雙介質蒸髮結晶裝置及工藝的製作方法
2023-05-19 11:11:36 1
本發明涉及高鹽度廢水的處理技術領域，尤其涉及一種雙介質蒸髮結晶裝置及工藝。
背景技術：
蒸發器主要適用於有結晶體析出溶液的蒸發與結晶，廣泛應用於化工行業、金屬礦業的冶煉、大型鋼廠的酸洗廢液、電廠的溼法脫硫廢液處理等，蒸髮結晶技術是一項很成熟的技術，其相關的研究和應用均比較廣泛。目前，市面上的蒸發器主要有普通蒸發器、三效蒸發器、MVR蒸發器等，三效蒸發器和MVR蒸發器由於能夠將熱量充分利用，在市場上應用較多。
在常規的蒸發器中，一套蒸發器配備一套結晶器，蒸發介質只有一種。對於產生多種高鹽度廢水的企業，蒸發一種介質需要一套蒸髮結晶器。同時，在某些企業的生產工藝流程中，涉及到兩次甚至兩次以上的蒸發濃縮。在上述情況下，企業需要投資建設多套蒸發器與結晶器，以滿足生產的需要。
在農藥、印染、醫藥等行業中的高鹽度廢水資源化利用的過程中，需要對高鹽度廢水進行濃縮結晶，得到含有大量有機物的危廢鹽，危廢鹽經過一整套精製工藝後，再重新溶解蒸發，得到乾淨的、可資源化利用的工業鹽。在這個工藝中需要進行兩次蒸髮結晶。針對這種情況，現有的蒸髮結晶裝置的設計需要兩套蒸發器。
對於這種設計，存在很大的弊端。一方面，增加投資建設成本，增大設備的佔地面積；另一方面沒有將熱量資源充分利用，相對而言造成了熱量的浪費，增加了企業蒸髮結晶的運行成本。因此，在應用上不符合環保理念，其設計方案不夠優化。
專利CN 201420752788.7公開了一種進料方式、效數可變的多效蒸發實驗裝置，該裝置可以根據實際情況調節進料方式和多效蒸發的效數，但是，首先其主要是應用於實驗室，在實際企業生產中，擴大化的生產，裝置的組合和裝配很容易產生問題；於此同時，從該專利的裝置和工藝來看，裝置只是在進料位置上存在多種變化，對於單個裝置本身，其也在單個進料口進行進料，至少在物料流向上存在一定的改變，而且，對於多種不同的介質，其本身是不能進行同時進料和處理的，不能滿足多種介質的同時進料需求。
技術實現要素：
針對上述存在的問題，本發明目的在於提供一種結構簡單，方便節能，同時適用於兩種介質同時蒸髮結晶的裝置。
為了達到上述目的，本發明採用的技術方案如下：一種雙介質蒸髮結晶裝置，所述的雙介質蒸髮結晶裝置為多效蒸髮結晶裝置，所述的裝置包括蒸髮結晶器的第一效體，第二效體至第N效體，3≤N≤10，蒸髮結晶裝置的任意兩個效體上設有蒸發介質進料口，蒸髮結晶裝置的任意兩個效體上設有固體出料口，所述的蒸髮結晶器的第一效體，第二效體和第N效體共用一套蒸汽系統。
本發明所述的蒸髮結晶裝置的一個固體出料口連接稠厚器、固液分離裝置和乾燥裝置，蒸髮結晶裝置的另一固體出料口連接稠厚器、固液分離裝置、危廢鹽精製裝置和除雜裝置。
本發明所述的除雜裝置的出料口連接在蒸髮結晶裝置的任意一個原料介質進料口上。
本發明提供了一種用於雙介質蒸髮結晶工藝，該工藝包括如下步驟：
1）打開蒸汽管路，為蒸髮結晶器的第一效體，第二效體、第N效體供熱，其中兩個蒸發介質進料口分別設置在第A效體和第B效體，兩個固體出料口分別設置在第C效體和第D效體，其中1≤A、B、C、D≤N；
2）將企業生產的高鹽度、高有機物廢水經進料口通入蒸髮結晶器的第A效體，依次經過A-C之間的效體濃縮，在第C效體的固體物料出口上得到固液混合物，經過稠厚器和固液分離裝置處理後，得到有害有機物含量較高的危廢鹽；
3）將步驟2）中得到的危廢鹽經過危廢鹽精製裝置，得到有機物含量不超過20ppm的精製鹽；
4）將步驟3）中得到的精製鹽重新溶解，經過除雜裝置除去危廢鹽中的炭渣和雜質離子，得到乾淨的鹽溶液；
5）將步驟4）中得到的乾淨的鹽溶液通過另一個蒸發介質進料口通入第B效體中蒸發濃縮，經B-D之間的效體濃縮後，從第D效體的固體物料出口上得到的固液混合物通入到稠厚器中，再經過沉澱、固液分離、乾燥後，得到乾淨的、可資源化利用的工業鹽。
本發明所述的步驟2）、5）中的固液分離採用離心的形式進行固液分離。
本發明所述的步驟3）中的有機物分離裝置中採用一級乾燥、二級熱脫附和（或）三級煅燒的工藝進行危廢鹽的精製。工藝中鹽精製工藝能有效去除危廢鹽中的有機物。危廢鹽中主要含有大量有毒有害的有機物及雜質離子。在危廢鹽精製工藝中，其經過一級乾燥後，可去除危廢鹽中的水分，增加鹽的流動性，避免板結現象的產生；在經過二級熱脫附後可去除大部分有機物；經過三級煅燒後，可去除熱脫附不能去掉的有機物。最終，危廢鹽中有機物含量達到工業用鹽的標準。在精製工藝中，溫度逐級升高，熱量充分利用，如果在熱脫附之後能達到相應的標準，可去掉高溫煅燒工藝，如果熱脫附之後不能達標，也可減少高溫煅燒的運行成本，節約資源，減少設備的負荷
本發明所述的步驟4）中的除雜裝置中採用下述處理方法的一種或幾種：過濾、鎂鹽沉澱法、樹脂吸附法、鹼沉澱法、硫化物沉澱法和折點氯化法精製危廢鹽。除雜工藝中，能有效去除炭渣、磷、氨氮、鈣鎂、重金屬離子。在重新溶解的鹽溶液中，如果沒有去除雜質離子，這些離子會隨著蒸髮結晶進入到工業鹽中，造成鹽的純度下降。因此，在此階段將雜質離子去除可有效提高鹽的純度，加強其資源化利用的程度與途徑，提高鹽的經濟附加值。
本發明的優點在於：本發明的蒸髮結晶工藝設計巧妙，節省一套蒸髮結晶設備。在本工藝流程中，理論上是需要兩套蒸髮結晶裝置的，即危廢鹽蒸髮結晶裝置、工業鹽精製蒸髮結晶裝置。但是，通過本發明專利通過巧妙的設計，將工業鹽精製結晶放在一號蒸發器中，利用其產生的蒸汽熱量通入到危廢鹽結晶的二效蒸發器中。這個設計不僅可以節約一套蒸髮結晶裝置，還可以避免工業鹽精製結晶的汙染，在完全滿足蒸發要求的同時，減少企業的設備投資成本。
蒸發的介質為雙介質，具有兩套結晶分離裝置。本發明專利中，蒸發介質不同，在一號蒸髮結晶器中的介質是精製鹽除雜後的鹽溶液，結晶分離出來的固體是可直接資源化利用的工業用鹽；在三效蒸髮結晶器中的介質是高鹽度、高有機物廢水，結晶分離出來的固體是含有有害有機物的危廢鹽。在整套蒸發裝置中，蒸汽熱量資源充分利用，兩種蒸法介質的結晶互不影響。
附圖說明
圖1為本發明的裝置和工藝流程簡圖。
具體實施方式
下面結合附圖說明和具體實施方式對本發明作進一步詳細的描述。
實施例1：如圖1所示：本次實驗中主要採用農藥廠產生的高含鹽、高有機物廢水，其中廢水的含鹽量為10%，有機物的濃度為11053mg/L。本此實驗的目的是將高鹽度、高有機物廢水直接轉化為可以資源化利用的工業用鹽，同時解決廢水問題和固體廢棄物的問題。
在雙介質蒸髮結晶裝置中，蒸髮結晶器有三個效體，分別為第一效體、第二效體和第三效體。第一效體和第二效體上設置有蒸發介質進料口，第一效體和第三效體上設置有固體出料口。其中，第一效體上的固體出料口依次連接稠厚器、離心分離裝置、乾燥裝置；第三效體上的固體出料口依次連接稠厚器、固液分離裝置、危廢鹽精製裝置、除雜裝置。
採用本套裝對廢水進行處理工藝的具體的操作步驟如下：
1）打開蒸汽管路，為蒸髮結晶器的第一效體，第二效體、第三效體供熱；
2）將企業生產的高鹽度、高有機物廢水經進料口通入蒸髮結晶器的第二效體，依次經過第二效體和第三效體的濃縮，在第三效體上的固體物料出口上得到固液混合物，經過稠厚器和離心分離裝置處理後，得到含有有害有機物的危廢鹽；
3）將步驟2）中得到的危廢鹽經過危廢鹽精製裝置，危廢鹽精製裝置包括一級乾燥、二級熱脫附、三級煅燒裝置，其中一級乾燥的溫度為150度，停留時間為40min，二級熱脫附的溫度為350度，停留時間為60min，三級煅燒的溫度為500度，停留時間為40min，最終得到有機物含量為8ppm的精製鹽；
4）將步驟5）中得到的精製鹽重新溶解，經過除雜裝置除去危廢鹽中的炭渣和雜質離子，得到乾淨的鹽溶液。其中，首先採用過濾的方法出去炭渣，其次採用鎂鹽沉澱的方法出去磷，再次採用鹼沉澱法去除重金屬元素及鈣鎂，最後再用折點氯化的方法出去氨氮。
5）將步驟4）中得到的乾淨的鹽溶液通過第一效體上的蒸發介質進料口進入到第一效體中蒸發濃縮，從第一效體上的固體出料口得到的固液混合物通入到稠厚器中，再通離心分離裝置、乾燥裝置，得到乾淨的、可資源化利用的工業鹽。
蒸髮結晶器第一效體、第二效體、第三效體的運行參數如表1所示。
表1蒸髮結晶器各個效體的運行參數明細
經過處理後得到的乾淨的工業鹽的純度指標如表2所示。
表2精製工業鹽的純度分析
。
實施例2：本次實驗中主要採用農藥廠產生的高含鹽、高有機物廢水，其中廢水的含鹽量為10%，有機物的濃度為11053mg/L。本此實驗的目的是將高鹽度、高有機物廢水直接轉化為可以資源化利用的工業用鹽，同時解決廢水問題和固體廢棄物的問題。
在雙介質蒸髮結晶裝置中，蒸髮結晶器有五個效體，分別為第一效體、第二效體、第三效體、第四效體和第五效體。第一效體和第三效體上設置有蒸發介質進料口，第二效體和第五效體上設置有固體出料口。其中，第二效體上的固體出料口依次連接稠厚器、離心分離裝置、乾燥裝置；第五效體上的固體出料口依次連接稠厚器、固液分離裝置、危廢鹽精製裝置、除雜裝置。
採用本套裝對廢水進行處理工藝的具體的操作步驟如下：
1）打開蒸汽管路，為蒸髮結晶器的第一效體、第二效體、第三效體、第四效體和第五效體供熱；
2）將企業生產的高鹽度、高有機物廢水經進料口通入蒸髮結晶器的第三效體，依次經過第三效體、第四效體和第五效體的濃縮，在第五效體上的固體物料出口上得到固液混合物，經過稠厚器和離心分離裝置處理後，得到含有有害有機物的危廢鹽；
3）將步驟2）中得到的危廢鹽經過危廢鹽精製裝置，危廢鹽精製裝置包括一級乾燥、二級熱脫附、三級煅燒裝置，其中一級乾燥的溫度為150度，停留時間為40min，二級熱脫附的溫度為350度，停留時間為40min，三級煅燒的溫度為500度，停留時間為30min，最終得到有機物含量為9ppm的精製鹽；
4）將步驟5）中得到的精製鹽重新溶解，經過除雜裝置除去危廢鹽中的炭渣和雜質離子，得到乾淨的鹽溶液。其中，首先採用過濾的方法出去炭渣，其次採用鎂鹽沉澱的方法出去磷，再次採用鹼沉澱法去除重金屬元素及鈣鎂，最後再用折點氯化的方法出去氨氮。
5）將步驟4）中得到的乾淨的鹽溶液通過第一效體上的蒸發介質進料口進入到第一效體中蒸發濃縮，經過第一效體和第二效體的蒸發濃縮，從第二效體上的固體出料口得到的固液混合物通入到稠厚器中，再通離心分離裝置、乾燥裝置，得到乾淨的、可資源化利用的工業鹽。
蒸髮結晶器各個效體的運行參數如表3所示。
表3蒸髮結晶器各個效體的運行參數明細
經過處理後得到的乾淨的工業鹽的純度指標如表4所示。
表4精製工業鹽的純度分析
。
實施例3：本次實驗中主要採用醫藥公司產生的高含鹽、高有機物廢水，其中廢水的含鹽量為13%，有機物的濃度為18755mg/L。本此實驗的目的是將高鹽度、高有機物廢水直接轉化為可以資源化利用的工業用鹽，同時解決廢水問題和固體廢棄物的問題。
在雙介質蒸髮結晶裝置中，蒸髮結晶器有七個效體，分別為第一效體、第二效體、第三效體、第四效體、第五效體、第六效體和第七效體。第三效體和第七效體上設置有蒸發介質進料口，第一效體和第四效體上設置有固體出料口。其中，第四效體上的固體出料口依次連接稠厚器、離心分離裝置、乾燥裝置；第一效體上的固體出料口依次連接稠厚器、固液分離裝置、危廢鹽精製裝置、除雜裝置。
採用本套裝對廢水進行處理工藝的具體的操作步驟如下：
1）打開蒸汽管路，為蒸髮結晶器的第一效體、第二效體、第三效體、第四效體、第五效體、第六效體和第七效體供熱；
2）將企業生產的高鹽度、高有機物廢水經進料口通入蒸髮結晶器的第三效體，依次經過第三效體、第二效體和第一效體的濃縮，在第一效體上的固體物料出口上得到固液混合物，經過稠厚器和離心分離裝置處理後，得到含有有害有機物的危廢鹽；
3）將步驟2）中得到的危廢鹽經過危廢鹽精製裝置，危廢鹽精製裝置包括一級乾燥、二級熱脫附、三級煅燒裝置，其中一級乾燥的溫度為200度，停留時間為30min，二級熱脫附的溫度為400度，停留時間為50min，三級煅燒的溫度為500度，停留時間為50min，最終得到有機物含量為7ppm的精製鹽；
4）將步驟5）中得到的精製鹽重新溶解，經過除雜裝置除去危廢鹽中的炭渣和雜質離子，得到乾淨的鹽溶液。其中，首先採用過濾的方法出去炭渣，其次採用鎂鹽沉澱的方法出去磷，再次採用鹼沉澱法去除重金屬元素及鈣鎂，最後再用折點氯化的方法出去氨氮。
5）將步驟4）中得到的乾淨的鹽溶液通過第七效體上的蒸發介質進料口進入到第七效體中蒸發濃縮，經過第七效體、第六效體、第五效體和第四效體的蒸發濃縮，從第四效體上的固體出料口得到的固液混合物通入到稠厚器中，再通離心分離裝置、乾燥裝置，得到乾淨的、可資源化利用的工業鹽。
蒸髮結晶器各個效體的運行參數如表5所示。
表5蒸髮結晶器各個效體運行參數明細
經過處理後得到的乾淨的工業鹽的純度指標如表6所示。
表6精製工業鹽的純度分析
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需要說明的是，上述僅僅是本發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的保護範圍，在上述實施例的基礎上所做出的任意組合或等同變換均屬於本發明的保護範圍。