

(8)底槽内部分卤水被排放,以控制浓缩器内卤水的浓度。

02 晶种法技术

晶种法技术可有效解决蒸发器换热管结垢问题,经处理后的浓缩废水,通常被送到结晶器或干燥器中,通过结晶或干燥的方式转化为固体形态,运往堆填区安全填埋。

废水中高盐分或TDS在蒸发器蒸发时易在换热管结垢,影响换热器的效率,甚至堵塞换热管。解决结垢问题是蒸发器处理工业废水的关键。采用“晶种法”的蒸发器(卤水浓缩器)处理后,废水TDS可达300,000 pp,通常送至结晶器或干燥器固化,再运至堆填区填埋。

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“晶种法”以硫酸钙为基础,废水中需含有钙和硫化物的存在。若废水中存在的钙和硫化物含量不足,可人工补充硫酸钙种子,使废水中钙和硫化物例子含量达到适宜水平。

废水蒸发时,钙和硫酸钙离子结晶达适当水平,附着于晶种上悬浮水中,不会附着在换热管表面结垢,这种现象称为“选择性结晶”。卤水浓缩器通常能运行一年以上才需定期清洗保养,一般情况下,除了在浓缩器启动时有可能添加“晶种外”,正常运作时不需再添晶种。

03 混全盐结晶技术

3.1 、混全盐结晶技术的应用

卤水浓缩器可有效回收卤水中95%至98%的水分,剩余的浓缩卤水残液含有大量的可溶性固体成分。在某些地域,卤水残液被运送至蒸发池,借助自然条件蒸发处理,或者通过深井压注的方式处置。

为避免浓缩卤水污染水源,许多地区实施“零排放”政策。残液量少时,可用干燥器制成固体后填埋;量大时,用结晶器把残液里的可溶固体结晶后收集填埋,更为经济。

一般生产性化工结晶程序,如生产氯化钠、硫酸钠等,只需处理单盐结晶,工艺较简单。但工业污水含有的盐分繁杂,甚至含有两种盐分组成的复盐。多盐卤水在结晶器内易产生泡沫,腐蚀性强。且沸点升高不一。多种不同盐类的存在,造成卤水不同的沸点升高。结垢程度不同,影响设备换热系数。

3.2 、混全盐结晶技术的设备与工艺流程

混合盐结晶器,可用蒸汽或电动蒸汽压缩机驱动,电动蒸汽压缩机能效更高。

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强制循环蒸汽压缩结晶器:此结晶系统热效率最高,热能由电动蒸汽压缩机提供。工作流程简述如下:

(1)待处理浓卤水被泵进结晶器。

(2)和正在循环中的卤水混合,进入壳管式换热器。因换热器管子注满水,卤水在加压状态下不会沸腾并抑止管内结垢。

(3)循环中的卤水以特定角度进入蒸汽体,产生涡旋,小部卤水被蒸发。

(4)水分被蒸发时,卤水内产生晶体。

(5)大部卤水被循环至加热器,小股水流被抽送至离心机或过滤器,把晶体分离。

(6)蒸汽经过除雾器,把附有的颗粒清除。

(7)蒸器经压缩机加压,压缩蒸汽在加热器的换热管外壳上冷凝成蒸馏水,同时释放潜热把管内的卤水加热。

(8)蒸馏水收集后,供厂内需要高质蒸馏水的工艺流程使用,在某些条件下,结晶器产生的晶体,是高商业价值的化工产品。



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