废水蒸发方案

废水蒸发结晶方案

随着环保要求的逐步提高，同时含有氯化钠氯化钾的废水处理要求也就越来越严格，为了实现收益最大化，能够将溶液中的两种盐分离提纯无疑是极好的。本文以处理量5t/h,含氯化钠，含氯化钾的混盐溶液为例，给出了其中一种蒸汽耗量较低的多效蒸发分离方案。

一.工艺原理

利用氯化钠和氯化钾在不同温度的溶解度不同原理，根据NaCL-KCL-H20四元体系相图的基本原理，在高温浓缩结晶析出氯化钠，在低温浓缩结晶析出氯化钾，温度范围为30～120℃。

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 温度℃ 10 20 30 40 50 60 70 75 80 90 100 125 150 Nacl（%） 21.5 20.7 21 19.6 19.1 18.6 18 17.75 17.55 17.15 16 16.3 16 Kcl（%） 8.9 10.4 11.85 13.25 14.7 16.15 17.6 18.35 19.05 20.4 21.7 24.9 27.7 备注

NaCL、KCL饱和共析曲线NaCLKCL3025201510500102030405060708090100125150 二.多效蒸发

将几个蒸发器串联运行的蒸发操作，使蒸汽热能得到多次利用，从而提高热能的利用率，多用于水溶液的处理。在多效蒸发操作的流程（见图）中，第一个蒸发器（称为第一效）以生蒸汽作为加热蒸汽，其余称为第二效、第三效，均以其前一效的二次蒸汽作为加热蒸汽，从而可大幅度减少生蒸汽的用量。每一效的二次蒸汽温度总是低于其加热蒸汽，故多效蒸发时各效的操作压力及溶液沸腾温度沿蒸汽流动方向依次降低。依据二次蒸汽和溶液的流向，多效蒸发的流程可分为：①并流流程。溶液和二次蒸汽同向依次通过各效。由于前效压力高于后效，料液可借压差流动。但末效溶液浓度高而温度低,溶液粘度大,

因此传热系数低。②逆流流程。溶液与二次蒸汽流动方向相反。需用泵将溶液送至压力较高的前一效，各效溶液的浓度和温度对粘度的影响大致抵消，各效传热条件基本相同。③错流流程。二次蒸汽依次通过各效，但料液则每效单独进出，这种流程适用于有晶体析出的料液。

在生蒸汽温度与末效冷凝器温度相同（即总温度差相同）条件下，将单效蒸发改为多效蒸发时，蒸发器效数增加,生蒸汽用量减少，但总蒸发量不仅不增加,反而因温度差损失增加而有所下降。多效蒸发节省能耗，但降低设备的生产强度，因而增加设备投资。在实际生产中，应综合考虑能耗和设备投资，选定最佳的效数。烧碱等电解质溶液的蒸发，因其温度差损失大，通常只采用2～3效（见彩图）；食糖等非电解质溶液,温度差损失小,可用到4～6效；海水淡化所蒸发的水量大，在采取了各种减少温度差损失的措施后，可采用20～30效

三、物料的特性及蒸发形式选型

? 原始物料说明：

根据溶液内主要含有氯化钾，氯化钠，要求出料结晶。晶体析出要过饱和蒸发，使晶体长大。含有晶体的溶液在蒸发系统运行，流量小了会造成堵管现象，为此我们必须采用强制循环的方式让晶体混合溶液在蒸发系统流动。多效强制循环蒸发系统是最佳的选择。废水的沸点升高为9°，为此每效温差不能小于15°才能有效持续蒸发。我们采用四效在真空状态下工作。每效的真空度不同，沸点不同，每效的蒸发温度不同。这样达到了节约能源的效果，利用前一效二次蒸汽加热物料，在真空状态下持续蒸发，一

个生蒸汽的进量，使用四次，完全吸收蒸汽的热焓值。因为目前国内做的蒸汽在压缩离心风机的额定蒸发量最小的为2.5t/h,我们的量达不到最小额定值，为此蒸发结晶首选的是多效。 ? 蒸发形式选型：

? 根据氯化钾，氯化纳结晶特性，采用四效蒸发高温出氯化钠，饱和氯化钾卤水冷却析钾工艺，达到分离钾、钠，得到合格氯化钾和氯化钠产品。

材质选择依据：

SUS304 成份 0Cr18Ni9

SUS316L 成份 00Cr17Ni14Mo2

2205双相钢成份00Cr22Ni5Mo3N（国标）

Ta2钛合金 材质 SUS304 SUS316L 使用范围 中性或弱碱性 Cl 和 F 均小于 1×10ppm 弱酸性：Cl 和 F 均小于 1×10ppm 中性： Cl 和 F 无要求 弱碱性：Cl 和 F 无要求 2205双相钢 弱酸性：Cl 和 F 均小于 2×10ppm 中性： Cl 和 F 无要求 弱碱性：Cl 和 F 无要求 Ta2钛合金 强酸性：Cl 和 F 均小于 5×10ppm 弱酸性：Cl 和 F 无要求 中性： Cl 和 F 无要求 弱碱性：Cl 和 F 无要求 强碱性：Cl 和 F 无要求 3332根据表格数据，过料部分采用2205，其他采用SUS316L材质比较合适。

但考虑到高氯根对设备的腐蚀及强制循环冲刷，加热器高温特点，

一效列管用T10，二、三、四效列管用T2.

四、强制循环蒸发器流程说明

1、物料流程：物料经进料泵由原料罐进入板式预热器和冷凝水热交换器后进入四效强制循环蒸发加热室，循环加热，再通过切线喷入分离器，进行蒸发、汽液分离。水份蒸发后的二次蒸汽作为热源对二效进行加热，物料则通轴流泵送至三效强制循环加热室。同样的方式在三效完成蒸发后，物料连续送入第二效强制循环系统，在第二效再次蒸发后，进入一效蒸发、结晶系统，氯化钠晶体由出料泵打出，然后进入离心机上方旋液分离器。送至离心机脱水，母液回到一效强制循环系统。一效结晶器饱和上清液溢流至五效闪发降温结晶器经降温析出KCl，由出料泵打出，然后进入离心机上方旋液分离器。送至离心机脱水，母液回到五效强制循环系统。五效析钾上清液回流至四效。

2、蒸汽流程：蒸汽首先进入一效强制循环加热室，和物料热交换，加热后的物料进入一效气液分离器，产生二次蒸汽进入二效强制循环加热室，同样方式进入三效强制循环加热室，三效气液分离器产生的二次蒸汽进入四效，四效气液分离器产生的二次蒸汽进入冷凝器 。最后由真空泵排除系统。五效产生的二次蒸汽进入冷凝器 。最后由真空泵排除系统

3、冷凝水流程：一效至板式预热器和原料热交换后。送回锅炉回用。、二效、三效、四效加热室产生的冷凝水汇集到冷凝水罐，用冷凝水

泵送至洗料回用。

4、不凝性气体流程：各个加热室效体上下侧端都开有不凝性气体出口,蒸发中产生的不凝性气体经真空泵抽走并排出.（详见工艺流程图）

序号 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 处理量（t） 蒸发量（t/h） 原始物料 PH 值 原始物料密度 原始物料含CI/F 生蒸汽耗量（kg/h） 生蒸汽压力（MPa） 汽 耗 比 各效壳程温度（℃） 各效蒸发温度（℃ 表征传热温差（℃） 系统温差损失（℃） 加热面积（m2） 各效蒸发量（kg/h） 冷却水量（t/h） 冷却水温度（℃） 真 空 度（-MPa） 装机总功率（kw/h） 出 料 温 度（℃） 出 料 浓 度（%） 设备控制形式 设备占地尺寸(L×W×H) 一效 二效 三效 4.3t/h 3.5t/h 7 1.17 CI浓度mg/l F浓度mg/l 约 1.72t/h(沸点进料) ≥0.2 饱和生蒸汽 （0.4）t 汽/1t 水 115±2 汽相 100±2 液相 15 3 60 900 97±2 汽相 82±2 液相 15 3 50 800 150（循环使用） ≤30°C，水压：≥0.20MPa -0.01-0.09 ≤55 过饱和出料) DCS 79±2 汽相 64±2 液相 15 3 50 700 61±2 汽相 56±2 液相 15 3 50 600 23 24 设备报价(万元) 生产周期 大写： 合同生效 天交货，现场安装 天，调试5天。天达到正常运转 付款方式 合同签订预付合同总额%。提货前付合同总额%。 安装调试完毕，试车达到设计参数付合同额%，设备保质期一年。 五、设备的技术参数

技术方案内的参数为参考数据。以合同协议参数为准

六、产品配置清单：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 11 名称 一、五效循环泵 冷凝水泵 型号 Q=750m3/h H=3m Q=4m3/h H=32m 数量 2台 1台 1台 1台 1台 1台 2台 材质 2205 316L 2205 2205 2205 316L 2205 功率 18.5kw 3kw 15kw 15kw 15kw 4kw 5．5kw 4kw 价格（万元） 备注 二效循环泵 Q=500m3/h H=3m 三效循环泵 Q=500m3/h H=3m 四效循环泵 Q=500m3/h H=3m 进料泵 母液泵 真空泵 原液罐 离心机 冷凝水罐 Q=7m3/h H=32m Q=4m3/h H=40m 2BV5110 Q=165m3/h Φ1600*2000 p400 Φ400*1000 1台 316L 1台 1台 2台 1台 2205 2205 304 T10/316L 一效加热室 φ550*7000 列管φ32*1.5*6000 60㎡ 12 二效加热室 φ550*7000 列管φ32*1.5*6000 50㎡ 三效加热室 φ550*7000 列管φ32*1.5*6000 50㎡ 四效加热室 φ550*7000 列管φ32*1.5*6000 50㎡ 列管冷凝器 φ500*7000 列管φ25*1.5*6000 60㎡ 一效分离室 Φ1500*5500 1台 T2/316L 13 1台 T2/316L 14 1台 T2/316L 14 2台 304 15 1台 2205 16 二效分离室 Φ1500*5500 1台 2205 17 三效分离室 Φ1500*5500 1台 2205 18 四效分离室 Φ1500*5500 1台 2205 19 五效分离室 Φ2400*5500 1台 2205 20 21 19 20 21 22 23 24 板式预热器 5㎡ 板式预热器 15㎡ 钢架平台 二次蒸汽管 物料循环管 管道、阀门 配电柜 防腐保温 1台 1台 1套 1套 T2 T2 Q235 316L 316L 316L 七、设备制造标准

? 非标设备

1）GB151-1999《管壳式换热器》 2）JB/T4710-2005《钢制塔式容器》 3）JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》 4）JB/T4731-2005《钢制卧式容器》

5）HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》 6）HG20581-1998《钢制化工容器材料选用规定》 7）HG20582-1998《钢制化工容器强度计算规定》 8）HG20583-1998《钢制化工容器结构设计规定》 9）HG20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》 10）HG205920～20635-97《钢制管法兰、垫片、紧固件》 11）JB/T4736-2002《补强圈》

12）JB/T4712、4713、4724、4725-1992《容器支座》 13）JB/T4718～4720-92《管壳式换热器用垫片》 14）GB/T983-1995《不锈钢焊条》 15）GB/T5117-1995《碳钢焊条》 16）GB/T5118-1995《低合金钢焊条》

17）HG/T21514～21535-2005《钢制人孔和手孔》 18）HG21537.7～8-1995《搅拌传动装置》 19）HG21505-1992《组合式视镜》

20)HG/T21619～620-1986《视镜》、《带颈视镜》

21）HG20652-1998《塔器设计技术规定》 22）HG/T21618-1998《丝网除沫器》 23）HG/T21639-1980《塔顶吊柱》 24)HG/T21574-94《设备吊耳》 25)JB/T1205-2001《塔盘技术条件》

26)HG/T21512-95《梁型气体喷射式填料支承板》 27)GB/T13148-1991《不锈钢复合钢板焊接技术条件》 28)HG/T20678-2000《衬里钢壳设计技术规定》 29)GB/T12459-2005《钢制对焊无缝管件》 30)GB50316-2000《工业金属管道设计规范》 31)GB50264-97《工业设备及管道绝热工程设计规范》

? 机泵

1)API610《石油、化工和天然气工业用离心泵》 2)API682《离心泵和旋转泵的轴密封系统》

3)GB3215《炼油厂、化工及石油化工流程用离心泵通用技术条件》 4)GB3216《离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法》 5)GB/T5656《离心泵技术条件》 6)GB/T5659《多级离心泵技术条件》 7)HG20592B《钢制管法兰、垫片、紧固件》 8)GB/T3214《水泵流量的测定方法》

9)GB13006《离心泵、混流泵和轴流泵 汽蚀余量》 10)GB13007《离心泵 效率》

11)GB9239《刚性转子平衡品质许用不平衡的确定》 12)JB/T8097《泵的振动测量与评价方法》 13)JB/T8098《泵的噪声测量与评价方法》 14)JB/T4297 《泵产品涂漆技术条件》 15)JB/T6879《离心泵铸件过流部位尺寸公差》 16)GB2100《不锈耐酸钢铸件技术条件》

? 管道、管件阀门与法兰

1)GB/T8163-1999《输送流体用无缝钢管》 2)GB/T14976-2002《流体输送用不锈钢无缝钢管》 3)JB/T81-88《法兰、垫片、紧固件》 4)JB/T2769-2008《阀门零部件 螺纹法兰》

5)HG20553-1993《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系（公制II系列）》

? 电动机及电气设备

1)GB755-2000《旋转电机基本技术要求》 2)GB50054-1995《低压配电设计规范》

3)GB50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

? 仪表

1)GB50093-2002《工业自动化仪表工程施工及验收规范》2)HG/T20505-2000《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》 3)HG/T20507-2000《自动化仪表选型设计规定》 4)HG/T20511-2000《信号报警，安全连锁系统设计规定》

5)HG/T20512-2000《仪表配管配线设计规定》

6)HG/T20513-2000《仪表系统接地设计规定》7)HG/T21581-95《自控安装图册》

8)SH 3005-1999《石油化工自动化仪表选型设计规范》 9)SH/T 3018-2003《石油化工安全仪表系统设计规范》 10)SHJ19-90《石油化工企业仪表配管配线设计规范》 11)SHJ521-91《石油化工企业仪表工程施工技术规程》

? 保温

《GB50264-97工业设备及管道绝热工程设计规范》

八、蒸发器安装、调试、培训

? 现场安装

严格按照安装图纸进行施工，记录了施工过程的实施人、检查人，无论哪个环节出现问题，都可追溯责任者的责任。组织优秀的施工人员参加施工，选派技术素质好从事工程施工多年的工人参加施工。严把材料质量关：现场采购或汽运到现场的框架材料，必须具有合格证、质保书。总之，施工中不得使用任何不合格材料。 严格遵守公司的安全制度，确保安全文明施工。

? 试车调试

在工程安装完工后，对设备进行详细检查后，其后进行单机试车，然后以水代料试运转，正常后正式投料试车，进行72小时验收调试。

? 工人培训

应在试车调试前和调试中对相关人员（2-3人）进行技术培训(操作、

维修等)，并提供全套培训资料，培训应能使技术人员独立掌握蒸发系统操作技术，保证系统正常运行，并能较为熟练的排除蒸发系统的一般故障。

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