抗液位幹擾結晶器、蒸髮結晶系統及工業廢鹼液處理系統的製作方法
2023-05-19 00:13:41
本實用新型涉及工業廢鹼液處理領域，尤其是涉及一種抗液位幹擾結晶器、蒸髮結晶系統及工業廢鹼液處理系統。
背景技術：
隨著國家對環境保護的更加重視，開始對排放總量進行控制，一般的汙水通過生物、化學等處理技術可以滿足達標排放。但是，對於石油化工、電力等國家支柱產業產生的大量高含鹽廢鹼液通過化學、膜、反滲透等傳統手段只能回收部分的廢水，剩下經過濃縮的一部分高濃度含鹽廢水到目前為止不能得到有效處理，有的通過曝曬池儲存起來，如遇到山洪、地質等災害，高濃度含鹽廢水一旦洩漏，將汙染地表、地下水系，貽害無窮。因此，含鹽廢鹼液的處理已成為我國水資源與環境問題面臨的一個重大難題。
MVR是機械式蒸汽再壓縮技術(mechanical vapor recompression)的簡稱，是利用蒸發系統自身產生的二次蒸汽及其能量，經蒸汽壓縮機壓縮做功，提升二次蒸汽的熱能，如此循環向蒸發系統供熱，從而減少對外界能源的需求的一項節能技術。鑑於目前MVR技術的快速發展，應用該技術處理廢鹼液的問題也是人們一直在研究的課題。
另外，MVR蒸髮結晶系統中的結晶器中液面由於水量波動性，導致該結晶器中的液位難以準確獲取，為系統監控帶來不便，影響到該裝置的長周期穩定運行。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種抗液位幹擾結晶器、蒸髮結晶系統及工業廢鹼液處理系統，以解決現有技術中存在的抗液位幹擾結晶器內液面波動，影響液位檢測的準確性的問題，以及現有技術不能對廢鹼液進行有效處理，以達到冷卻回用水國家標準，對其中的鹽分Na2SO4結晶進行資源回收利用的問題。
本實用新型提供的抗液位幹擾結晶器，包括筒體和連通器；所述連通器的上埠與所述筒體的筒壁靠近上部位置相連通，所述連通器的下埠與所述筒體的筒壁靠近下部位置相連通，所述筒體中的液體能夠進入所述連通器，使連通器中的液位與筒體中的液位相貫通，以通過雷達探測器精確探測連通器中的液位而避免受到抗液位幹擾結晶器筒體內液體波動對液位檢測造成幹擾。
進一步的，所述連通器包括橫管、豎管和彎折管，所述豎管的兩端分別連通橫管及彎折管；
所述橫管用於與所述筒體的筒壁靠近上部位置相連通，
所述彎折管用於與所述筒體的筒壁靠近下部位置相連通。
進一步的，所述連通器為金屬材質。
本實用新型提供的一種蒸髮結晶系統，包括：預熱系統、強制循環蒸髮結晶系統和蒸汽循環系統；
所述預熱系統包括相連通的進料泵和換熱器；
所述強制循環蒸髮結晶系統包括強制循環加熱器、母液罐和母液回流泵以及如上所述的抗液位幹擾結晶器；所述抗液位幹擾結晶器採用強制循環結晶器，
所述強制循環加熱器與抗液位幹擾結晶器連通，所述抗液位幹擾結晶器出料口與稠厚器連通，所述稠厚器出料口與分離機連通；
所述母液回流泵入口與分離機連通，母液回流泵出口通過管道與強制循環加熱器連通，所述換熱器的排料口與抗液位幹擾結晶器相連通；
所述蒸汽循環系統包括蒸汽壓縮機以及驅動所述蒸汽壓縮機的驅動電機；
所述蒸汽壓縮機分別與抗液位幹擾結晶器和強制循環加熱器連通。
進一步的，所述換熱器包括相連通的一級換熱器和二級換熱器，所述二級換熱器與抗液位幹擾結晶器連通；
所述一級換熱器為不凝氣體換熱器，所述二級換熱器為蒸汽冷凝水換熱器；所述廢鹼液通過與不凝氣體換熱器換熱，溫度由25℃升至32℃，然後廢鹼液通過與蒸汽冷凝水換熱器換熱，溫度由32℃升至88℃，以達到抗液位幹擾結晶器設定的溫度。
進一步的，抗液位幹擾結晶器產生二次蒸汽通過管道進入蒸汽壓縮機中，所述蒸汽壓縮機對二次蒸汽做功，使其的溫度由85℃提升到101℃，然後循環輸送至強制循環加熱器，以實現二次蒸汽的潛熱的循環利用，最後使二次蒸汽冷凝變成101℃的冷凝水，將冷凝水通過管道輸入至二級換熱器中。
進一步的，88℃的廢鹼液連續進入抗液位幹擾結晶器內進行閃蒸，過飽和的硫酸鈉在抗液位幹擾結晶器被析出，通過控制被析出結晶的沉降時間和路徑，使晶體在抗液位幹擾結晶器內生長，顆粒較大的結晶進入淘洗腿，利用密度計檢測到滿足出料條件時，依次進入稠厚器、離心機，離心機高速旋轉將晶體分離出來，得到5％含水率的無水硫酸鈉晶體；
離心機出來的母液進入母液罐，由母液回流泵通過管道將母液輸送至抗液位幹擾結晶器繼續蒸髮結晶。
本實用新型提供的一種工業廢鹼液處理系統，包括相連通的預處理系統、如上所述的蒸髮結晶系統、稠厚器及分離機；
所述預處理系統用以降低廢鹼液中COD值至200ppm以下，並且，將廢鹼液的濁度降到10以下，以達到蒸髮結晶系統處理需求；
所述蒸髮結晶系統用以對所述廢鹼液進行蒸髮結晶，以析出硫酸鈉晶體；
所述稠厚器及分離機用以將晶體從混合料液中分離出來，得到無水硫酸鈉晶體；並且，將離心出的母液輸送至蒸髮結晶系統繼續蒸髮結晶。
進一步的，所述預處理系統包括廢鹼液儲存管路、進料泵、反應罐、酸液罐、鹼液罐、催化劑及氧化劑罐、過濾器、淨化水箱；
所述進料泵分別通過管道與廢鹼液儲存管路和反應罐連通，所述進料泵用以將廢鹼液通過管道輸送至反應罐內；
所述酸液罐用以將酸液通過加藥泵輸送至廢鹼液儲存管路中與廢鹼液混合，以調節廢鹼液的酸鹼度；
所述催化劑及氧化劑罐通過加藥泵與反應罐通過管道連通，用以使廢鹼液與催化劑及氧化劑在酸性環境下進行氧化反應；
所述反應罐的出口通過輸料泵及管道與過濾器連通，用以降低廢鹼液的COD值及濁度；
所述鹼液罐通過加藥泵及管道與反應罐的出口和輸料泵之間的管道相連通，用以調節反應罐輸出的廢鹼液的酸鹼度；
所述過濾器通過輸料泵與淨化水水箱連通淨化水水箱的出水口通過管道與換熱器相連通。
進一步的，所述鹼液罐通過加藥泵及管道與反應罐的出口和輸料泵之間的管道相連通，用以調節反應罐輸出的廢鹼液的酸鹼度至8。
本實用新型提供的抗液位幹擾結晶器，其中的連通器和筒體相連通，連通器中的液位與抗液位幹擾結晶器筒體中的液位相貫通，利用雷達探測器能夠便捷、精確地探測連通器中的液位，進而獲得抗液位幹擾結晶器中的液位數據，為系統監控帶來便利，保障裝置的長周期穩定運行。避免了抗液位幹擾結晶器中由於水量波動性，使抗液位幹擾結晶器中的液位難以準確獲取的缺陷。
本實用新型提供的蒸髮結晶系統中應用有上述抗液位幹擾結晶器，除具有抗液位幹擾結晶器的優點外，在蒸發階段該系統能夠處於熱平衡狀態，不需要補充額外的鮮蒸汽，該系統本身產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮增溫後的熱焓能夠滿足系統進料、出料和冷凝水等的換熱平衡。
蒸髮結晶系統的運行成本比三效蒸發器節能50％左右，該系統採用了系統內熱能回收利用和反向循環方式，使該系統具有較好的節能效果。
本實用新型提供的工業廢鹼液處理系統，該系統包括預處理系統、蒸髮結晶系統、稠厚器及分離機；預處理系統用以降低廢鹼液中COD值及濁度，採用先進的催化氧化預處理技術，降低廢鹼液的COD對後續工藝的影響，提高廢鹼液中硫酸鈉的純度。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例提供的抗液位幹擾結晶器的結構示意圖；
圖2為本實用新型實施例提供的蒸髮結晶系統的流程圖；
圖3為本實用新型實施例提供的工業廢鹼液處理系統的流程圖；
圖4為本實用新型實施例提供的工業廢鹼液處理系統的預處理系統流程圖；
圖5為本實用新型實施例提供的工業廢鹼液處理系統的預處理系統的結構示意圖。
圖標：1-筒體，2-連通器，21-橫管，22-豎管，23-彎折管，3-雷達探測器。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
請參照圖1，本實用新型提供的一種抗液位幹擾結晶器，該抗液位幹擾結晶器優選採用強制循環結晶器，該抗液位幹擾結晶器包括筒體1和連通器2。
所述連通器2的上埠與所述筒體1的筒壁靠近上部位置相連通，所述連通器2的下埠與所述筒體1的筒壁靠近下部位置相連通，以使抗液位幹擾結晶器筒體1的液體能夠進入所述連通器2，使連通器2中的液位與筒體1中的液位相貫通，以通過雷達探測器3精確探測連通器2中的液位而避免受到抗液位幹擾結晶器筒體內液體波動對液位檢測造成幹擾。
優選地，所述連通器包括金屬材質的橫管21、豎管22和彎折管23，所述豎管22的兩端分別連通橫管21及彎折管22；
所述橫管21用於與所述筒體1的筒壁靠近上部位置相連通，
所述彎折管23用於與所述筒體1的筒壁靠近下部位置相連通，彎折管23與豎管22之間的角度為120左右，一方面起到防止液體內雜質積留的作用。
本實用新型提供的抗液位幹擾結晶器，其中的連通器和筒體相連通，連通器中的液位與抗液位幹擾結晶器筒體中的液位相貫通，利用雷達探測器能夠便捷、精確地探測連通器中的液位，進而獲得抗液位幹擾結晶器中的液位數據，為系統監控帶來便利，保障裝置的長周期穩定運行。避免了抗液位幹擾結晶器中由於水量波動性，使抗液位幹擾結晶器中的液位難以準確獲取的缺陷。
下面列表為在石油裂解工段產生高鹽難降解廢鹼液的檢測表：
表1—1
通過上述列錶針對廢鹼液的水質全分析數據，可知：
陽離子
陽離子以Na+為主，平均值為5.8×104mg/L，佔總陽離子的99.99％，而其他陽離子僅<0.01％；
陰離子
陰離子以SO42-為主，平均值為14.24×104mg/L,佔總陰離子的99.99％，而其他陰離子如NO2-、NO3-、SO32-、S2O32-、Cl-等僅100度，這說明廢鹼液渾濁，懸浮物和膠體物較多。
溶解氧
溶解氧值的變化範圍為4.35-4.5×103mg/L，說明經溼式氧化過程中，廢鹼液中溶解了大量氧氣，其中硫化物值又較高，證明溶解氧氧化效率不高。
通過對廢鹼液水質數據分析研究後，得出如下結論：
廢鹼液水質成分比較複雜。但主要以硫酸鈉為主，因此，回收NaSO4鹽實現資源化是可以實現的；
COD值較高，它會直接影響後續蒸髮結晶系統的長時間穩定運行和工業硫酸鈉晶體的純度。因此，廢鹼液在進行MVR蒸髮結晶工藝之前，必須進行預處理，選用有效的處理工藝降低其COD值和濁度。
濁度值>100，必須在進入蒸髮結晶系統之前使之達到小於10。
請參照圖2，本實施例中提供的蒸髮結晶系統，採用MVR蒸髮結晶系統，該系統包括：預熱系統、強制循環蒸髮結晶系統和蒸汽循環系統；
所述預熱系統包括相連通的進料泵和換熱器；
所述強制循環蒸髮結晶系統包括依次通過管道連通的強制循環加熱器、母液罐和母液回流泵和上述的抗液位幹擾結晶器(圖示為蒸髮結晶器)；
所述母液回流泵入口與分離機連通，母液回流泵出口通過管道與強制循環加熱器連通，所述換熱器的排料口與抗液位幹擾結晶器相連通；
所述蒸汽循環系統包括蒸汽壓縮機以及驅動所述蒸汽壓縮機的驅動電機；
所述蒸汽壓縮機分別與抗液位幹擾結晶器和強制循環加熱器連通。
優選地，本實施例中的換熱器包括相連通的一級換熱器和二級換熱器，所述二級換熱器與抗液位幹擾結晶器連通；
所述一級換熱器為不凝氣體換熱器，所述二級換熱器為蒸汽冷凝水換熱器。原料液在進入抗液位幹擾結晶器之前，其溫度要求達到設定的蒸發溫度，因此必須對進料液進行預熱。為了充分利用系統的熱能，所述廢鹼液通過與不凝氣體換熱器換熱，溫度由25℃升至32℃，然後廢鹼液通過與蒸汽冷凝水換熱器換熱，溫度由32℃升至88℃，以達到抗液位幹擾結晶器設定的溫度。
優選地，
考慮到蒸發效率和防止鈣鎂離子在蒸發管內易結垢的因素，設計蒸汽壓縮機的蒸發溫度為85度。這樣可以延緩鈣結垢的周期。本系統蒸發溫度為85℃，廢液沸點升高值約為9℃，設計總處理量為8噸/小時。綜合考慮投資和運營成本，採用國產離心式蒸汽壓縮機，蒸汽壓縮機溫升選擇16℃，提供約7℃左右的有效溫差。
抗液位幹擾結晶器產生二次蒸汽通過管道進入蒸汽壓縮機中，所述蒸汽壓縮機對二次蒸汽做功，使其的溫度由85℃提升到101℃，然後循環輸送至強制循環加熱器，以實現二次蒸汽的潛熱的循環利用，最後使二次蒸汽冷凝變成101℃冷凝水，將冷凝水通過管道輸入至二級換熱器中。
由於蒸汽壓縮機的出口為過熱蒸汽，通過在壓縮機出口噴注去離子水，降低壓縮機出口溫度，最終得到飽和蒸汽。
88℃的廢鹼液連續進入抗液位幹擾結晶器內進行閃蒸，過飽和的硫酸鈉在抗液位幹擾結晶器被析出，通過控制被析出結晶的沉降時間和路徑，使晶體在抗液位幹擾結晶器內生長，顆粒較大的結晶進入淘洗腿，利用密度計檢測到滿足出料條件時，依次進入稠厚器、離心機，離心機高速旋轉將晶體分離出來，得到5％含水率的無水硫酸鈉晶體；
離心機出來的母液進入母液罐，由母液回流泵通過管道將母液輸送至抗液位幹擾結晶器繼續蒸髮結晶。
本實用新型提供的蒸髮結晶系統在蒸發階段系統處於熱平衡狀態，不需要補充額外的鮮蒸汽，系統本身產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮增溫後的熱焓能夠滿足系統進料、出料和冷凝水等的換熱平衡。
蒸髮結晶系統的運行成本比三效蒸發器節能50％左右。該系統採用了系統內熱能回收利用和反向循環抗液位幹擾結晶器，使該系統具有較好的節能效果。
考慮到進入到蒸髮結晶系統中的廢鹼液的COD值以及濁度需要降低，請參照圖3到圖5，本實用新型還提供了一種工業廢鹼液處理系統，該系統包括預處理系統、上述的蒸髮結晶系統、稠厚器及分離機；
所述預處理系統用以降低廢鹼液中COD值至200ppm以下，並且，將廢鹼液的濁度降到10以下，以達到蒸髮結晶系統處理需求。
所述蒸髮結晶系統用以對所述廢鹼液進行蒸髮結晶，以析出硫酸鈉晶體；
請參照圖5，本實施中的預處理系統包括廢鹼液儲存管路、進料泵、反應罐、酸液罐、鹼液罐、催化劑及氧化劑罐、過濾器、淨化水箱；
所述進料泵分別通過管道與廢鹼液儲存管路和反應罐連通，所述進料泵用以將廢鹼液通過管道輸送至反應罐內；
所述酸液罐用以將酸液通過加藥泵輸送至廢鹼液儲存管路中與廢鹼液混合，以調節廢鹼液的酸鹼度到3.5；
所述催化劑及氧化劑罐通過加藥泵與反應罐通過管道連通，用以使廢鹼液與催化劑及氧化劑在酸性環境下進行氧化反應；
所述反應罐的出口通過輸料泵及管道與過濾器連通，用以將廢鹼液的COD值降低至200ppm以下，濁度降到10以下；
所述鹼液罐通過加藥泵及管道與反應罐的出口和輸料泵之間的管道相連通，用以調節反應罐輸出的廢鹼液的酸鹼度至8；調節酸鹼度的目的是考慮到進入MVR蒸髮結晶工藝對Ph值的需要。
所述過濾器通過輸料泵與淨化水水箱連通。
過濾器採用的填料，將對料液中的COD進行吸附，可以再降低COD至200ppm以下，同時也使濁度降到10以下。
本實用新型提供的一種工業廢鹼液處理系統，該系統包括預處理系統和蒸髮結晶系統、稠厚器及分離機；
所述預處理系統用以降低廢鹼液中COD值，並且，將廢鹼液的濁度降到10以下，以達到蒸髮結晶系統處理需求，通過蒸髮結晶系統對廢鹼液蒸髮結晶，提高回收廢鹼液中硫酸鈉的純度；同時冷卻回用水達到國家標準；
蒸髮結晶系統用以對所述廢鹼液進行蒸髮結晶，降低了運行成本。
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的範圍。