清道夫环保网分享河北某化工公司废水置换蒸发处理工程技术方案

  清道夫环保网分享河北某化工公司废水置换蒸发处理工程技术方案
  河北**化工有限公司已建设年产600吨吡唑醚菌酯、600吨螺螨酯项目，项目占地105亩，建设车间、办公楼、中心控制室、污水处理区、成品库、罐区等，总建筑面积50327.36平方米。 项目总投资36129万元。
  项目生产过程中产生废液。目前危废的处理制约着公司的发展，急需解决危废的处置问题。使用方决定采用蒸发浓缩-结晶处理方式来处理生产过程中产生废液。
  根据使用方提供给新乡市双诚环保设备有限公司（设计方）的数据（详见3.2），设计方通过对废液的分析，初步确定工艺设计中系统主要有：置换脱溴系统、一效强制循环蒸发系统、二强制循环蒸发系统、三效强制循环蒸发系统、动力系统、加热系统、供配电及控制系统工程等。整个系统工艺流程简单、实用、合理、可靠。
  3.2废液相关资料

  每天废水总量：91.12吨
  4 设计方案
  一、设计基础数据
  建设地点
  河北省邢台市晋宁县
  2.公用工程条件
  2.1.电源
  AC380/220V±7%；50±0.5HZ
  2.2.循环水
  2.3.仪表气
  压力：0.6MPa(G）
  温度：常温
  露点：-40℃
  2.4.饱和蒸汽
  压力：1.0MPa(G)
  温度：170-180℃
  二、适用标准与规范
  1.非标设备
  GB151-2014《热交换器》
  JB/T4710-2005《钢制塔式容器》
  NB/T47003.1-2009 《钢制焊接常压容器》
  JB/T4731-2005 《钢制卧式容器》
  HG20580-1998 《钢制化工容器设计基础规定》
  HG20581-1998 《钢制化工容器材料选用规定》
  HG20582-1998 《钢制化工容器强度计算规定》
  HG20583-1998 《钢制化工容器结构设计规定》
  HG20584-1998 《钢制化工容器制造技术要求》
  HG-T20592－20635-2009 《钢制管法兰、垫片、紧固件》
  JB/T4736-2002 《补强圈》
  JB/T 4712.4-2007 《容器支座》
  GB/T 29463.1-2012 《管壳式换热器用垫片》
  GB/T983-1995 《不锈钢焊条》
  GB/T5117-1995 《碳钢焊条》
  GB/T5118-1995 《低合金钢焊条》
  HG/T21514～21535-2005《钢制人孔和手孔》
  HG21505-1992 《组合式视镜》
  HG/T21619～620-1986 《视镜》、《带颈视镜》
  HG20652-1998 《塔器设计技术规定》
  HG/T21618-1998 《丝网除沫器》
  HG/T21574-2008 《设备吊耳》
  GB/T12459-2005 《钢制对焊无缝管件》
  GB50316-2008 《工业金属管道设计规范》
  2.机泵
  API610 《石油、化工和天然气工业用离心泵》
  API682 《离心泵和旋转泵的轴密封系统》
  GB3215 《炼油厂、化工及石油化工流程用离心泵通用技术条件》
  GB3216 《离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法》
  GB/T5656 《离心泵技术条件（Ⅱ类）》
  GB/T3214 《水泵流量的测定方法》
  GB13006 《离心泵、混流泵和轴流泵汽蚀余量》
  GB13007 《离心泵效率》
  JB/T7255-2006 《水环式真空泵和水环压缩机》
  JB/T8097 《泵的振动测量与评价方法》
  JB/T8098 《泵的噪声测量与评价方法》
  JB/T4297 《泵产品涂漆技术条件》
  JB/T6879 《离心泵铸件过流部位尺寸公差》
  GB2100 《不锈耐酸钢铸件技术条件》
  3.管道、管件阀门与法兰
  GB/T8163-2008 《输送流体用无缝钢管》
  GB/T14976-2012 《流体输送用不锈钢无缝钢管》
  HG-T20592－20635-2009 《钢制管法兰、垫片和紧固件》
  JB/T2769-2008 《阀门零部件螺纹法兰》
  HG20553-2011 《化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列（公制II 系列）》
  注：机组与用户交接处的所有配对法兰采用“HG20615-2009”标准，以方便管道的焊接和安装
  4.电动机及电气设备
  GB755-2000 《旋转电机基本技术要求》
  GB50054-2011 《低压配电设计规范》
  GB50058-2014 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
  5.仪表
  GB50093-2002 《工业自动化仪表工程施工及验收规范》
  HG/T20505-2000 《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》
  HG/T20507-2000 《自动化仪表选型设计规定》
  HG/T20511-2000 《信号报警，安全连锁系统设计规定》
  HG/T20512-2000 《仪表配管配线设计规定》
  HG/T20513-2000 《仪表系统接地设计规定》
  HG/T21581-2012 《自控安装图册》
  SH 3005-2003 《石油化工自动化仪表选型设计规范》
  SH/T 3018-2003 《石油化工安全仪表系统设计规范》
  HG-T 20512-2000 《仪表配管配线设计规定》
  GB 50093-2013 《自动化仪表工程施工及质量验收规范》
  6.施工安装及设计规范
  《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001
  《工业自动化仪表工程施工验收规范》 GB50093-2002
  《工业金属管道工程施工规范》 GB50235-2010
  《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》 GB50236-2011
  三、设计能力
  设计能力
  设计方负责完成含有上述盐分，以及少量的醇类和脂类有机物的废水溶液置换脱溴并蒸发浓缩至饱和状态出料。设计处理能力：5T/h ，采用三效逆流升膜蒸发系统。
  2.技术方案
  2.1.工艺描述
  **化工的六种废水分别收集，根据含盐种类不同，可分为两类分别处理。含钠盐的1号水23.52吨/天、2号水8吨/天、4号水9.68吨/天、6号水20吨/天，共计61.2吨/天。可作为一类废水，在调节池混合后，做蒸发处理。含钾盐的3号水22.28吨/天需置换脱溴后，和5号水7.64吨/天，共计29.92吨/天，在调节池混合后，作为一类废水进行蒸发处理。
  单元构成
  *置换脱溴单元
  *预热单元
  *蒸发单元
  *真空冷凝单元
  *冷却水单元
  *应急排污单元
  >置换脱溴单元工艺说明
  [1].由于溴离子在蒸发过程中对很多金属材料腐蚀严重（包括钛材），所以前期脱除溴元素很有必要，再加上溴元素价格昂贵，有一定的回收价值，并且有利于回收钾盐的资源化利用。
  将3#废水储存于专用储存池中，先进行脱溶处理，然后用盐酸进行酸化，过滤、除杂，用泵送到高位槽，保持一定的液位，使流出的废水压力稳定，高位槽中的废水均匀的通过流量计进入预热器，用生蒸汽加热。预热后自蒸馏塔顶部加入塔内，经分配板均匀喷淋在填料表面上，向塔的下部流动。
  液氯贮存于钢瓶内，通过液氯汽化器汽化。再经过气液分离器稳定地经转子流量计进入蒸馏塔下部，沿塔上升，与流下的废水逆向接触，进行化学反应。
  经过减压后的生蒸汽，从分气缸的调节阀稳定均匀地进入蒸馏塔下部，加热废水，并将游离的溴汽化。溴蒸汽与水蒸气和过量氯气一起加热后，容重减小，借蒸汽推动沿塔上升，制溴废容重较大，沿塔下流由于重力差，在蒸馏塔内完成了溴与废水的分离。制溴废水从塔底排出，经过调PH值进入蒸发系统。
  溴与水混合蒸汽由塔的上部蒸馏而出，随即引入玻璃冷凝器内。玻璃冷凝器外部用冷水冷却，使蒸汽凝结成液体。这种液体除了大部分为溴之外，还有溴水，一起进入分离瓶内。因为溴的比重较溴水大3倍，溴在底部，溴水在上部，得到分离。溴水回流入蒸馏塔内。分离瓶底部的液溴含氯和有机物等杂质，即得成品溴。
  本装置设计根据废液的特点，不需要在单独上精馏装置，我们在塔的设计过程中，考虑到溴素的提纯过程，从蒸馏塔冷凝器排出的液体溴流入蒸馏塔上部，并分布在填料表面向塔底流动。经过反复蒸发、凝结、回流，纯度更高的精溴集于釜内，并经除水装置，连续排出，经冷却器降温后进入贮溴罐中，定期地经计量瓶包装。
  未被冷凝器凝结的气体中，含有溴和氯，引入回收塔下部。未预热的废水从顶部加入，两者在填料表面接触。大部分溴和氯被废水吸收，回流入蒸馏塔内。未被吸收的气体从回收塔顶部排到大气中去。
  生产装置工艺框图：

  [2].将废水中溴离子回收经济效益分析
  ⑴.成品质量
  溴（Br2）主含 ≥98.5%；  氯(Cl2) ≤0.15%  ；
  ⑵.制造成本

  ⑶.含税年利润：
  每天的产量：66kg/m3×22m3/d×159/238×90%=873kg
  每年按照300天计，产量：873kg×300d =261.9吨
  目前，现在溴素的含税价格为26000元/吨，则每年产生的含税利润为：
  （26000元-1840元）×261.9吨=632.8万元
  >原料预热单元
  A、工艺描述：生产废水由进料泵经流量计计量与控制、送入乏汽预热器，在乏汽预热器内与一效产生的二次蒸汽进行预热，温度升高到40℃左右后，进入一效蒸发系统。二次蒸汽冷凝水送入冷凝水储罐。
  B、单元构成：进料泵、流量计、流量控制阀组、乏汽预热器、管路
  >蒸发单元
  工艺描述：生产废水预热到设计温度后旋切进入一效分离室，在重力作用下经泵加压后，进入一效加热室布液器，均匀的流入加热器的板面上，成膜状在循环泵推力的作用下沿列板换热器的内表面向上流动，同时与另一个通道的二次蒸汽（来自二效）进行热交换。达到沸点后水份不断汽发，在板中心形成一定压力有利于成膜的汽柱，并随液膜一起向上流动。经汽-液混合管旋切进入一效分离器进行汽--液分离，蒸汽进入下一单元（原料预热单元）再利用，浓缩液由泵加压后进入二效蒸发器。
  B、浓缩液经出料泵加压后进入二效分离室，在自重力作用下沿分离室下锥底经二效强制循环泵加压，进入二效加热室，沿列板换热器自下而上流动，并与加热室另一通道的二次蒸汽（来自三效）进行热交换，之后进入二效分离室进行汽--液分离，二次蒸汽作为热源进入一效蒸发器，利用潜热给一效蒸发器内物料加热。浓缩液进入三效蒸发器。
  C、浓缩液经出料泵加压后进入三效分离室，在自重力作用下沿分离室下锥底经三效强制循环泵加压，进入三效加热室，沿列板换热器自下而上流动，并与加热室另一通道的生蒸汽进行热交换，之后进入三效分离室进行汽--液分离，二次蒸汽作为热源进入二效蒸发器，利用潜热给二效蒸发器内物料加热。
  浓缩液进入冷却搅拌槽进行冷却后进入结晶工段，固体盐分析出，母液再循环。
  原料流向：
  B、构成单元：一效加热器、一效分离器、二效加热器、二效分离器、三效加热器、三效分离器、各效气液分离器、出料泵、强制循环泵、循环泵、管路。
  >真空冷凝单元
  A、工艺描述：真空泵通过真空管路直接连通表面冷凝器，表面冷凝器真空体系压力维持在-0.093MPa左右，各效通过真空管路实现三个分离器效体内不同的真空度。真空流向：
  真空泵   表面冷凝器（蒸汽侧）   一效加热器（蒸汽侧）  二效分离室    二效加热器（蒸汽侧）   三效分离室
  各效加热器内的不凝气通过真空管路导出。
  冷凝液从冷凝器排出，送入指定工序。
  >冷却水单元
  A、工艺描述：高温冷凝水通过视盅分离不凝气与液态水后经管路汇聚在冷凝水罐内，经冷凝水泵送入下一工序（现有污水处理系统）。
  冷凝水流向：

  泵机封腔内用水取自冷却水管路。
  B、单元构成：冷凝水泵，冷凝水罐、管路。
  >应急排污单元
  A、工艺描述：蒸发单元物料管的低点均设排污管，通过阀门与排污主管路互通，用于定期排污或应急排污。
  B、单元构成：阀门、管路
  四、工艺参数

  五、 设计方案
  1.由于起始进料浓度含有氯化钠、硫酸钠、硫酸钾、氯化钾的废水溶液，饱和度很低，宜采用多效蒸发；
  2.由于氯化钠氯化钠、硫酸钠、硫酸钾、氯化钾水溶液沸点随着浓度变化，升高较多，宜采用逆流蒸发，由于初始浓度较低一、二、三效采用强制循环升膜蒸发。
  3.考虑本系统的长期运营的经济效益最大化决定采用三效蒸发；
  4.在蒸发过程中控制不恰当，会有结晶析出，所以应该采用升膜强制循环蒸发。但是，由于这几种盐都有一定程度的溶解度，强制循环量不需很大；
  5.蒸发结束后，饱和液应该冷却到20-30℃，然后固液分离。
  6.防结垢以及清洗和维护方案：
  ①在蒸发单元物料管的低点均设排污管，通过阀门与排污主管路互通，用于定期排污或应急排污；
  ②配备清洗系统：清洗液储罐、配料泵。在需要清洗系统时用特别配制的清洗液清洗。
  ③在系统结垢后需要机械清理的部位考虑设置检修平台。
  本方案采用我公司享有专利的列板换热器作为各效的加热器。
  六、供货范围与界区（初步设定）
  1.供货组成
  1.1.带溴置换功能，处理量为5T/h，三效逆流强制循环升膜蒸发器一套；
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