氯化铵废水处理工艺的研究

氯化铵废水处理工艺的研究

氯化铵废水对环境污染严重，废水处理也是一个难题。采用传统工艺蒸发,蒸汽消耗高,并且氯化铵溶液对材质的腐蚀十分严重。基于此,我们对氯化铵废水处理工艺进行了研究,采用双效降膜加热泵的顺流工艺进行蒸发,设备材质选用耐腐蚀的钛材。1单效与其他效数的比较蒸发是溶液浓缩的单元操作,是化工生产的重要单元过程。降膜蒸发器是料液从蒸发器顶部进入料液分布器,把料液均匀地分布到每根加热管中,使其呈膜状沿管内壁往下流动,液膜受到从管壁传入的热量而蒸发汽化。在工业生产中要蒸发大量水分,为了减少加热蒸汽消耗量,可采用多效蒸发。多效蒸发是将多个蒸发器连接起来的系统,后一效的操作压力和溶液沸点均较前一效低,仅在压力最高的第一效加入新鲜的加热蒸汽,所产生的二次蒸汽作为后一效的加热蒸汽,即后一效的加热室成为前一效二次蒸汽的冷凝器。因此多效蒸发不但明显地减少了加热蒸汽的耗量,而且也明显地减少了冷却水的耗量,其对比数据见表1。由表1可以看出,效数增加,汽耗量与水耗量同时下降,但效数要受两方面的限制:(1)设备投资与设备折旧费的限制设备投资几乎与效数成正比增加,而能耗的减少(蒸汽耗量与水耗量的减少)却与效数成弱比例。当因节能而省下的开支不足以补偿设备折旧费的增加时,增加效数就失去经济价值。此外在投资有限时,其效数也受限制。(2)温度差的限制首效的加热蒸汽压力和末效的真空度都有一定的限制,所以装置的总温差是一定的。多效蒸发器组的每一效中都有沸点升高引起的温差损失Δ,,以及其它温差损失。而各效的有效温差与各效的温差损失之和等于总温差,因此各个单效的有效温差就要比总温差小得多。虽然n效蒸发器组的总传热面积n倍于单效蒸发器,但在相同总温差下,其生产能力却要低于单效蒸发器。根据加热蒸汽与料液的流向关系,多效蒸发的操作流程可分为多种,顺流、逆流、错流和平流。2蒸发结晶采用钛材氯化铵废水中因为含有较高浓度的Cl-,对设备材质的腐蚀极其严重,一般所用设备的材质选用钛材。氯化铵废水蒸发到结晶浓度时的能耗过高。工业生产中氯化铵废水中氯化铵的含量都比较低,如果采用常规工艺蒸发回收氯化铵,蒸汽消耗过高,运行成本费用高,很多企业都不能接受。3工艺3.1蒸发工艺选型(1)热泵技术热泵技术是将低品质的二次蒸汽转化为高品质能源进行利用,起到节能的效果。在蒸发行业中,多用喷射式热泵,因其没有转动部件,不易损坏、易维修,也便于对现有设备进行改造。带有热泵的双效蒸发系统单位蒸汽能耗为0.44t/t,所以该工艺中加一热泵。(2)双效蒸发单效蒸发器的能耗指标很高,每蒸1t水消耗蒸汽1.1t,但其设备和厂房的投资最少。双效蒸发的蒸汽消耗占单效的一半,基础投资是单效的一倍多。三效蒸发的单耗更低,而基本投资更高。综合考虑投资和蒸汽消耗的问题,该工艺采用双效蒸发。(3)顺流蒸发在多效蒸发中,一般有顺流、逆流、错流和平流流程。逆流蒸发中,第一效出料浓度较高,对设备的腐蚀较大;错流流程操作相对复杂;平流流程适用于饱和溶液的蒸发。所以在氯化铵废水蒸发工艺中采用顺流流程,操作简单可行。(4)采用降膜蒸发器降膜蒸发器具有传热系数高、温差损失小、物料加热时间短、不易变质的特点,适用于处理热敏性物料、易于实现多效操作,因此被广泛的应用于蒸发的过程中。针对该工艺,适合采用降膜蒸发器。(5)余热利用二效的二次汽进入到乏汽预热器进行再利用,冷凝水进入到冷凝水预热器进行再利用,充分利用余热,使整套系统的能耗降低。3.2氯化铵晶体结构蒸发系统一效物流流向:工艺废水经预处理后,进冷凝水预热器预热到一定温度后,进入一效蒸发器蒸发;溶液在一效蒸发器蒸发到一定浓度后,进入二效蒸发器蒸发,蒸发浓缩到规定浓度后,排放到结晶罐,经冷却结晶,离心分离后得到氯化铵晶体,母液重新返回二效蒸发器进行蒸发。蒸汽流向:生蒸汽经热泵减压后进入一效加热室壳程,换热冷凝。一效管程内的氯化铵溶液受热蒸发,进分离室后产生二次蒸汽,部分被热泵抽吸、压缩后返回一效加热室壳程;剩余二次蒸汽进入到二效加热室壳程,换热冷凝。二效管程内的氯化铵溶液受热蒸发,进分离室后产生二效二次蒸汽,末效的二次蒸汽先进入到乏汽预热器预热原料液然后进入到列管冷凝器中冷凝。不凝气体由真空泵抽出,排入大气。冷凝水流向:一效加热室壳程的冷凝水经孔板节流后进入到二效加热室壳程,闪蒸出部分蒸汽后与二效冷凝水汇合,依次进入冷凝水预热器和列管冷凝器,冷凝水进入到冷凝水罐。4蒸发过程设备综合以上考虑该套工