多效蒸发结晶在硝酸钠废水处理中的应用

2022-09-11

近几年我国硝酸钠市场需求量呈现逐年上升的趋势。其用途较为广泛, 例如:搪瓷、玻璃、无机、化肥、染料、冶金、机械等[1]。因此相关应用技术的发展都对硝酸钠应用领域的进一步拓宽起到了积极作用, 极大地带动了硝酸钠市场需求量的增加。上下游行业的快速发展为硝酸钠行业带来了良好的发展基础, 且具有庞大的市场;市场需求增大同时生产规模增大、生产厂家增多, 不论是硝酸钠的生产还是生产过程中产生的硝酸钠废水的处理规模和处理要求日益增大, 目前的生产工艺已经不能满足现下的生产、市场需求, 因此硝酸钠多效蒸发浓缩处理系统可以在市场需求下迅速得到广泛应用。

一、生产现状

国内硝酸钠废水的主要处理方式有两种, 一种是自然蒸发或排放, 自然蒸发会造成废水大量积压, 会给主生产系统造成很大的限制, 而废水长期直接排放至水体内, 会产生严重的水体污染问题;一种是低效率蒸发, 即釜式蒸发 (常压蒸发) , 这种处理工艺是一种间歇处理系统, 不仅处理效率低, 、工程消耗高、设备运转费用高, 而且人工费用较高、设备占地面积大;釜式蒸发虽然能够处理硝酸钠废水, 但由于其处理效率低, 已经远不能满足主生产系统的处理要求, 给主生产系统产生了一定的限制, 因此只能适用于小型工业生产。

二、多效蒸发工艺

硝酸钠废水处理先采用三效逆流蒸发浓缩进行蒸发浓缩, 蒸发浓缩后的浓缩液再利用真空结晶器进行闪蒸结晶, 闪蒸结晶过程中产生的固液混合物利用离心机进行离心分离, 分离出的固体物料利用盘式连续干燥器进行干燥, 产品再包装做为产品。分离出的母液返回三效逆流蒸发系统, 实现无污染排放。蒸发浓缩、闪蒸结晶过程中产生的蒸汽再进行冷凝回收, 回收的达到水质标准的冷凝水的可以直接排放或返回主系统再利用。

三、技术要点

1. 蒸发浓缩系统采用多效蒸发器[2]:

将加热蒸汽通入一效蒸发器, 溶液受热而沸腾, 产生的二次蒸汽可当作加热蒸汽, 引入另一个蒸发器, 只要后者蒸发室压力和溶液沸点均较原来蒸发器中的为低, 则引入的二次蒸汽即能起加热热源的作用, 依此类推。产生循环利用, 于多次重复利用了热能, 显著地降低了热能耗用量, 这样大大降低了成本, 也增加了效率。

2. 蒸发浓缩系统采用逆流工艺:

加热蒸汽依次进入一、二、三效蒸发器, 而含有硝酸钠的废水经预热后首先进入三效蒸发器, 再依次进入二、一效蒸发器, 硝酸钠浓缩溶液在一效蒸发器高温出料, 出料时没有大量的结晶析出, 有效的保证了一效蒸发器在无结晶或含少量结晶的状态下运行, 延长了蒸发器的生产使用周期, 此外由于系统出料无结晶或含少量结晶, 很大程度的减少了物料输送堵塞的情况。

3. 闪蒸结晶:

结晶采用闪蒸结晶的方式进行结晶:蒸发浓缩后的高温硝酸钠溶液进入真空闪蒸结晶器的闪蒸罐, 闪蒸后的溶液在结晶器内循环, 闪蒸汽相部分进入冷凝器进行冷凝回收。此种结晶器属于典型的母液循环式, 它的优点在于循环液中基本不含晶粒, 从而避免发生叶轮与晶粒见的接触成核现象, 再加上结晶室的粒度分级作用, 使这种结晶器所产生的晶体大而均匀, 相比于冷却结晶形式更节能, 更不易堵塞和结疤。

4. 冷凝水回收:

一效蒸发器利用生蒸汽的热量进行蒸发浓缩, 生蒸汽在一效蒸发器的壳程内冷凝后, 进入冷凝水预热器再次预热物料, 实现了能量再利用;降温后的冷凝水既可以进入锅炉房再利用, 也可以在系统内再利用, 例如:化料、清洁设备或小面积采暖等。由于在蒸发过程中的冷凝水的水质均可以达到环保排放要求, 二、三效蒸发器内的二次蒸汽冷凝后的冷凝水均进入了冷凝水罐进行集中收集即可再利用也可以直接排放。