化肥廠含鹽廢水蒸發(fā)結(jié)晶處理工藝
隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平越來越高，人們的環(huán)保意識(shí)也逐漸增強(qiáng)。同時(shí)，國家對(duì)化肥企業(yè)的環(huán)保監(jiān)管和處罰也越來越嚴(yán)格。為了保護(hù)我們的生存環(huán)境，使化肥企業(yè)達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，既能保證生產(chǎn)，又能降低用水成本。處理化肥企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鹽廢水具有重要意義。
一.項(xiàng)目概述
本項(xiàng)目為化肥廠廢水處理項(xiàng)目，設(shè)計(jì)廢水處理能力為7m3/h，要求裝置運(yùn)行能力能適應(yīng)40%-120%進(jìn)料量的變化。
濃鹽水的組成如表1所示。
從上表可以看出，根據(jù)客戶的報(bào)價(jià)，廢水中的陰離子氯離子和陽離子為鈉離子。根據(jù)分子量計(jì)算，廢水中氯化鈉含量約為2.1%，濃度較低。因此，考慮采用先濃縮后結(jié)晶的工藝。從表中可以看出，廢水中的陽離子也含有鈣離子，因此在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮設(shè)備結(jié)垢的影響。此外，廢水中還會(huì)有其他無機(jī)鹽成分。為了保證鹽的成分符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，需要在工藝設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮。
二、蒸發(fā)結(jié)晶過程
通過對(duì)濃鹽水成分的分析，決定對(duì)濃鹽水進(jìn)行濃縮，增加廢水中的含鹽量，然后進(jìn)入最終結(jié)晶系統(tǒng)，繼續(xù)蒸發(fā)濃縮至飽和濃度，進(jìn)入分離系統(tǒng)和包裝系統(tǒng)。工藝流程圖如圖1所示。
從工藝流程圖可以看出，工藝流程為:進(jìn)料罐& # 12316；預(yù)熱器& # 12316；高效蒸發(fā)& # 12316；二次蒸發(fā)& # 12316；三效結(jié)晶& # 12316；增稠劑& # 12316；離心機(jī)& # 12316；包裝機(jī)。
器件的材料選擇非常重要，直接影響器件的使用壽命和可靠性?？紤]到原料中的氯離子對(duì)不銹鋼的腐蝕嚴(yán)重，本裝置的蒸發(fā)器板和蒸發(fā)器換熱管采用TA1材料，其他設(shè)備、管道和閥門采用2205材料。
2.1裝置工藝描述
該裝置的熱源是蒸汽。物料首先通過預(yù)熱器，將物料溫度升至設(shè)計(jì)溫度，進(jìn)入一效蒸發(fā)器，一效蒸發(fā)器加熱一效物料。物料在一效分離器中進(jìn)行汽液分離，產(chǎn)生二次蒸汽，二次蒸汽進(jìn)入二效蒸發(fā)器作為熱源加熱二效物料。物料在二效分離器中進(jìn)行汽液分離，產(chǎn)生二次蒸汽，二次蒸汽進(jìn)入三效結(jié)晶蒸發(fā)器作為熱源加熱物料，物料在結(jié)晶器中進(jìn)行汽液分離。各效產(chǎn)生的冷凝水混合后進(jìn)入預(yù)熱器預(yù)熱物料，大大降低了預(yù)熱蒸汽的消耗。
該裝置采用一效、二效板式蒸發(fā)器的管板與三效管式蒸發(fā)器相結(jié)合的技術(shù)形式，前期物料濃度低。采用板式蒸發(fā)器，可以利用板式蒸發(fā)器的高傳熱效率，快速提高物料的含鹽量。隨著物料濃度的增加，堵塞蒸發(fā)器的可能性增加。因此選擇管式蒸發(fā)器進(jìn)行三效結(jié)晶，并增加大流量強(qiáng)制循環(huán)泵，使管式蒸發(fā)器內(nèi)的物料流速達(dá)到2m/s以上，大大提高了傳熱效率。由于換熱管內(nèi)物料的高流速，也起到了沖刷管內(nèi)結(jié)晶鹽類沉積物的作用，大大減少了管式蒸發(fā)器換熱管的結(jié)垢。
在機(jī)組各效分離器的二次蒸汽出口處增加二次分離器，在分離器頂部增加絲網(wǎng)除霧器和清洗噴嘴，大大提高了汽液分離率，消除了霧沫夾帶現(xiàn)象。二次冷凝液回水標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于業(yè)主要求，可直接用于下一工藝工段。
該設(shè)備配有帶攪拌的濃縮機(jī)，可容納5m3的物料。當(dāng)物料在三效結(jié)晶器中達(dá)到飽和濃度時(shí)，可將物料泵入濃縮機(jī)進(jìn)行攪拌。在攪拌和冷卻過程中，結(jié)晶鹽逐漸增多，滿足出料和離心的要求。這種工藝降低了結(jié)晶器內(nèi)儲(chǔ)存物料的濃度，轉(zhuǎn)移了其晶體生長過程，降低了結(jié)晶器和蒸發(fā)器結(jié)垢堵塞的可能性。
2.2設(shè)備材料的工藝流程
物料儲(chǔ)存在裝置下方的原料池中，由自吸泵泵入一級(jí)預(yù)熱器，在一級(jí)預(yù)熱器中預(yù)熱，用蒸汽加熱，然后送入一級(jí)蒸發(fā)器，一級(jí)蒸發(fā)器為板式升膜蒸發(fā)器。加熱后，物料進(jìn)入初級(jí)分離器，物料沸騰。一級(jí)濃縮液從一級(jí)分離器底部進(jìn)入一級(jí)物料循環(huán)泵進(jìn)行自循環(huán)，并排入二級(jí)蒸發(fā)器。二效蒸發(fā)器也采用板式升膜蒸發(fā)器，物料完成與一效蒸發(fā)器相同的加熱過程，進(jìn)入二效分離器進(jìn)行沸騰汽液分離。二次濃縮后的物料從二效分離器底部進(jìn)入二效物料循環(huán)泵，同時(shí)送入三效結(jié)晶。物料在三效管式蒸發(fā)器中加熱，加熱后的物料進(jìn)入三效結(jié)晶器進(jìn)行沸騰汽液分離和物料濃縮。三效結(jié)晶配有大流量軸流泵強(qiáng)制循環(huán)，使物料不斷蒸發(fā)濃縮，直至達(dá)到飽和濃度。當(dāng)物料達(dá)到飽和濃度或高于飽和濃度時(shí)，啟動(dòng)結(jié)晶出料泵，將物料泵入攪拌濃縮機(jī)。物料晶體在濃縮機(jī)中進(jìn)一步長大后，進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行固液分離。分離后的母液被泵回三效結(jié)晶器繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶，固體進(jìn)入自動(dòng)包裝機(jī)包裝出廠。
2.3機(jī)組的蒸汽工藝流程
工廠的熱源是工廠提供的蒸汽。初始蒸汽壓力為1.3MPa，經(jīng)過廠前蒸汽減壓閥后，蒸汽降至0.5MPao，蒸汽分為兩路，一路進(jìn)入預(yù)熱器，作為預(yù)熱器的熱源預(yù)熱物料，另一路進(jìn)入一級(jí)蒸發(fā)器加熱一級(jí)物料。一級(jí)分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入二級(jí)蒸發(fā)器加熱二次物料，二級(jí)分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入結(jié)晶換熱器加熱三次物料至飽和濃度。結(jié)晶器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入冷凝器，冷卻成冷凝水排出。
2.4裝置冷凝水工藝流程
一級(jí)蒸發(fā)器的熱源是鍋爐出來的蒸汽，其冷凝水溫度高，純凈。在通過初級(jí)預(yù)熱器的第二階段后，它被泵送回鍋爐供再利用。二效蒸發(fā)器、三效結(jié)晶器和冷凝器產(chǎn)生的冷凝水匯合后進(jìn)入一級(jí)預(yù)熱器的第一段，然后流入冷凝水箱，由冷凝水泵送至其他工藝段使用，實(shí)現(xiàn)冷凝水的循環(huán)利用。二級(jí)和三級(jí)冷凝水由冷凝水箱收集。在冷凝液進(jìn)入冷凝液罐之前，有一段U型管，用于動(dòng)態(tài)液封，保證系統(tǒng)內(nèi)的真空不被打破。
三。主要支持設(shè)備
3.1蒸發(fā)器
a、一效蒸發(fā)器采用板式升膜蒸發(fā)器，板材質(zhì)為TA1，板為人字形波紋，使物料在流道內(nèi)產(chǎn)生劇烈湍流，傳熱效率高。
b、雙效蒸發(fā)器采用板式升膜蒸發(fā)器，板材質(zhì)為TA1，板采用人字形波紋，使物料在流道內(nèi)產(chǎn)生劇烈湍流，傳熱效率高。
c、三效蒸發(fā)器采用管式蒸發(fā)器，換熱管材質(zhì)為TA1，換熱管直徑為0.38毫米。管式蒸發(fā)器的蒸汽采用分配裝置和擋板，使蒸汽均勻地分配到每個(gè)換熱管的外壁上。設(shè)置擋板增加蒸汽與換熱管之間的熱交換時(shí)間，使蒸汽能夠充分加熱換熱管，進(jìn)而使換熱管內(nèi)的物料得到充分加熱，從而提高蒸汽的利用率，保證蒸發(fā)器加熱溫度的穩(wěn)定。
3.2分離器
分離器直徑為02300毫米，高度為3000毫米，由2205雙相不銹鋼制成。二次蒸汽出口設(shè)有二次分離罐，分離器設(shè)有電容式液位計(jì)、液位觀察鏡、氣體壓力和溫度傳感器。
3.3結(jié)晶器
FC結(jié)晶器，直徑03000mm，高7500mm，材質(zhì)2205雙相不銹鋼，二次蒸汽出口二次分離罐，雷達(dá)液位計(jì)，液位觀察鏡，氣體壓力溫度傳感器，真空自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
3.4冷凝器
冷凝器采用板式冷凝器，材質(zhì)為板材TA1。蒸汽入口裝有壓力傳感器，真空泵、冷卻塔水和結(jié)晶器真空調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制。
四。調(diào)試和總結(jié)
裝置調(diào)試過程順利。由于物料初始濃度過低，連續(xù)啟動(dòng)72小時(shí)后，啟動(dòng)出料泵至濃縮機(jī)，然后濃縮機(jī)出料至離心機(jī)進(jìn)行固液分離，得到結(jié)晶鹽固體，在包裝機(jī)中包裝。
測量值:
(1)離心機(jī)分離出的結(jié)晶鹽含水量為W5%，出鹽標(biāo)準(zhǔn)符合GB/T5462-2015《工業(yè)鹽》的要求；
(2)蒸發(fā)冷凝液的電導(dǎo)率=300us/cm，滿足甲方對(duì)水回用的要求；
(3)蒸發(fā)冷凝液中C1含量為100mg/L，滿足甲方對(duì)水回用的要求；
化肥廠屬于煤化工企業(yè)。在國家加強(qiáng)環(huán)保監(jiān)管的環(huán)境下，廢水零排放成為所有化工廠的標(biāo)準(zhǔn)要求。本項(xiàng)目濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶工程是煤化工企業(yè)高鹽廢水首次采用管板組合蒸發(fā)結(jié)晶工藝，不僅證明了管板組合蒸發(fā)結(jié)晶工藝的成功，也對(duì)整個(gè)廢水處理行業(yè)起到了指導(dǎo)作用。(來源:上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限公司；行業(yè)上海藍(lán)亞石化設(shè)備檢測院有限公司】
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