化肥厂含盐废水蒸发结晶处理工艺

　　随着我国社会经济的飞速发展，人民物质生活水平越来越高，人们对于环境的保护意识也在逐渐增强，同时国家对于化肥企业的环保监察力度和处罚也越来越严。为了保护我们的生存环境，让化肥企业环保达标，既可以保证生产，又可以降低用水成本，对于化肥企业生产过程产生的含盐废水进行处理就显得意义重大。

　　一、项目概况

　　本项目为某化肥厂的废水处理项目，设计废水处理量为7m3/h，要求装置的运行能力可以适应40%-120%的进料量变化。

　　浓盐水的成分如表1所示。

　　通过上表可以看出，废水中阴离子氯离子，阳离子根据客户提供的为钠离子，根据分子量计算可知废水中的氯化钠含量约为2.1%，浓度低，考虑采用先浓缩后结晶工艺。表中显示废水中阳离子还含有钙离子，在工艺设计时要考虑设备结垢影响。另废水中还会存在其它无机盐成分，为了保证出盐成分符合工业标准，需要在工艺设计中需要着重考虑。

　　二、蒸发结晶工艺

　　通过对浓盐水的成分进行分析，决定�用先将浓盐水进行浓缩，将废水中的含盐量提高，然后进入末效结晶系统，继续蒸发浓缩至饱和浓度，进入分离系统和包装系统。工艺流程框图如图1所示。

　　从工艺流程框图中可以看出，工艺流程为：进料池〜预热器〜效蒸发〜二效蒸发〜三效结晶〜增稠器〜离心机〜包装机。

　　装置的材料选择至关重要，直接影响装置的使用年限和可靠性。考虑到原料中氯离子对于不锈钢的腐蚀严重，本装置的蒸发器板片和蒸发器换热管选用TA1材质，其它的设备、管道、阀门等选用2205材质。

　　2.1 装置工艺说明

　　装置的热源为蒸汽，物料首先经过预热器，将物料温度提升至设计温度，进入一效蒸发器，一效蒸发器的热源为蒸汽，对一效物料进行加热，物料在一效分离器内进行汽液分离，产生二次蒸汽,进入二效蒸发器作为热源加热二效物料，物料在二效分离器内进行汽液分离，产生二次蒸汽，进入三效结晶蒸发器作为热源加热物料，物料在结晶器内进行汽液分离，产生二次蒸汽进入冷凝器冷却。各效产生的冷凝水混合后进入预热器，对物料进行预热，大大降低了预热蒸汽用量。

　　本装置采用一效、二效板式蒸发器，三效管式蒸发器的管板结合的工艺形式，前期物料浓度低，采用板式蒸发器，可以利用板式蒸发器的高传热效率，快速将物料含盐量提升。物料浓度提升，堵塞蒸发器可能性增加，因此三效结晶选用管式蒸发器，同时增加大流量强制循环泵，使管式蒸发器中的物料流速达到2m/s以上，大大提升了传热效率。由于换热管内物料流速高，对于管内结晶的盐附着物也起到了一种冲刷作用，大大降低了管式蒸发器换热管的结垢。

　　装置在各效分离器二次汽出口均增加一个二次分离器，并在分离器顶部增加丝网除沫器和清洗喷头，大大提升了汽液分离率，杜绝了雾沫夹带现象的产生，二次冷凝水的回水标准远高于业主要求，可直接用于下一工艺段用水。

　　装置设置了一台带搅拌的增稠器，可容纳物料量为5m3,在三效结晶器中物料达到饱和浓度时，可将物料打入增稠器中进行搅拌，在搅拌降温过程中，结晶盐逐渐增长，达到出料离心要求。此种工艺降低了结晶器中存储物料的浓度，将其晶体生长过程转移，降低了结晶器和蒸发器的结垢和阻塞可能性。

　　2.2 装置物料工艺流程

　　装置物料储存在装置下方的原料池中，进过自吸泵将物料打入一级预热器，在一级预热器中经过预热后进入二级预热器，由蒸汽加热后进入一效蒸发器，一效蒸发器是板式升膜蒸发器，物料经过加热后进入一效分离器，物料沸腾，一次浓缩液体从一效分离器底部进入一效物料循环泵，进行自循环和出料进入二效蒸发器。二效蒸发器同样采用板式升膜蒸发器，物料在二效蒸发器中完成和一效相同的加热过程，进入二效分离器中进行沸腾汽液分离，二次浓缩的物料由二效分离器底部进入二效物料循环泵，自循环同时往三效结晶进料。物料在三效管式蒸发器内加热，加热后的物料进入三效结晶器内沸腾汽液分离，进行物料浓缩。三效结晶设置大流量轴流泵，进行强制循环，使物料不断蒸发浓缩，直至达到饱和浓度。物料达到饱和浓度或高于饱和浓度时，开启结晶出料泵，将物料打到搅拌增稠器中进行，物料晶体在增稠器中进一步生长后，进入离心机进行固液分离，分离出的母液打回三效结晶器继续蒸发结晶，固体进入自动包装机，打包外卖。

　　2.3 装置蒸汽工艺流程

　　装置热源为厂区提供的蒸汽，初始蒸汽压力为1.3MPa,经过装置前置的蒸汽减压阀后，蒸汽压力降至0.5MPao蒸汽分两路，一路进入预热器，作为预热器热源对物料就行预热，一路进入一效蒸发器，加热一效物料，一效分离器产生的二次蒸汽进入二效蒸发器，加热二效物料，二效分离器产生的二次蒸汽进入结晶换热器，加热三效物料至饱和浓度。结晶器产生的二次蒸汽进入冷凝器，冷却成冷凝水外排。

　　2.4 装置冷凝水工艺流程

　　一效蒸发器的热源为锅炉过来的蒸汽，其冷凝水温度高且纯净，进过一级预热器的二段后，由泵送回锅炉重新利用。二效蒸发器、三效结晶器和冷凝器产生的冷凝水，经过汇合后进入一级预热器的一段，进行余热回收，后汇入冷凝水罐由冷凝水泵外送至其它工艺段使用，做到冷凝水的回收利用。二效和三效冷凝水由一个冷凝水罐进行收集，冷凝水进入冷凝水罐前都有一段U型管，其作用是进行动态液封，保证系统内的真空不被打破。

　　三、主要配套设备

　　3.1 蒸发器

　　a、一效蒸发器采用板式升膜蒸发器，板片材质TA1,板片采用人字形波纹，物料在流道内产生剧烈湍流，传热效率。

　　b、二效蒸发器采用板式升膜蒸发器，板片材质TA1,板片采用人字形波纹，物料在流道内产生剧烈湍流，传热效率。

　　c、三效蒸发器采用管式蒸发器，换热管材质TA1,换热管直径038nun,管式蒸发器蒸汽采用分布装置和折流板，使蒸汽均匀分布到每一根换热管外壁，设置折流板增加蒸汽与换热管的换热时间，使蒸汽充分加热换热管，继而充分加热换热管内的物料，增加蒸汽的利用率，保证蒸发器的加热温度稳定。

　　3.2 分离器

　　分离器直径02300mm,高度3000mm,材质2205双相不锈钢，二次蒸汽出口设置二次分离罐，分离器设置电容液位计，液位观察视镜，气相压力和温度传感器。

　　3.3 结晶器

　　结晶器采用FC型结晶器，直径03000mm,高度7500mm,材质2205双相不锈钢，二次蒸汽出口设置二次分离罐，结晶器设置雷达液位计，液位观察视镜，气相压力和温度传感器，真空度自动调节阀。

　　3.4 冷凝器

　　冷凝器�用板式冷凝器，板片材质TA1,蒸汽进口设置压力传感器，连锁控制真空泵、冷却塔水、结晶器真空调节阀等。

　　四、调试及总结

　　装置调试过程顺利，由于物料初始浓度过低，连续开机72小时后，开启出料泵至增稠器，继而由增稠器出料至离心机进行固液分离，得到结晶盐固体，至包装机进行包装。

　　经测定：

　　(1)离心机分离出的晶体盐含水量W5%,出盐标准符合GB/T5462-2015《工业盐》中的要求;

　　(2)蒸发冷凝液电导率=300us/cm,符合甲方回用水要求;

　　(3)蒸发冷凝液中C1含量^100mg/L,符合甲方回用水要求;

　　该化肥厂属于煤化工企业，在国家加大环保监察力度的环境下，废水零排放已经是各化工厂的标准要求。本项目的浓盐水蒸发结晶项目，是煤化工企业高盐废水首次采用管板结合的蒸发结晶工艺，不仅证明了管板结合的蒸发结晶工艺的成功，同时对整个废水处理行业具有指导性作用。(来源：上海蓝滨石化设备有限责任公司;机械工业上海蓝亚石化设备检测所有限公司)