氯化銨廢水處理工藝的研究

氯化銨廢水處理工藝的研究

氯化銨廢水對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，廢水處理也是一個(gè)難題。采用傳統(tǒng)工藝蒸發(fā),蒸汽消耗高,并且氯化銨溶液對(duì)材質(zhì)的腐蝕十分嚴(yán)重?；诖?我們對(duì)氯化銨廢水處理工藝進(jìn)行了研究,采用雙效降膜加熱泵的順流工藝進(jìn)行蒸發(fā),設(shè)備材質(zhì)選用耐腐蝕的鈦材。1單效與其他效數(shù)的比較蒸發(fā)是溶液濃縮的單元操作,是化工生產(chǎn)的重要單元過程。降膜蒸發(fā)器是料液從蒸發(fā)器頂部進(jìn)入料液分布器,把料液均勻地分布到每根加熱管中,使其呈膜狀沿管內(nèi)壁往下流動(dòng),液膜受到從管壁傳入的熱量而蒸發(fā)汽化。在工業(yè)生產(chǎn)中要蒸發(fā)大量水分,為了減少加熱蒸汽消耗量,可采用多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)是將多個(gè)蒸發(fā)器連接起來的系統(tǒng),后一效的操作壓力和溶液沸點(diǎn)均較前一效低,僅在壓力最高的第一效加入新鮮的加熱蒸汽,所產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一效的加熱蒸汽,即后一效的加熱室成為前一效二次蒸汽的冷凝器。因此多效蒸發(fā)不但明顯地減少了加熱蒸汽的耗量,而且也明顯地減少了冷卻水的耗量,其對(duì)比數(shù)據(jù)見表1。由表1可以看出,效數(shù)增加,汽耗量與水耗量同時(shí)下降,但效數(shù)要受兩方面的限制:(1)設(shè)備投資與設(shè)備折舊費(fèi)的限制設(shè)備投資幾乎與效數(shù)成正比增加,而能耗的減少(蒸汽耗量與水耗量的減少)卻與效數(shù)成弱比例。當(dāng)因節(jié)能而省下的開支不足以補(bǔ)償設(shè)備折舊費(fèi)的增加時(shí),增加效數(shù)就失去經(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外在投資有限時(shí),其效數(shù)也受限制。(2)溫度差的限制首效的加熱蒸汽壓力和末效的真空度都有一定的限制,所以裝置的總溫差是一定的。多效蒸發(fā)器組的每一效中都有沸點(diǎn)升高引起的溫差損失Δ,,以及其它溫差損失。而各效的有效溫差與各效的溫差損失之和等于總溫差,因此各個(gè)單效的有效溫差就要比總溫差小得多。雖然n效蒸發(fā)器組的總傳熱面積n倍于單效蒸發(fā)器,但在相同總溫差下,其生產(chǎn)能力卻要低于單效蒸發(fā)器。根據(jù)加熱蒸汽與料液的流向關(guān)系,多效蒸發(fā)的操作流程可分為多種,順流、逆流、錯(cuò)流和平流。2蒸發(fā)結(jié)晶采用鈦材氯化銨廢水中因?yàn)楹休^高濃度的Cl-,對(duì)設(shè)備材質(zhì)的腐蝕極其嚴(yán)重,一般所用設(shè)備的材質(zhì)選用鈦材。氯化銨廢水蒸發(fā)到結(jié)晶濃度時(shí)的能耗過高。工業(yè)生產(chǎn)中氯化銨廢水中氯化銨的含量都比較低,如果采用常規(guī)工藝蒸發(fā)回收氯化銨,蒸汽消耗過高,運(yùn)行成本費(fèi)用高,很多企業(yè)都不能接受。3工藝3.1蒸發(fā)工藝選型(1)熱泵技術(shù)熱泵技術(shù)是將低品質(zhì)的二次蒸汽轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)能源進(jìn)行利用,起到節(jié)能的效果。在蒸發(fā)行業(yè)中,多用噴射式熱泵,因其沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件,不易損壞、易維修,也便于對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造。帶有熱泵的雙效蒸發(fā)系統(tǒng)單位蒸汽能耗為0.44t/t,所以該工藝中加一熱泵。(2)雙效蒸發(fā)單效蒸發(fā)器的能耗指標(biāo)很高,每蒸1t水消耗蒸汽1.1t,但其設(shè)備和廠房的投資最少。雙效蒸發(fā)的蒸汽消耗占單效的一半,基礎(chǔ)投資是單效的一倍多。三效蒸發(fā)的單耗更低,而基本投資更高。綜合考慮投資和蒸汽消耗的問題,該工藝采用雙效蒸發(fā)。(3)順流蒸發(fā)在多效蒸發(fā)中,一般有順流、逆流、錯(cuò)流和平流流程。逆流蒸發(fā)中,第一效出料濃度較高,對(duì)設(shè)備的腐蝕較大;錯(cuò)流流程操作相對(duì)復(fù)雜;平流流程適用于飽和溶液的蒸發(fā)。所以在氯化銨廢水蒸發(fā)工藝中采用順流流程,操作簡(jiǎn)單可行。(4)采用降膜蒸發(fā)器降膜蒸發(fā)器具有傳熱系數(shù)高、溫差損失小、物料加熱時(shí)間短、不易變質(zhì)的特點(diǎn),適用于處理熱敏性物料、易于實(shí)現(xiàn)多效操作,因此被廣泛的應(yīng)用于蒸發(fā)的過程中。針對(duì)該工藝,適合采用降膜蒸發(fā)器。(5)余熱利用二效的二次汽進(jìn)入到乏汽預(yù)熱器進(jìn)行再利用,冷凝水進(jìn)入到冷凝水預(yù)熱器進(jìn)行再利用,充分利用余熱,使整套系統(tǒng)的能耗降低。3.2氯化銨晶體結(jié)構(gòu)蒸發(fā)系統(tǒng)一效物流流向:工藝廢水經(jīng)預(yù)處理后,進(jìn)冷凝水預(yù)熱器預(yù)熱到一定溫度后,進(jìn)入一效蒸發(fā)器蒸發(fā);溶液在一效蒸發(fā)器蒸發(fā)到一定濃度后,進(jìn)入二效蒸發(fā)器蒸發(fā),蒸發(fā)濃縮到規(guī)定濃度后,排放到結(jié)晶罐,經(jīng)冷卻結(jié)晶,離心分離后得到氯化銨晶體,母液重新返回二效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)。蒸汽流向:生蒸汽經(jīng)熱泵減壓后進(jìn)入一效加熱室殼程,換熱冷凝。一效管程內(nèi)的氯化銨溶液受熱蒸發(fā),進(jìn)分離室后產(chǎn)生二次蒸汽,部分被熱泵抽吸、壓縮后返回一效加熱室殼程;剩余二次蒸汽進(jìn)入到二效加熱室殼程,換熱冷凝。二效管程內(nèi)的氯化銨溶液受熱蒸發(fā),進(jìn)分離室后產(chǎn)生二效二次蒸汽,末效的二次蒸汽先進(jìn)入到乏汽預(yù)熱器預(yù)熱原料液然后進(jìn)入到列管冷凝器中冷凝。不凝氣體由真空泵抽出,排入大氣。冷凝水流向:一效加熱室殼程的冷凝水經(jīng)孔板節(jié)流后進(jìn)入到二效加熱室殼程,閃蒸出部分蒸汽后與二效冷凝水匯合,依次進(jìn)入冷凝水預(yù)熱器和列管冷凝器,冷凝水進(jìn)入到冷凝水罐。4蒸發(fā)過程設(shè)備綜合以上考慮該套工