CN109850969A - 氯化钙溶液的浓缩回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氯化钙溶液的浓缩回收系统，包括依次连接的进料换热段、一效降膜蒸发段、二效降膜蒸发段、一效强制循环换热段、二效强制循环换热段和蒸汽压缩段；进料换热段通过换热器预热原料；一效降膜蒸发段和二效降膜蒸发段对原料进行两级降膜蒸发；一效强制循环换热段和二效强制循环换热段形成强制循环回路进一步提高浓缩液的浓度；一效降膜蒸发段与二效降膜蒸发段产生的二次蒸汽接入压缩机机组，压缩机组将压缩后的高温蒸汽再次送入一效降膜蒸发段与二效降膜蒸发段加热物料。本发明可节能、高效地回收生产环氧氯丙烷的废水中的氯化钙。

Description

氯化钙溶液的浓缩回收系统

技术领域

本发明属于有机废水处理技术领域，具体涉及一种氯化钙溶液的浓缩回收系统。

背景技术

环氧氯丙烷是重要的有机化工原料，主要用于生产环氧树脂、玻璃钢、电绝缘材料、表面活性剂、医药、农药、涂料、离子交换树脂、增塑剂、氯醇橡胶。目前环氧氯丙烷主流的工业生产方法为丙烯高温氯化法，其过程包括：丙烯氯化反应、氯丙烯氯醇化反应、二氯丙醇的皂化反应。具体反应过程如下：

(1)丙烯氯化反应

丙烯余热与氯气以4：1的比例混合进入氯化反应器，在470℃条件下反应生成氯丙烯和氯化氢。

(2)氯醇化反应

反应(1)得到的氯丙烯与氯气以1.003：1的比例溶入水中，然后进入氯醇化反应器中进行反应。

(3)皂化反应

反应(2)得到的二氯丙醇换热后与20％的氢氧化钙乳浊液混合发生皂化反应，生成环氧丙烷。

由上可知，废水中的游离的氯离子会与游离的钙离子结合形成氯化钙。氯化钙或者二水氯化钙均为重要的工业原料，主要用于制备融雪剂、冷冻剂、除湿剂、防尘剂等，对环氧氯丙烷生产废水中的氯化钙副产物加以回收利用，一方面可获得氯化钙或者二水氯化钙工业原料，提高了企业的经济效益，另一方面减少了废水中的有机含氯化合物排放，符合当前对废水零排放的生产要求，具有非常重要的经济价值和环保价值。

废水中的氯化钙回收，当前主要采用生化处理方法，处理后废水达标排放。但是生化处理方法不适用于高盐度废水的处理，因为废水中盐度高，可使微生物细胞脱水，引起细胞原生质分离，脱氢酶活性丧失。也有部分方案采用蒸发浓缩的方法提取氯化钙，但是该方法浓缩效率低、对蒸汽的消耗量大，不利于节能环保，且增加了企业的生产成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决以上问题，提供一种氯化钙溶液的浓缩回收系统，以节能、高效地回收生产环氧氯丙烷的废水中的氯化钙。

本发明提供了如下的技术方案：

氯化钙溶液的浓缩回收系统，包括通过管道依次连接的进料换热段、一效降膜蒸发段、二效降膜蒸发段、一效强制循环换热段、二效强制循环换热段和蒸汽压缩段；

进料换热段包括用于预热原料的鲜蒸汽换热器，进料管道和鲜蒸汽管道分别接入鲜蒸汽换热器；

一效降膜蒸发段和二效降膜蒸发段均包括两个依次连接的一效降膜蒸发分离器和二效降膜蒸发分离器，一效降膜蒸发分离器和二效降膜蒸发分离器均为一体式降膜蒸发分离器；降膜循环泵分别连接一体式降膜蒸发分离器底部的储液罐和一体式降膜蒸发分离器的降膜蒸发器顶部，降膜循环泵可将浓缩液由一体式降膜蒸发分离器底部的储液罐循环输送至降膜蒸发器内进行降膜蒸发；

一效降膜蒸发段和二效降膜蒸发段通过第一转料泵连接；二效降膜蒸发段和一效强制循环换热段通过第二转料泵连接；

一效强制循环换热段和二效强制循环换热段均包括结晶分离器、两个强制循环换热器和一台强制循环泵；两个强制循环换热器与强制循环泵串联后再连接结晶分离器，形成浓缩液的强制循环回路；

一效强制循环换热段和二效强制循环换热段通过第一出料泵连接；二效强制循环换热段通过第二出料泵输送出界区；

蒸汽压缩段包括气液分离器、压缩机机组和末效冷凝器，一效降膜蒸发段与二效降膜蒸发段的二次蒸汽通过蒸汽管道连接气液分离器，气液分离器连接压缩机机组；压缩机组通过蒸汽管道连接依次一效降膜蒸发段与二效降膜蒸发段，将压缩后的高温蒸汽再次送入一效降膜蒸发段与二效降膜蒸发段加热物料。

优选的，一体式降膜蒸发分离器包括一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器，二级降膜蒸发器的底部连通有降膜分离器，降膜分离器通过管道与一级降膜蒸发器的底部连通，降膜分离器的底部连通储液罐；两个降膜循环泵分别将储液罐内的浓缩液循环输送至一级降膜蒸发器以及二级降膜蒸发器内。

优选的，鲜蒸汽通过蒸汽管道依次接入一效强制循环换热段和二效强制循环换热段，为强制循环换热器内的浓缩液换热；二效强制循环换热段通过蒸汽管道连接末效冷凝器壳程，将强制循环换热器壳程内的二次蒸汽输入末效冷凝器壳程，末效冷凝器连接冷凝水罐，将冷凝水排出。

优选的，原料管道依次连接不凝汽换热器和鲜蒸汽换热器；一效强制循环换热段和二效强制循环换热段的强制循环换热器均通过蒸汽管道连接不凝汽换热器，一效强制循环换热段和二效强制循环换热段的蒸汽冷凝水和不凝气通过不凝汽换热器对原料加热。

优选的，一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器也分别通过蒸汽管道连接不凝汽换热器。

优选的，强制循环泵连接于两个强制循环换热器之间的管道上。

优选的，还包括蒸馏水罐，鲜蒸汽换热器、各个一级降膜蒸发器、二级降膜蒸发器和强制循环换热器分别通过管道连接蒸馏水罐的入口。

优选的，还包括凝水换热器，蒸馏水罐的出口连接凝水换热器，原料先经过凝水换热器换热，再经过不凝汽换热器换热，换热后的低温冷凝水由凝水换热器排出系统。

优选的，还包括积液罐，压缩机机组的蒸汽冷凝水出口连接积液罐，积液罐连接蒸馏水罐的入口。

本发明的有益效果是：本发明采用两效降膜浓缩段和两效强制循环段对有机废水中的氯化钙溶液进行浓缩提取，其中两效降膜浓缩段采用一体式降膜蒸发分离器进行降膜浓缩，提高了氯化钙溶液的浓缩蒸发和气液分离效率。一效降膜蒸发段与二效降膜蒸发段的二次蒸汽进入压缩机机组后形成高温蒸汽，再送回一效降膜蒸发段与二效降膜蒸发段加热物料，充分利用蒸汽热量，节能环保。本系统采用鲜蒸汽为原料以及为强制循环段的浓缩液换热，采用压缩后的高温蒸汽为降膜蒸发段的浓缩液换热，减少了鲜蒸汽的用量，节能环保。利用多级换热结构对原料换热升温，充分利用二次蒸汽和冷凝水的剩余热量，进一步减少鲜蒸汽的消耗量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中的进料换热段结构示意图；

图3是图1中的一效降膜蒸发段与二效降膜蒸发段结构示意图；

图4是图1中的一效强制循环换热段与二效强制循环换热段结构示意图；

图5是图1中的蒸汽压缩段结构示意图；

图中标记为：1.进料换热段；11.凝水换热器；12.不凝汽换热器；13.鲜蒸汽换热器；14.蒸馏水罐；15.原料罐；2.一效降膜蒸发段；21.一级降膜蒸发器；22.二级降膜蒸发器；23.降膜分离器；24.储液罐；25.降膜循环泵；26.第一转料泵；3.二效降膜蒸发段；31.第二转料泵；4.一效强制循环换热段；41.结晶分离器；42.强制循环换热器；43.强制循环泵；44.第一出料泵；5.二效强制循环换热段；51.第二出料泵；6.蒸汽压缩段；61.末效冷凝器；62.冷凝水罐；63.气液分离器；64.压缩机机组；65.积液罐。

具体实施方式

如图1至图5所示，氯化钙溶液的浓缩回收系统，包括通过管道依次连接的进料换热段1、一效降膜蒸发段2、二效降膜蒸发段3、一效强制循环换热段4、二效强制循环换热段5和蒸汽压缩段6。原料(即环氧氯丙烷的生产过程中所产生的含有氯化钙的废水)先经过进料换热段1换热升温，再依次进入一效降膜蒸发段2、二效降膜蒸发段3降膜蒸发大部分的水分，形成浓缩液，然后浓缩液进入一效强制循环换热段4、二效强制循环换热段5进行多次强制循环蒸发，直至形成浓度适合的氯化钙，排出系统。

进料换热段1包括原料罐15、用于预热原料的鲜蒸汽换热器13，进料管道和鲜蒸汽管道分别接入鲜蒸汽换热器13；原料可由鲜蒸汽换热器13升温后进入一效降膜蒸发段2。

一效降膜蒸发段2和二效降膜蒸发段3均包括两个依次连接的一效降膜蒸发分离器和二效降膜蒸发分离器，一效降膜蒸发分离器和二效降膜蒸发分离器均为一体式降膜蒸发分离器；一体式降膜蒸发分离器包括一级降膜蒸发器21与二级降膜蒸发器22，二级降膜蒸发器22的底部连通有降膜分离器23，降膜分离器23通过管道与一级降膜蒸发器21的底部连通，降膜分离器23的底部连通储液罐24。降膜循环泵25连接储液罐24和一级/二级降膜蒸发器顶部，降膜循环泵25可将储液罐24内的浓缩液循环输送至一级降膜蒸发器21以及二级降膜蒸发器22内进行降膜蒸发；原料先后由一效降膜蒸发段2和二效降膜蒸发段3降膜蒸发大部分的水分，形成浓缩液，采用两效降膜蒸发方式，提高了氯化钙浓缩液的蒸发效率。

一效降膜蒸发段2和二效降膜蒸发段3通过第一转料泵26连接；二效降膜蒸发段3和一效强制循环换热段4通过第二转料泵31连接；第二转料泵31将降膜蒸发后的浓缩液由二效降膜蒸发段3输入两效强制循环换热段进行强制循环蒸发。

一效强制循环换热段4和二效强制循环换热段5均包括结晶分离器41、两个强制循环换热器42和一台强制循环泵43；两个强制循环换热器42与强制循环泵43串联后再连接结晶分离器41，强制循环泵43将结晶分离器41内的浓缩液送入两个强制循环换热器42内，再由强制循环换热器42打回结晶分离器41，形成浓缩液的强制循环回路。此过程由鲜蒸汽伴热，对浓缩液进行循环浓缩，具体结构和过程为：鲜蒸汽通过蒸汽管道依次接入一效强制循环换热段4和二效强制循环换热段5的强制循环换热器42壳程，为强制循环换热器42内的浓缩液换热；二效强制循环换热段5通过蒸汽管道连接末效冷凝器61壳程，将强制循环换热器42壳程内的二次蒸汽输入末效冷凝器61壳程，末效冷凝器61连接冷凝水罐62，将冷凝水排出。优选强制循环泵43连接于两个强制循环换热器42之间的管道上，便于均衡、有效地将浓缩液由前一强制循环换热器打入后一强制循环换热器内。

一效强制循环换热段4和二效强制循环换热段5通过第一出料泵44连接，第一出料泵44将一效强制循环换热段4的浓缩液输入二效强制循环换热段5；浓缩液到达二效强制循环换热段5，使物料浓缩达到出料浓度后，通过第二出料泵51输送出界区。

蒸汽压缩段6包括气液分离器63、压缩机机组64和末效冷凝器61，一效降膜蒸发段2与二效降膜蒸发段3的二次蒸汽通过蒸汽管道连接气液分离器63，气液分离器63连接压缩机机组64，压缩机机组64通过蒸汽管道连接依次一效降膜蒸发段2与二效降膜蒸发段3。降膜蒸发段的二次蒸汽由气液分离器63分离出冷凝水，排至蒸馏水罐14内，分离出的80℃的二次蒸汽被压缩机机组64压缩后，温度可升高到110℃左右，压缩后的高温二次蒸汽再送回一效降膜蒸发段2与二效降膜蒸发段3的降膜蒸发器壳程加热物料。在加热物料的过程中，这部分约为110℃的蒸汽冷凝成水流至蒸馏水罐14，并由蒸馏水泵泵入凝水换热器11与原料液换热，冷凝水温度降至40℃左右排出系统。

其中，如图1和图2所示，在进料换热段内，原料管道依次接入凝水换热器11、不凝汽换热器12和鲜蒸汽换热器13，原料在进料换热段的换热过程为：

1.原料先由凝水换热器11换热。鲜蒸汽换热器13、各个一级降膜蒸发器21、二级降膜蒸发器22和强制循环换热器42分别通过管道连接蒸馏水罐14的入口，它们内部的蒸汽冷却形成一定温度的蒸汽冷凝水流入蒸馏水罐14内；蒸馏水罐14的出口连接凝水换热器11，原料与凝水换热器11内的蒸汽冷凝水换热，换热后的约40℃低温冷凝水由凝水换热器11排出系统。

2.原料再由不凝汽换热器12换热。一级降膜蒸发器21、二级降膜蒸发器22、两效强制循环换热段内的强制循环换热器42分别通过蒸汽管道连接不凝汽换热器12，二次蒸汽在它们内部形成的蒸汽不凝气流入不凝汽换热器12壳程，对原料换热。

3.升温后的原料再由鲜蒸汽换热器13补充换热升温，进而进入一效降膜蒸发段2内。

通过设置以上多级换热结构对原料换热升温，充分利用蒸汽和蒸汽冷凝水、不凝汽的剩余热量，减少鲜蒸汽的消耗，节能环保。

如图1和图5所示，压缩机机组64的蒸汽冷凝水出口连接积液罐65，积液罐65连接蒸馏水罐14的入口。压缩机机组内的蒸汽冷凝水先流入积液罐65，再由水泵输送至蒸馏水罐14内，通过凝水换热器11为原料预热。

整套蒸发系统通过PLC软件来控制，所有的输出和输入信号、系统的操作都可由配套的计算机完成。各效分离器内物料在液位自动控制系统的作用下，物料液位被设定在适当的参数范围内，并达到设计液位。当二效强制循环换热段5的结晶分离器41内物料达到所需的浓度时，由第二出料泵51打出系统；各效因出料与水份蒸发而产生液位降低，这时物料在进料泵的作用下和相连通的物料管自行补充各效气液分离器内的物料，各效物料的补充速度由液位自动控制系统来控制，从而达到自动控制蒸发器各效液位的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.氯化钙溶液的浓缩回收系统，其特征在于，包括通过管道依次连接的进料换热段、一效降膜蒸发段、二效降膜蒸发段、一效强制循环换热段、二效强制循环换热段和蒸汽压缩段；

所述进料换热段包括用于预热原料的鲜蒸汽换热器，进料管道和鲜蒸汽管道分别接入所述鲜蒸汽换热器；

所述一效降膜蒸发段和所述二效降膜蒸发段均包括两个依次连接的一效降膜蒸发分离器和二效降膜蒸发分离器，所述一效降膜蒸发分离器和所述二效降膜蒸发分离器均为一体式降膜蒸发分离器；降膜循环泵分别连接所述一体式降膜蒸发分离器底部的储液罐和所述一体式降膜蒸发分离器的降膜蒸发器顶部，所述降膜循环泵可将浓缩液由所述储液罐循环输送至所述降膜蒸发器内进行降膜蒸发；

所述一效降膜蒸发段和所述二效降膜蒸发段通过第一转料泵连接；所述二效降膜蒸发段和所述一效强制循环换热段通过第二转料泵连接；

所述一效强制循环换热段和所述二效强制循环换热段均包括结晶分离器、两台强制循环换热器和一台强制循环泵；两台所述强制循环换热器与所述强制循环泵串联后连接所述结晶分离器，形成浓缩液的强制循环回路；

所述一效强制循环换热段和所述二效强制循环换热段通过第一出料泵连接；所述二效强制循环换热段通过第二出料泵将浓缩液输送出界区；

所述蒸汽压缩段包括气液分离器、压缩机机组和末效冷凝器，所述一效降膜蒸发段与所述二效降膜蒸发段产生的二次蒸汽通过蒸汽管道连接所述气液分离器，所述气液分离器的出口连接所述压缩机机组；所述压缩机组通过蒸汽管道连接依次所述一效降膜蒸发段与所述二效降膜蒸发段，将压缩后的高温蒸汽再次送入所述一效降膜蒸发段与所述二效降膜蒸发段加热物料。

2.根据权利要求1所述的一种氯化钙溶液的浓缩回收系统，其特征在于，所述一体式降膜蒸发分离器包括一级降膜蒸发器与二级降膜蒸发器，所述二级降膜蒸发器的底部连通有降膜分离器，所述降膜分离器通过管道与所述一级降膜蒸发器的底部连通，所述降膜分离器的底部连通储液罐；两个降膜循环泵分别将所述储液罐内的浓缩液循环输送至所述一级降膜蒸发器以及所述二级降膜蒸发器内。

3.根据权利要求2所述的一种氯化钙溶液的浓缩回收系统，其特征在于，鲜蒸汽通过蒸汽管道依次接入所述一效强制循环换热段和所述二效强制循环换热段，所述二效强制循环换热段通过蒸汽管道连接所述末效冷凝器的壳程，所述末效冷凝器连接冷凝水罐。

4.根据权利要求3所述的一种氯化钙溶液的浓缩回收系统，其特征在于，原料管道依次连接不凝汽换热器和鲜蒸汽换热器；所述一效强制循环换热段和所述二效强制循环换热段的强制循环换热器均通过蒸汽管道连接所述不凝汽换热器，所述一效强制循环换热段和所述二效强制循环换热段的蒸汽冷凝水和不凝气通过所述不凝汽换热器对原料加热。

5.根据权利要求4所述的一种氯化钙溶液的浓缩回收系统，其特征在于，所述一级降膜蒸发器与所述二级降膜蒸发器也分别通过蒸汽管道连接所述不凝汽换热器。

6.根据权利要求1所述的一种氯化钙溶液的浓缩回收系统，其特征在于，所述强制循环泵连接于两个所述强制循环换热器之间的管道上。

7.根据权利要求4所述的一种氯化钙溶液的浓缩回收系统，其特征在于，还包括蒸馏水罐，所述鲜蒸汽换热器、各个所述一级降膜蒸发器、所述二级降膜蒸发器和所述强制循环换热器分别通过管道连接所述蒸馏水罐的入口。

8.根据权利要求7所述的一种氯化钙溶液的浓缩回收系统，其特征在于，还包括凝水换热器，所述蒸馏水罐的出口连接所述凝水换热器，原料先经过所述凝水换热器换热，再经过所述不凝汽换热器换热，换热后的低温冷凝水由所述凝水换热器排出系统。

9.根据权利要求7所述的一种氯化钙溶液的浓缩回收系统，其特征在于，还包括积液罐，所述压缩机机组的蒸汽冷凝水出口连接所述积液罐，所述积液罐连接所述蒸馏水罐的入口。