CN220467637U - 一种hpmc含盐废水的处理设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种HPMC含盐废水的处理设备，属于化工设备技术领域。一种HPMC含盐废水的处理设备，蒸发单元采用MVR蒸发配合残液浓缩的组合形式；其中MVR蒸发器采用多级蒸发器，且共用蒸汽压缩机；MVR蒸发器排出的残液通过单效蒸发器进行深度浓缩，产生的二次蒸汽送MVR蒸发器回用；冷凝水车间回用。本实用新型技术方案中所使用到的整套设备的运行电耗更低。MVR采用多级蒸发同时从MVR蒸发器系统中连续排出残液，使得MVR蒸发器系统内的物料沸点升较低，从而可减少蒸汽压缩机做功，降低系统运行电耗。本实用新型技术方案中，所使用的单效蒸发装置蒸发出的二次蒸汽可作为MVR系统的补气之用，没有增加系统的整体蒸汽消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种HPMC含盐废水的处理设备，属于化工设备技术领域。
背景技术
羟丙基甲基纤维素HPMC生产过程中产生的含盐废水，主要成分为氯化钠、丙二醇、乙二醇、二甘醇、半纤维素衍生物、损失的纤维素醚产品等，生产废水CODcr(重铬酸盐需氧量)最高可达到60000mg/L，含盐质量浓度高达10%～20%，属于高浓度含盐、难降解废水。目前主流的处理发方法为MVR蒸发处理+生化处理。通过MVR蒸发，结晶出的无机盐进行离心过滤，冷凝水车间回用或进入后续生化单元继续处理。
缺点：
由于废水中含有大量高沸点有机物，沸点升相对于纯盐废水更高，导致随着蒸发的进行，浓缩比逐渐升高后，料液的沸点升高持续上升，以至于超出MVR蒸发器的耐受范围，从而必须排出部分高沸点残液。
MVR蒸发是将蒸发出的二次蒸汽通过蒸汽压缩机进行机械回收再压缩后，以热源的形式再次进入加热器利用的节能工艺。但由于料液沸点升高的原因，更高的浓缩比导致蒸汽压缩机需要做更多的功，将二次蒸汽压缩至更高的温度和压力。因此导致系统运行成本增加。
当浓缩比达到一定程度时，由于沸点升高较高，易导致蒸汽压缩机喘振，并且蒸发量下降，系统无法正常运行。此时需要将高沸点物料外排，注入新料，以维持系统正常运行。但此过程中，外排残液量大，且残液为高盐，高有机物，排出系统后，只能作为危废处理。存在处理量大，成本高的问题。同时为了维持MVR蒸发器的正常运行，需要额外补充一部分生蒸汽，以平衡系统热量不足以及高温残液带走的热量，系统蒸汽消耗量很大。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种HPMC含盐废水的处理设备，能够提高工作效率，并且降低能耗。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种HPMC含盐废水的处理设备，蒸发单元采用MVR蒸发配合残液浓缩的组合形式；其中MVR蒸发器采用多级蒸发器，且共用蒸汽压缩机；MVR蒸发器排出的残液通过单效蒸发器进行深度浓缩，产生的二次蒸汽送MVR蒸发器回用；冷凝水车间回用。
本实用新型技术方案的进一步改进为：成套设备如下，
包括依次串联的一级加热器、一级分离器、二级加热器和二级分离器；二级分离器的出料端依次通过循环泵和出料泵同增稠器连通，增稠器的出料端同离心机连通，离心机的出液端同母液罐连通，母液罐通过母液泵同残液加热器的进料端连通，残液加热器的出料端同残液分离器的进料端连通；残液分离器的出料端依次通过残液循环泵和残液出料泵一同残液增稠器连通，残液增稠器的出料端同残液离心机连通，残液离心机的出料端同残液罐连通；
一级分离器、二级分离器和残液分离器的蒸汽出口同蒸汽压缩机连通；蒸汽压缩机的出气口同一级加热器和二级加热器的高温进气口连通；
一级加热器、二级加热器和残液加热器还同生蒸汽管道连通；
一级加热器、二级加热器和残液加热器的冷凝水回收回用。
本实用新型技术方案的进一步改进为：一级分离器的出料端依次通过一级循环泵和一级出料泵同二级加热器连通，一级循环泵还同一级加热器连通；
二级分离器的出料端依次通过二级循环泵和二级出料泵同增稠器连通，二级循环泵还同二级加热器连通。
本实用新型技术方案的进一步改进为：加热器、分离器以及循环泵和出料泵为一套蒸发浓缩设备，所述的蒸发浓缩设备设置至少两套。
本实用新型技术方案的进一步改进为：一级加热器和一级分离器合称为一级蒸发器，二级加热器和二级分离器合称为二级蒸发器，一级蒸发器可选用降膜蒸发器或强制循环蒸发器。
本实用新型技术方案的进一步改进为：处理流程具体如下，
料液首先进入一级加热器和一级分离器构成的一级MVR蒸发器以及二级加热器和二级分离器构成的二级MVR蒸发器进行蒸发浓缩；当物料浓度达到饱和后开始析出氯化钠固体，二级MVR蒸发器内的晶浆被泵送至增稠器增稠后喂料给离心机过滤，产出部分氯化钠产品；
残液浓缩器内随着浓缩比不断增加，沸点升会不断升高，蒸发温度逐渐升高至T1℃；当残液浓缩器内固体含量较高时，由残液出料泵一打入残液增稠器增稠后喂料给残液离心机过滤，产出部分氯化钠产品；当残液浓缩器内物料的沸点升较低时，残液增稠器的上清液和残液离心机的母液返回残液浓缩器继续蒸发浓缩，至蒸发温度达到T1℃时，残液增稠器的上清液和残液离心机的母液由残液出料泵二进行外排。
本实用新型技术方案的进一步改进为：MVR系统中，设定蒸发压力60-70kpa，蒸汽压缩机出口压力为115-125kpa，蒸汽压缩机可提供温升18℃；一级蒸发器中蒸发温度为90-94℃，沸点升为3-4℃；二级蒸发器中蒸发温度升高至95-105℃，沸点升升高至11-13℃；
当二级蒸发器内物料沸点升小于12℃时，增稠器的上清液和离心机的母液返回MVR系统继续蒸发；
当二级蒸发器中沸点升高于12℃时，上清液和母液打入残液浓缩器进行蒸发浓缩。
本实用新型技术方案的进一步改进为：T1为160-170℃。
由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术效果有：
1、本实用新型技术方案的处理方法，残液量更低且可作为副产销售。由于MVR系统后端增加残液浓缩器，可以蒸发更高沸点升的物料，使得系统排出残液量更少。由于浓缩倍数较高，可以去除残液中更多的水分和无机盐，对于杂质量较少的废水，浓缩出残液中多元醇浓度可达到90%以上，使得残液具有了经济价值，而不必作为危废处理。
2、本实用新型技术方案中所使用到的整套设备的运行电耗更低。MVR采用多级蒸发同时从MVR蒸发器系统中连续排出残液，使得MVR蒸发器系统内的物料沸点升较低，从而可减少蒸汽压缩机做功，降低系统运行电耗。
3、本实用新型技术方案中，所使用的单效蒸发装置蒸发出的二次蒸汽可作为MVR系统的补气之用，没有增加系统的整体蒸汽消耗。
附图说明
图1是本实用新型设备示意图；
其中，1、蒸汽压缩机，2、一级加热器，3、一级分离器，4、一级循环泵， 5、一级出料泵，6、二级加热器，7、二级分离器，8、二级循环泵，9、二级出料泵，10、增稠器，11、离心机，12、母液罐，13、母液泵，14、残液加热器，15、残液分离器，16、残液循环泵，17、残液出料泵一，18、残液增稠器，19、残液离心机，20、残液罐，21、残液出料泵二。
实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
本实用新型是一种HPMC含盐废水的处理设备，通过该方法对HPMC含盐废水进行处理。
该处理方法的主要思路是，蒸发单元采用MVR蒸发配合残液浓缩的组合形式。MVR蒸发器是一种高效节能蒸发设备，该设备采用低温与低压汽蒸技术和清洁能源为能源产生蒸汽，将媒介中的水分离出来。
本技术方案中使用到的MVR蒸发器采用多级蒸发器，多级蒸发器在这里的多级是大于2级，也就是说有多个蒸发器。这些多个蒸发器共用一个蒸汽压缩机1。MVR蒸发器排出的残液通过单效蒸发器进行深度浓缩，产生的二次蒸汽送MVR蒸发器回用；冷凝水可全部供车间回用。
MVR蒸发器采用多级蒸发的方式，物料浓度梯度提高，沸点梯度提高，可有效提高MVR蒸发器的工作效率，降低电耗。残液浓缩器可将残液蒸发至沸点160℃，残液中盐浓度降低至小于5%，多元醇含量大于90%。所得多元醇溶液可作为副产销售，或经精馏进行分离。
如图1所示，具体的，该处理方法用到的成套设备如下，以设置两级蒸发器为例。
该设备包括依次串联的一级加热器2、一级分离器3、二级加热器6和二级分离器7。一级加热器2和一级分离器3为一级蒸发器的主要部件，两者为连通的关系。物料先进入一级加热器2被蒸汽进行加热，然后气液混合体进入一级分离器3进行气液分离。一级加热器2的物料进口同进料管道连通，一级加热器2的物料出口同一级分离器3的物料入口相连通。二级加热器6和二级分离器7为二级蒸发器的主要部件，两者为连通关系。物料从一级分离器3中出来后进入到二级加热器6被蒸汽加热，然后进入二级分离器7进行气液分离。二级加热器6的物料进口同一级分离器3的物料出口相连通，二级加热器6的物料出口同二级分离器7相连通。
一级蒸发器同二级蒸发器之间的物料流动是通过循环泵和出料泵来实现的。具体的是，一级分离器3的出料端依次通过一级循环泵4和一级出料泵5同二级加热器6连通。一级循环泵4还同一级加热器2连通，一级循环泵4起到的是物料在一级蒸发器内部的循环处理的作用，如果物料不符合要求则一级循环泵4将物料再次返回至一级加热器2和一级分离器3进行处理；当物料符合要求后再被一级出料泵5泵送至二级蒸发器。
二级蒸发器处理物料后，二级分离器7的出料端依次通过二级循环泵8和二级出料泵9同增稠器10连通。经过两级的蒸发器的处理，溶质析出。物料被经二级出料泵9泵送至增稠器10进行增稠处理。进一步的，增稠器10的出料端同离心机11连通，增稠后的物料在离心机11离心处理，实现固液分离。其中，二级循环泵8还同二级加热器6连通，二级循环泵8起到的是物料在二级蒸发器内部的循环处理的作用，如果物料不符合要求则二级循环泵8将物料再次返回至二级加热器6和二级分离器7进行处理；当物料符合要求后再被二级出料泵9泵送至增稠器10进行增稠处理。离心机11中离心分离出氯化钠固体。
如图1所示，离心机11的出液端同母液罐12连通，离心机11中分离出的液体进入到母液罐12。所述母液罐12通过母液泵13同残液蒸发器连通，母液罐12中的母液通过母液泵13被泵送至残液蒸发器内进行进一步的处理。残液蒸发器的结构同前述蒸发器非常相似，其主要部件是残液加热器14和残液分离器15。
此外，增稠器10也可以设置同母液罐12连通的管道，增稠器10中的液体物料进入到母液罐12中。母液泵13还同二级分离器连通，母液罐12中的母液也可以被送至二级分离器7中被再次处理。
母液泵13出料端同残液加热器14的进料端连通，残液加热器14的出料端同残液分离器15的进料端连通，母液进入残液加热器14中被加热后，气液混合体进入到残液分离器15中进行气液分离。残液加热器14的蒸汽进口同蒸汽管道连通，也可以同时同蒸汽压缩机1连通。
残液分离器15的出料端依次通过残液循环泵16和残液出料泵一17同残液增稠器18连通。残液循环泵16还同残液加热器14连通，残液加热器14起到的作用是使母液在残液蒸发器的部件中循环处理的作用。如果物料不符合要求则残液循环泵16将物料再次返回至残液加热器14和残液分离器15进行处理；当物料符合要求后再被残液出料泵一17泵送至残液增稠器18进行增稠处理。
残液增稠器18的出料端同残液离心机19连通，增稠后的母液在残液离心机19中进行固液分离的离心处理。残液离心机19的出料端同残液罐20连通；由残液离心机19分离出的液体进入残液罐20。进一步的，残液罐20可以同残液加热器14的进料端连通，残液再次进入到残液蒸发器中被处理；或者残液罐20中的残液被排出，进行后续其他处理。残液离心机19中离心分离出氯化钠固体。
该设备中，一级分离器3、二级分离器7和残液分离器15的蒸汽出口同蒸汽压缩机1连通，其中一级分离器3和二级分离器7的气体进入到蒸汽压缩机1中被压缩。而蒸汽压缩机1的出气口同一级加热器2和二级加热器6的高温进气口连通；被压缩后升温的蒸汽进入到各个加热器中起到对物料加热的作用。残液分离器15的蒸汽出口同蒸汽压缩机1连通，但实际上残液分离器15中分离出的蒸汽并不进入蒸汽压缩器，而是同蒸汽压缩机1中排出的二次蒸汽一并进入到以及一级加热器2和二级加热器6。
该设备中，一级加热器2、二级加热器6和残液加热器14还同生蒸汽管道连通，用于在需要的时候进行蒸汽的补充。如果设备内部蒸汽充足，则不需要补充蒸汽。
该设备中的一级加热器2、二级加热器6和残液加热器14在处理物料过程中会产生冷凝水，主要是高温蒸汽加热物料后回生产冷凝水，这些冷凝水需要被回收回用。
该设备中，加热器、分离器以及循环泵和出料泵为一套蒸发浓缩设备，称为一级单效蒸发器。所述的蒸发浓缩设备设置至少两套，从而形成多级蒸发器或者叫多效蒸发器。图1中是两级蒸发器，可以根据需要设置三级、四级，或者设置更多级的蒸发器。
本实用新型的技术方案中，使用上述设备对HPMC含盐废水的处理流程具体如下，
一级加热器2和一级分离器3合称为一级蒸发器，二级加热器6和二级分离器7合称为二级蒸发器，一级蒸发器合二级蒸发器合称为MVR蒸发器系统。残液加热器合残液分离器合称为残液浓缩器。
料液首先进入一级加热器2和一级分离器3构成的一级MVR蒸发器系统以及二级加热器6和二级分离器7构成的二级MVR蒸发器系统进行蒸发浓缩。当物料浓度达到饱和后开始析出氯化钠固体，二级MVR蒸发器内的晶浆被泵送至增稠器10增稠后喂料给离心机11过滤，产出部分氯化钠产品。
当残液浓缩器内随着浓缩比不断增加，沸点升会不断升高，蒸发温度逐渐升高至T1℃。当残液浓缩器内固体含量较高时，由残液出料泵一17打入残液增稠器18增稠后喂料给残液离心机19过滤，产出部分氯化钠产品。当残液浓缩器内物料的沸点升较低没有达到T1℃时，残液增稠器18的上清液和残液离心机19的母液返回残液浓缩器继续蒸发浓缩，至蒸发温度达到T1℃时，残液增稠器18的上清液和残液离心机19的母液由残液出料泵二21进行外排。残液增稠器18的上清液和残液离心机19的母液先进入到残液罐20，再被残液出料泵二21从残液罐20中抽出外排。在具体的实施中，控制T1为160-170℃。
进一步的，MVR系统中，设定蒸发压力60-70kpa，蒸汽压缩机1出口压力为115-125kpa，蒸汽压缩机1可提供温升18℃。一级蒸发器中蒸发温度为90-94℃，沸点升为3-4℃；二级蒸发器中蒸发温度升高至95-105℃，沸点升升高至11-13℃。
当二级蒸发器内物料沸点升小于12℃时，增稠器10的上清液和离心机11的母液返回MVR系统继续蒸发；
当二级蒸发器中沸点升高于12℃时，上清液和母液打入残液浓缩器进行蒸发浓缩。
以下为具体的实施例。
一级加热器2和一级分离器3合称为一级蒸发器，二级加热器6和二级分离器7合称为二级蒸发器，一级蒸发器和二级蒸发器合称为MVR蒸发器系统。残液加热器14和残液分离器15合称为残液浓缩器。
工作开始，料液首先进入MVR系统，进行蒸发。来料直接送MVR蒸发器系统，依次经过一级蒸发器、二级蒸发器进行蒸发浓缩，当物料浓度达到饱和后开始析出氯化钠固体。二级蒸发器内的晶浆被泵送至增稠器10在增稠后喂料给离心机11过滤，产出部分氯化钠产品。
MVR蒸发器系统中，设定蒸发压力60-70kpa，蒸汽压缩机1出口压力为115-125kpa，蒸汽压缩机1可提供温升18℃。一级蒸发器中蒸发温度为90-94℃，沸点升仅为3-4℃。二级蒸发器中蒸发温度逐渐升高至100℃左右，沸点升逐渐升高至11-13℃。当二级蒸发器内物料沸点升小于12℃时，增稠器10的上清液和离心机11母液返回MVR蒸发器系统中继续蒸发，以降低运行成本。当二级蒸发器中沸点升高于12℃时，上清液和母液打入残液浓缩器进行蒸发浓缩，以降低蒸汽压缩1运行功耗，并维持MVR蒸发器系统的稳定运行。残液浓缩器内随着料液浓缩比不断增加，沸点升会不断升高，蒸发温度随之逐渐升高至160-170℃。当残液浓缩器内固含量较高时，由残液出料泵一17打入残液增稠器中增稠后喂料给残液离心机19过滤，产出部分氯化钠产品。当残液浓缩器内物料的沸点升较低时，残液增稠器18的上清液和残液离心机19的母液返回残液浓缩器继续蒸发浓缩。当蒸发温度达到160-170℃时，残液增稠器18的上清液和残液离心机19的母液先排入残液罐20，再由残液出料泵二21进行外排。
MVR蒸发器系统中，一级分离器和二级分离器产生的二次蒸汽经过蒸汽压缩机1升压升温后，进入一级加热器和二级加热器中冷凝放热，冷凝水进入后续生化单元继续处理。单效加热器利用生蒸汽进行加热，产生的生蒸汽冷凝水返回车间二次利用，分离器产生的二次蒸汽，作为MVR 蒸发器系统的补充热源，进入MVR蒸发器系统。一级加热器和二级加热器，这样单个的加热器称为单效加热器。
经测算20 m³/h的纤维素废水处理系统中，蒸发单元采用MVR蒸发加残液浓缩的方法。系统运行电耗仅为1000kw，生蒸汽消耗量为1.5t/h，综合运行成本为54元/吨水。如果采用三效系统，系统运行电耗为240kw，生蒸汽消耗量为8t/h，综合运行成本高达97元/吨水。
MVR蒸发出的残液，经过残液浓缩器继续浓缩，排出的残液经检测，丙二醇浓度高达73%，乙二醇浓度达到17.5%。残液中醇类具有较高的回收价值，作为副产品对外销售。
本技术方案中，由残液分离器15排出的残液，可经过精馏等后续处理，得到单一组分的成品。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种HPMC含盐废水的处理设备，其特征在于：蒸发单元采用MVR蒸发配合残液浓缩的组合形式；其中MVR蒸发器采用多级蒸发器，且共用蒸汽压缩机（1）；MVR蒸发器排出的残液通过单效蒸发器进行深度浓缩，产生的二次蒸汽送MVR蒸发器回用；冷凝水车间回用；
设备如下，
包括依次串联的一级加热器（2）、一级分离器（3）、二级加热器（6）和二级分离器（7）；二级分离器（7）的出料端依次通过循环泵和出料泵同增稠器（10）连通，增稠器（10）的出料端同离心机（11）连通，离心机（11）的出液端同母液罐（12）连通，母液罐（12）通过母液泵（13）同残液加热器（14）的进料端连通，残液加热器（14）的出料端同残液分离器（15）的进料端连通；残液分离器（15）的出料端依次通过残液循环泵（16）和残液出料泵一（17）同残液增稠器（18）连通，残液增稠器（18）的出料端同残液离心机（19）连通，残液离心机（19）的出料端同残液罐（20）连通；
一级分离器（3）、二级分离器（7）和残液分离器（15）的蒸汽出口同蒸汽压缩机（1）连通；蒸汽压缩机（1）的出气口同一级加热器（2）和二级加热器（6）的高温进气口连通；
一级加热器（2）、二级加热器（6）和残液加热器（14）还同生蒸汽管道连通；
一级加热器（2）、二级加热器（6）和残液加热器（14）的冷凝水回收回用。
2.根据权利要求1所述的一种HPMC含盐废水的处理设备，其特征在于：一级分离器（3）的出料端依次通过一级循环泵（4）和一级出料泵（5）同二级加热器（6）连通，一级循环泵（4）还同一级加热器（2）连通；
二级分离器（7）的出料端依次通过二级循环泵（8）和二级出料泵（9）同增稠器（10）连通，二级循环泵（8）还同二级加热器（6）连通。
3.根据权利要求2所述的一种HPMC含盐废水的处理设备，其特征在于：加热器、分离器以及循环泵和出料泵为一套蒸发浓缩设备，所述的蒸发浓缩设备设置至少两套。
4.根据权利要求2所述的一种HPMC含盐废水的处理设备，其特征在于：一级加热器（2）和一级分离器（3）合称为一级蒸发器，二级加热器（6）和二级分离器（7）合称为二级蒸发器，一级蒸发器可选用降膜蒸发器或强制循环蒸发器。
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