CN104192927B - 苯酚丙酮废水蒸发脱盐预处理工艺 - Google Patents
苯酚丙酮废水蒸发脱盐预处理工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种苯酚丙酮废水蒸发脱盐预处理工艺，采用降膜蒸发器加上OSLO蒸发结晶器组合工艺，错流操作，溶液流向为：原料液经冷凝水预热器预热→二效降膜蒸发器→三效降膜蒸发器→四效降膜蒸发器→一效OSLO蒸发结晶器→浓缩晶浆排出，固液分离后母液返回一效OSLO蒸发结晶器继续参与蒸发，固体回收处理。该发明工艺合理设计工艺流程及设备选型，解决了苯酚丙酮废水蒸发脱盐装置系统运行不稳定，焦油堵管的问题，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种苯酚丙酮废水蒸发脱盐预处理工艺，属于废水处理技术领域。
背景技术
苯酚丙酮废水属于高COD、高含盐量有机废水，苯酚丙酮生产废水排水中Na2SO4含量极高，瞬时排水Na2SO4含量达到7.0万ppm，平均浓度可达42370ppm，经核算，苯酚丙酮生产废水中最终Na2SO4含量可达4.5～5.0万ppm。含焦油每20吨废水，约产生10Kg左右焦油，类沥青物质，粘度较大，有机物浓度高，主要有挥发酚、异丙苯、苯酚、醇类等。
在目前所采用的废水处理工艺中，存在以下不足：(1)废水中含有大量的有机物，在蒸发结晶过程中会产生焦油，焦油粘性较大，易造成换热器堵塞。(2)工艺设计不合理，系统运行不稳定，故障率高，操作弹性低。(3)结晶装置设计不合理，部分含固率高的管路易堵塞，结晶器内晶体细，离心机不易离心出来。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的苯酚丙酮废水蒸发脱盐预处理工艺技术，合理设计工艺流程及设备选型，以解决苯酚丙酮废水蒸发脱盐装置系统运行不稳定，焦油堵管的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种苯酚丙酮废水蒸发脱盐预处理工艺，采用降膜蒸发器加上OSLO蒸发结晶器组合工艺，错流操作，溶液流向为：原料液经冷凝水预热器预热→二效降膜蒸发器→三效降膜蒸发器→四效降膜蒸发器→一效OSLO蒸发结晶器→浓缩晶浆排出，固液分离后母液返回一效OSLO蒸发结晶器继续参与蒸发，固体回收处理。
基于上述工艺的具体过程为：生蒸汽则首先进入一效蒸发器加热室的壳程，冷凝后的冷凝水预热原液后回锅炉，一效蒸发器蒸发出的二次蒸汽则进入二效蒸发器的壳程作为二效加热室的加热蒸汽，冷凝后冷凝水进入三效加热室闪蒸；二效蒸发器蒸发出的二次蒸汽作为三效蒸发器的加热蒸汽，冷凝水进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸蒸汽进入三效加热室，冷凝水进入三效加热室；三效蒸发器蒸发出的二次蒸汽作为四效蒸发器的加热蒸汽，冷凝水进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸蒸汽进入四效加热室，冷凝水进入冷凝水罐；四效的乏汽由间接冷凝器冷凝，不凝气体由真空泵排出。由于焦油会在第一效富集，因此在第一效设置分油器。一效热交换产生的冷凝水回流至锅炉房，原废水蒸发冷凝水进入生化处理系统。
上述工艺中，所采用的装置，包括一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器和四效蒸发器，其中，二效蒸发器、三效蒸发器和四效蒸发器的管程出口分别连接有二效分离室、三效分离室和四效分离室；二效蒸发器、三效蒸发器和四效蒸发器的底部出口分别连接有二效循环泵、三效循环泵和四效循环泵，二效循环泵、三效循环泵和四效循环泵的出口分别与二效蒸发器、三效蒸发器和四效蒸发器的顶部进口相连接；一效蒸发器壳程进口连接有一效蒸发器加热室，一效蒸发器出口与二效蒸发器进口设置有管道相连接；四效分离室出口连接有冷凝器，冷凝器出口连接有冷凝水罐；冷凝器出口连接有分水器；一效蒸发器壳程出口连接有旋流器，旋流器出口连接有稠厚器，稠厚器上连接有离心机，离心机上连接有出料管；一效蒸发器进口连接有清液供给管；冷凝器顶部连接有冷却循环进水管和冷却循环出水管；一效蒸发器加热室进口连接有锅炉回水管和进料泵，锅炉回水管与一效蒸发器加热室之间设置有分油器；进料泵进口连接有料罐，料罐顶部设置有进料口；一效蒸发器加热室的壳程进口连接有蒸汽进口；冷凝水罐上连接有冷凝水泵，冷凝水泵上连接有冷凝水出口；一效蒸发器加热室出口连接有一效循环泵，一效循环泵上连接有母液水进水泵，母液水进水泵上连接有母液罐，母液罐上设置有母液进料管；二效蒸发器出口连接有一效出水泵，一效出水泵出口与稠厚器相连接。
在该工艺处理过程中，用到的设备及作用如下：
(1)降膜蒸发器：本系统在浓度较低、没有晶体产生的二、三、四效采用降膜蒸发器。降膜蒸发器是一种高效单程非循环型膜式蒸发设备，其膜式蒸发原理设定了它具有传热效率高、温差损失小、物料加热时间短、不易变质、设备体积小等特点。
降膜蒸发是将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入，经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，并沿换热管内壁呈均匀膜状流下。在流下过程中，被壳程加热介质加热汽化，产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室，汽液经充分分离，蒸汽进入冷凝器冷凝(单效操作)或进入下一效蒸发器作为加热介质，从而实现多效操作，液相则由分离室排出。
降膜蒸发器几乎不受蒸汽压力、料液温度的影响，因此这种蒸发器的操作弹性较大。但是必须有性能良好、不易堵塞的料液分布器，这也是降膜蒸发器高效运行的关键。采用的布液器结构为特殊多层布液工艺，可以最大限度的保证每根换热管内都能形成均匀的液膜，从而保障蒸发强度、防止干管、结壁。
(2)强制循环OSLO蒸发结晶器：一效蒸发结晶器采用OSLO型结构，该设备为分级清液循环型：主要是控制循环泵抽吸的是基本不含晶体的清溶液，然后输送到加热器去进行升温温，通过升温在分离室内闪蒸后使循环母液中的过饱和度增加。下部的结晶生长器主要是使过饱和溶液经中央降液管直伸入生长器的底部，再徐徐穿过流态化的晶床层，从而消失过饱和现象，晶体也就逐渐长大。按照粒度的大小自动地从下至上分级排列，而晶浆浓度也是从下到上逐步下降，上升到循环泵入口附近已变成清液。分级的操作法使底部的晶粒与上部未生长到产品粒度的互相分开，取出管是插在底部，因此产品取出来的都是均匀的大粒结晶。
同时，采用OSLO蒸发结晶器，有利于硫酸钠的生长及后续的离心分离，大粒度的硫酸钠晶体也可以保障晶体具有较好的流动性及分散性，防止出现晶体出现晶簇后在结晶器内沉积、焦油附着后在结晶器内结块堵塞出料管路。同时，OSLO蒸发结晶器在换热器内只产生温度变化，而不在换热器内沸腾，因此过饱和度的产生和消除都是在结晶器内进行，不会因溶液在换热器内沸腾导致换热器的堵塞。
合理设计分离室直径进而通过控制二次蒸汽在分离室内的上升汽速，并设置高效除沫装置，大大降低了冷凝水内的物料夹带。
(3)稠厚器：设置稠厚器，可以进一步消除出料溶液的过饱和度、晶体进一步生长，并提高了进入离心机的固体浓度，减小离心机负荷、有利于后续离心分离。
(4)冷凝水罐：蒸发后的冷凝水最终汇入冷凝水罐，对冷凝水进行集中收集，以进入下段处理工序。
(5)冷凝水预热器：由于一效冷凝水温度较高，因此通过冷凝水预热器对原料液进行预热，最大限度的利用热能，提高能量利用率。
(6)间接冷凝器：末效乏汽需要由间接冷凝器进行冷凝，通过在管程通入循环水使乏汽冷凝后回收，同时蒸汽的冷凝形成系统的真空。
(7)旋流器：从一效结晶器出来的晶浆，首先通过旋流器进行增稠，清液直接返回一效蒸发结晶器继续参与蒸发，浓的晶浆进入稠厚器，可减小因为母液降温造成的能量损失。
(8)母液罐：离心机分离出来的溶液进入母液罐，因母液罐中硫酸钠浓度较高，溶液再由母液泵打入一效蒸发器进行处理。
该发明的有益效果在于：该发明工艺合理设计工艺流程及设备选型，解决了苯酚丙酮废水蒸发脱盐装置系统运行不稳定，焦油堵管的问题，提高了生产效率；解决了传统的蒸发脱盐工艺存在的能耗大，焦油堵管、盐析堵管、运行不稳定、操作弹性低等问题
附图说明
图1是本发明实施例中所使用设备连接关系示意图。
图中标记说明：1、一效蒸发器加热室；2、一效蒸发器；3、二效蒸发器；4、二效分离室；5、三效蒸发器；6、三效分离室；7、四效蒸发器；8、四效分离室；9、冷凝器；10、分水器；11、旋流器；12、稠厚器；13、离心机；14、冷凝水出口；15、母液罐；16、母液水进水泵；17、冷凝水泵；18、冷凝水罐；19、四效循环泵；20、三效循环泵；21、二效循环泵；22、一效出水泵；23、一效循环泵；24、进料泵；25、料罐；26、进料口；27、清液供给管；28、锅炉回水管；29、蒸汽进口；30、冷却循环进水管；31、冷却循环出水管；32、母液进料管；33、出料管；34、分油器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例
如图1所示的用于苯酚丙酮废水蒸发脱盐预处理工艺所采用的装置，包括一效蒸发器2、二效蒸发器3、三效蒸发器5和四效蒸发器7，其中，二效蒸发器3、三效蒸发器5和四效蒸发器7的管程出口分别连接有二效分离室4、三效分离室6和四效分离室8；二效蒸发器3、三效蒸发器5和四效蒸发器7的底部出口分别连接有二效循环泵21、三效循环泵20和四效循环泵19，二效循环泵21、三效循环泵20和四效循环泵19的出口分别与二效蒸发器3、三效蒸发器5和四效蒸发器7的顶部进口相连接；一效蒸发器2壳程进口连接有一效蒸发器加热室1，一效蒸发器2出口与二效蒸发器3进口设置有管道相连接；四效分离室8出口连接有冷凝器9，冷凝器9出口连接有冷凝水罐18；冷凝器9出口连接有分水器10；一效蒸发器2壳程出口连接有旋流器11，旋流器11出口连接有稠厚器12，稠厚器12上连接有离心机13，离心机13上连接有出料管33；一效蒸发器2进口连接有清液供给管27；冷凝器9顶部连接有冷却循环进水管30和冷却循环出水管31；一效蒸发器加热室1进口连接有锅炉回水管28和进料泵24，锅炉回水管28与一效蒸发器加热室1之间设置有分油器34；进料泵24进口连接有料罐25，料罐25顶部设置有进料口26；一效蒸发器加热室1的壳程进口连接有蒸汽进口29；冷凝水罐18上连接有冷凝水泵17，冷凝水泵17上连接有冷凝水出口14；一效蒸发器加热室1出口连接有一效循环泵23，一效循环泵23上连接有母液水进水泵16，母液水进水泵16上连接有母液罐15，母液罐15上设置有母液进料管32；二效蒸发器3出口连接有一效出水泵22，一效出水泵22出口与稠厚器12相连接。
基于上述设备装置的处理过程如下，生蒸汽首先进入一效蒸发器加热室的壳程，冷凝后的冷凝水预热原液后回锅炉，一效蒸发器蒸发出的二次蒸汽则进入二效蒸发器的壳程作为二效加热室的加热蒸汽，冷凝后冷凝水进入三效加热室闪蒸；二效蒸发器蒸发出的二次蒸汽作为三效蒸发器的加热蒸汽，冷凝水进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸蒸汽进入三效加热室，冷凝水进入三效加热室；三效蒸发器蒸发出的二次蒸汽作为四效蒸发器的加热蒸汽，冷凝水进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸蒸汽进入四效加热室，冷凝水进入冷凝水罐；四效的乏汽由间接冷凝器冷凝，不凝气体由真空泵排出。由于焦油会在第一效富集，因此在第一效设置分油器。一效热交换产生的冷凝水回流至锅炉房，原废水蒸发冷凝水进入生化处理系统。
在该工艺处理过程中，用到的设备及作用如下：
(1)降膜蒸发器：本系统在浓度较低、没有晶体产生的二、三、四效采用降膜蒸发器。降膜蒸发器是一种高效单程非循环型膜式蒸发设备，其膜式蒸发原理设定了它具有传热效率高、温差损失小、物料加热时间短、不易变质、设备体积小等特点。降膜蒸发是将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入，经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，并沿换热管内壁呈均匀膜状流下。在流下过程中，被壳程加热介质加热汽化，产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室，汽液经充分分离，蒸汽进入冷凝器冷凝(单效操作)或进入下一效蒸发器作为加热介质，从而实现多效操作，液相则由分离室排出。降膜蒸发器几乎不受蒸汽压力、料液温度的影响，因此这种蒸发器的操作弹性较大。但是必须有性能良好、不易堵塞的料液分布器，这也是降膜蒸发器高效运行的关键。采用的布液器结构为特殊多层布液工艺，可以最大限度的保证每根换热管内都能形成均匀的液膜，从而保障蒸发强度、防止干管、结壁。
(2)强制循环OSLO蒸发结晶器：一效蒸发结晶器采用OSLO型结构，该设备为分级清液循环型：主要是控制循环泵抽吸的是基本不含晶体的清溶液，然后输送到加热器去进行升温温，通过升温在分离室内闪蒸后使循环母液中的过饱和度增加。下部的结晶生长器主要是使过饱和溶液经中央降液管直伸入生长器的底部，再徐徐穿过流态化的晶床层，从而消失过饱和现象，晶体也就逐渐长大。按照粒度的大小自动地从下至上分级排列，而晶浆浓度也是从下到上逐步下降，上升到循环泵入口附近已变成清液。分级的操作法使底部的晶粒与上部未生长到产品粒度的互相分开，取出管是插在底部，因此产品取出来的都是均匀的大粒结晶。
同时，采用OSLO蒸发结晶器，有利于硫酸钠的生长及后续的离心分离，大粒度的硫酸钠晶体也可以保障晶体具有较好的流动性及分散性，防止出现晶体出现晶簇后在结晶器内沉积、焦油附着后在结晶器内结块堵塞出料管路。同时，OSLO蒸发结晶器在换热器内只产生温度变化，而不在换热器内沸腾，因此过饱和度的产生和消除都是在结晶器内进行，不会因溶液在换热器内沸腾导致换热器的堵塞。
合理设计分离室直径进而通过控制二次蒸汽在分离室内的上升汽速，并设置高效除沫装置，大大降低了冷凝水内的物料夹带。
(3)稠厚器：设置稠厚器，可以进一步消除出料溶液的过饱和度、晶体进一步生长，并提高了进入离心机的固体浓度，减小离心机负荷、有利于后续离心分离。
(4)冷凝水罐：蒸发后的冷凝水最终汇入冷凝水罐，对冷凝水进行集中收集，以进入下段处理工序。
(5)冷凝水预热器：由于一效冷凝水温度较高，因此通过冷凝水预热器对原料液进行预热，最大限度的利用热能，提高能量利用率。
(6)间接冷凝器：末效乏汽需要由间接冷凝器进行冷凝，通过在管程通入循环水使乏汽冷凝后回收，同时蒸汽的冷凝形成系统的真空。
(7)旋流器：从一效结晶器出来的晶浆，首先通过旋流器进行增稠，清液直接返回一效蒸发结晶器继续参与蒸发，浓的晶浆进入稠厚器，可减小因为母液降温造成的能量损失。
(8)母液罐：离心机分离出来的溶液进入母液罐，因母液罐中硫酸钠浓度较高，溶液再由母液泵打入一效蒸发器进行处理。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种苯酚丙酮废水蒸发脱盐预处理工艺，其特征在于：采用降膜蒸发器加上OSLO蒸发结晶器组合工艺，错流操作，溶液流向为：原液经冷凝水预热器预热→二效降膜蒸发器→三效降膜蒸发器→四效降膜蒸发器→一效OSLO蒸发结晶器→浓缩晶浆排出，固液分离后母液返回一效OSLO蒸发结晶器继续参与蒸发，固体回收处理；上述工艺的具体过程为：生蒸汽首先进入一效OSLO蒸发结晶器加热室的壳程，冷凝后的冷凝水预热原液后回锅炉，一效OSLO蒸发结晶器蒸发出的二次蒸汽则进入二效降膜蒸发器的壳程作为二效加热室的加热蒸汽，冷凝后冷凝水进入三效加热室闪蒸；二效降膜蒸发器蒸发出的二次蒸汽作为三效降膜蒸发器的加热蒸汽，冷凝水进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸蒸汽进入三效加热室，冷凝水进入三效加热室；三效降膜蒸发器蒸发出的二次蒸汽作为四效降膜蒸发器的加热蒸汽，冷凝水进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸蒸汽进入四效加热室，冷凝水进入冷凝水罐；四效的乏汽由冷凝器冷凝，不凝气体由真空泵排出；上述工艺中所采用的装置，包括一效OSLO蒸发结晶器、二效降膜蒸发器、三效降膜蒸发器和四效降膜蒸发器，其中，二效降膜蒸发器、三效降膜蒸发器和四效降膜蒸发器的管程出口分别连接有二效分离室、三效分离室和四效分离室；二效降膜蒸发器、三效降膜蒸发器和四效降膜蒸发器的底部出口分别连接有二效循环泵、三效循环泵和四效循环泵，二效循环泵、三效循环泵和四效循环泵的出口分别与二效降膜蒸发器、三效降膜蒸发器和四效降膜蒸发器的顶部进口相连接；一效OSLO蒸发结晶器壳程进口连接有一效OSLO蒸发结晶器加热室，一效OSLO蒸发结晶器出口与二效降膜蒸发器进口设置有管道相连接；四效分离室出口连接有冷凝器，冷凝器出口连接有冷凝水罐；冷凝器出口连接有分水器；一效OSLO蒸发结晶器壳程出口连接有旋流器，旋流器出口连接有稠厚器，稠厚器上连接有离心机，离心机上连接有出料管；一效OSLO蒸发结晶器进口连接有清液供给管；冷凝器顶部连接有冷却循环进水管和冷却循环出水管；一效OSLO蒸发结晶器加热室进口连接有锅炉回水管和进料泵，锅炉回水管与一效OSLO蒸发结晶器加热室之间设置有分油器；进料泵进口连接有料罐，料罐顶部设置有进料口；一效OSLO蒸发结晶器加热室的壳程进口连接有蒸汽进口；冷凝水罐上连接有冷凝水泵，冷凝水泵上连接有冷凝水出口；一效OSLO蒸发结晶器加热室出口连接有一效循环泵，一效循环泵上连接有母液水进水泵，母液水进水泵上连接有母液罐，母液罐上设置有母液进料管；二效降膜蒸发器出口连接有一效出水泵，一效出水泵出口与稠厚器相连接。
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2014
- 2014-09-16 CN CN201410470141.XA patent/CN104192927B/zh active Active
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Denomination of invention: Phenol-acetone wastewater evaporation desalting pretreatment process Effective date of registration: 20180309 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Qingdao Huitong Chinese financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO GUOBIAO ENVIRONMENTAL PROTECTION ENGINEERING CO, LTD Registration number: 2018370010014 |