CN104549041B - 一种废水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废水处理工艺，适用于炸药造型粉水悬浮造粒过程，属于火炸药工艺技术领域。本发明采用前端处理的方式进行废水处理，通过水冷和冷冻液冷却相结合的方式实现有机溶剂蒸汽的冷凝回收。溶剂接收罐入口和出口分别设置冷凝器，以便于有机溶剂蒸汽的充分冷凝。在抽真空水箱内设置降温盘管，用以吸收抽真空用水循环过程产生的热量，实现抽真空用水的循环利用，降低废水排放量。本发明具有工艺简单、冷凝效率高、废水排放量小等优点，特别适用于炸药造型粉水悬浮造粒工艺的废水处理过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水处理工艺，适用于炸药造型粉水悬浮造粒过程，处理工艺能耗较低，并可有效提高有机溶剂蒸汽的冷凝效率，实现抽真空用水循环使用，降低废水排放量。
背景技术
炸药造型粉水悬浮造粒是在一定真空条件下驱除单质炸药-水-粘结剂溶液悬浮体系中的有机溶剂而实现单质炸药包覆造粒的工艺过程。常用的粘结剂有氟橡胶、三元乙丙橡胶、聚苯乙烯等，常用的有机溶剂为乙酸乙酯、石油醚等。
传统水悬浮造粒溶剂回收系统利用自来水对有机溶剂蒸汽进行冷凝。自来水和有机溶剂蒸汽间温差较小，而乙酸乙酯、石油醚等有机溶剂具有沸点低、易挥发的特点，有机溶剂回收效率为60％左右，无法实现自来水换热下有机溶剂蒸汽的充分冷凝。
在传统水悬浮造粒抽真空系统中，利用自来水在水环式真空泵内旋转所产生的负压抽除有机溶剂。未冷凝的有机溶剂溶解至水中，排入废水处理系统。溶剂冷凝和抽真空过程使用的自来水均直接排放，废水排放量为23m3/天。
针对此类废水的传统处理方法为蒸馏操作，由于炸药造型粉水悬浮造粒过程废水排放量较大，有机溶剂浓度仅为0.6％左右，现有技术的缺点与不足为：1.能耗高，采用蒸馏操作每天的能耗约为2.7×105KJ；2.回收的有机溶剂纯度较低，还需进一步精制处理，设备投资成本较高。由于精馏操作为末端治理方式，水悬浮造粒过程的溶剂回收率仍为60％左右；3.废水排放量较大，蒸馏工艺仅仅降低废水中的有机溶剂含量，并不减少工艺过程产生的废水量，废水排放量仍约为23m3/天。
发明内容
为降低炸药造型粉水悬浮造粒过程的有机溶剂和废水排放量，克服传统蒸馏工艺的种种弊端，本发明采用前端处理方案，提供了一种合理可行的废水处理工艺，具有工艺简单、冷凝效率高、废水排放量小等优点。
一种废水处理工艺，适用于炸药造型粉水悬浮造粒过程，使用的设备包括造粒釜1、一级冷凝器2、溶剂接收罐3、二级冷凝器4、水环式真空泵5、水箱6、制冷机组7、冷冻液储罐8、冷冻液循环泵9、冷却塔10、冷却水循环泵11。自来水在水环式真空泵5内旋转从而产生负压，有机溶剂蒸汽在真空负压的驱动下依次流经一级冷凝器2、溶剂接收罐3和二级冷凝器4，利用冷却循环水和冷冻液对有机溶剂蒸汽进行冷凝，冷凝出的液体流入溶剂接收罐3。制冷机组7、冷冻液储罐8、冷冻液循环泵9与二级冷凝器4构成冷冻液循环系统，冷却塔10、冷却水循环泵11与一级冷凝器2、水箱6内的降温盘管构成冷却水循环系统。
包括以下步骤：
1.在造粒前开启制冷机组7、冷冻液循环泵9，将冷冻液储罐8内的液体温度降至0～5℃，并对二级冷凝器4进行预冷。
2.开启冷却塔10、冷却水循环泵11，使冷却水在一级冷凝器2和水箱6内的降温盘管中循环流动。
3.抽真空前启动水环式真空泵5，使抽真空水在水环式真空泵5和水箱6内循环流动，利用水环式真空泵5产生的负压抽除有机溶剂。
本发明的技术方案的实现，还在于一级冷凝器2、和二级冷凝器4分别布置在溶剂接收罐3的蒸汽入口和蒸汽出口。冷冻液可以采用硝酸钙水溶液或氯化钙水溶液或乙二醇水溶液。冷凝器可以采用列管式换热器或螺旋板式换热器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
1.通过水冷和冷冻液冷却相结合的方式实现有机溶剂蒸汽的冷凝回收。与有机溶剂蒸汽换热前，冷冻液的温度为0～5℃，传统自来水换热前的温度约为15～20℃。因此，采用冷冻液冷凝可将有机蒸汽与换热介质之间的温差提高15℃左右，有利于有机溶剂蒸汽的迅速降温冷凝。
有机溶剂蒸汽采用先使用自来水再使用冷冻液进行降温冷凝的操作方式，可实现能量的梯级利用，能耗较小，占地面积和设备投资成本适中。
2.溶剂接收罐入口和出口分别设置冷凝器。溶剂接收罐入口的冷凝器为一级冷凝器，出口的冷凝器为二级冷凝器。大部分有机溶剂蒸汽在通过一级冷凝器后降温冷凝为液体流入液体接收罐。但是，乙酸乙酯、石油醚等有机溶剂在抽真空条件下，沸点降低，挥发性增加。设置于溶剂接收罐出口的二级冷凝器在起到对未凝气体进行冷凝的同时，也起到对溶剂接收罐中挥发出的有机溶剂蒸汽进行冷凝的作用，从而大幅降低排入真空泵内的有机溶剂量。
3.设置抽真空水箱，并在水箱内布置降温盘管。经两级冷凝后，未冷凝的有机溶剂蒸汽随抽真空过程溶解至废水中。设置抽真空水箱后，可实现抽真空用水的循环使用。但是，在循环过程中因真空泵转动部件与自来水的摩擦作用使水温逐渐上升，从而导致有机溶剂挥发量逐渐增大。水箱内设置的降温盘管可实现对抽真空用水的有效降温，避免含有机溶剂废水的大量挥发。抽真空用水可一天更换一次，从而较大程度降低了抽真空过程的自来水消耗量。
本发明的有益效果为：
1.能耗低：本发明技术方案每天的能耗约为4.5×104KJ，为传统蒸馏操作能耗的16.7％；
2.溶剂回收率高：有机溶剂回收效率由60％提高至90％；
3.废水排放量少：废水排放量由23m3/天降至1m3/天。
附图说明
下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明。
图1为一种水冷和冷冻液冷却相结合的炸药造型粉水悬浮造粒过程的废水处理工艺流程图。
图中，虚线表示有机溶剂蒸汽的流动路线，1.造粒釜，2.一级冷凝器，3.溶剂接收罐，4.二级冷凝器，5.水环式真空泵，6.水箱，7.制冷机组，8.冷冻液储罐，9.冷冻液循环泵，10.冷却塔，11.冷却水循环泵。
具体实施方式
图1为一种水冷和冷冻液冷却相结合的炸药造型粉水悬浮造粒过程的废水处理工艺，适用于炸药造型粉水悬浮造粒过程，使用的设备包括造粒釜1、一级冷凝器2、溶剂接收罐3、二级冷凝器4、水环式真空泵5、水箱6、制冷机组7、冷冻液储罐8、冷冻液循环泵9、冷却塔10、冷却水循环泵11。自来水在水环式真空泵5内旋转从而产生负压，有机溶剂蒸汽在真空负压的驱动下依次流经一级冷凝器2、溶剂接收罐3和二级冷凝器4，利用冷却循环水和冷冻液对有机溶剂蒸汽进行冷凝，冷凝出的液体流入溶剂接收罐3。制冷机组7、冷冻液储罐8、冷冻液循环泵9与二级冷凝器4构成冷冻液循环系统，冷却塔10、冷却水循环泵11与一级冷凝器2、水箱6内的降温盘管构成冷却水循环系统。
包括以下步骤：
1.在造粒前开启制冷机组7、冷冻液循环泵9，将冷冻液储罐8内的液体温度降至0～5℃，并对二级冷凝器4进行预冷。
2.开启冷却塔10、冷却水循环泵11，使冷却水在一级冷凝器2和水箱6内的降温盘管中循环流动。
3.抽真空前启动水环式真空泵5，使抽真空水在水环式真空泵5和水箱6内循环流动，利用水环式真空泵5产生的负压抽除有机溶剂，经一级冷凝器2和二级冷凝器4冷凝出的有机溶剂流入溶剂接收罐3。
本发明的技术方案的实现，还在于一级冷凝器2、和二级冷凝器4分别布置在溶剂接收罐3的蒸汽入口和蒸汽出口。虚线方框I为由制冷机组7和冷冻液储罐8组成的冷冻液内循环系统，利用冷冻机组7对冷冻液储罐8内的液体进行降温。虚线方框II为冷冻液储罐8和冷冻液循环泵9组成的外循环系统，将冷冻液储罐8内的低温液体输送至用冷设备。冷冻液可以采用硝酸钙水溶液、氯化钙水溶液或乙二醇水溶液等。
水环式真空泵5的自来水入口与水箱6底部连接，水环式真空泵5的自来水出口与水箱6顶部连接，从而实现抽真空用水的循环使用。
冷却塔10和冷却水循环泵11组成冷却水循环系统。在此工艺过程中，利用循环冷却水进行有机溶剂蒸汽一次冷凝和吸收抽真空过程产生的热量，利用冷冻液进行有机蒸汽二次冷凝，从而实现不同温度换热介质的梯级利用，降低废水处理过程的能量消耗。
溶剂接收罐3和二级冷凝器4之间的管道较粗，气体由此管道从接收罐3进入二级冷凝器4，由二级冷凝器4冷凝出的液体沿此管道流回接收罐3。冷凝器可以采用列管式换热器或螺旋板式换热器。
应用实施例：利用本发明公布的废水处理工艺进行炸药造型粉水悬浮造粒过程的废水处理。此工艺过程的能量消耗仅为传统蒸馏操作的16.7％，且有机溶剂回收效率由60％提高至90％，废水排放量由23m3/天降至1m3/天。
Claims (4)
1.一种废水处理工艺，适用于炸药造型粉水悬浮造粒过程，使用的设备包括造粒釜[1]、一级冷凝器[2]、溶剂接收罐[3]、二级冷凝器[4]、水环式真空泵[5]、水箱[6]、制冷机组[7]、冷冻液储罐[8]、冷冻液循环泵[9]、冷却塔[10]、冷却水循环泵[11]；自来水在水环式真空泵[5]内旋转从而产生负压，有机溶剂蒸汽在真空负压的驱动下依次流经一级冷凝器[2]、溶剂接收罐[3]和二级冷凝器[4]，利用冷却循环水和冷冻液对有机溶剂蒸汽进行冷凝，冷凝出的液体流入溶剂接收罐[3]；制冷机组[7]、冷冻液储罐[8]、冷冻液循环泵[9]与二级冷凝器[4]构成冷冻液循环系统，冷却塔[10]、冷却水循环泵[11]与一级冷凝器[2]、水箱[6]内的降温盘管构成冷却水循环系统；
其特征在于，包括以下步骤：
(1)在造粒前开启制冷机组[7]、冷冻液循环泵[9]，将冷冻液储罐[8]内的液体温度降至0～5℃，并对二级冷凝器[4]进行预冷；
(2)开启冷却塔[10]、冷却水循环泵[11]，使冷却水在一级冷凝器[2]和水箱[6]内的降温盘管中循环流动；
(3)抽真空前启动水环式真空泵[5]，使抽真空水在水环式真空泵[5]和水箱[6]内循环流动，利用水环式真空泵[5]产生的负压抽除有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的一种废水处理工艺，其特征在于：一级冷凝器[2]、和二级冷凝器[4]分别布置在溶剂接收罐[3]的蒸汽入口和蒸汽出口。
3.根据权利要求1所述的一种废水处理工艺，其特征在于：冷冻液可以采用硝酸钙水溶液或氯化钙水溶液或乙二醇水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种废水处理工艺，其特征在于：冷凝器可以采用列管式换热器或螺旋板式换热器。
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