KR20220016120A - 증발에 의한 폐수 처리 및 세정 입자에 의한 오염 방지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수 스트림의 증발을 위한 프로세스에 관한 것으로, 상기 프로세스는 폐수의 스트림이 통과하는 열교환기의 내면의 스케일링을 경감하기 위해 폐수 스트림을 클리닝 입자들과 함께 강제 순환 증발기의 쉘과 튜브 열교환기를 통과시키는 단계를 포함한다. 다른 양태에서, 본 발명은 이전 청구항들 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 데 적합한 유동상 열교환기를 포함하는 강제 순환 증발기에 관한 것으로, 상기 증발기는 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수를 발생시키는 화학 프로세스 플랜트의 뒤에, 바람직하게는 염료 제조 플랜트의 뒤에 위치된다.

Description

증발에 의한 폐수 처리 및 세정 입자에 의한 오염 방지

본 발명은 프로세스 폐수 처리 분야에 있다. 특히, 본 발명은 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수 스트림, 예를 들면 염료 생산 프로세스에서 발생하는 폐수의 증발을 위한 프로세스 및 장치에 관한 것이다.

다양한 화학물질 생산 프로세스들에서, 유기 및 무기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수 스트림이 얻어진다. 스트림은 반응 혼합물을 중화하기 위한 추출 및 세척 또는 산성 또는 염기성 용액의 첨가와 같은 상류 프로세스들, 또는 예를 들면 유기금속 화합물들을 포함하는 반응 혼합물들로부터 발생할 수 있다. 또한, 다양한 폐기물 스트림들은 물의 증발에 의한 농축 및 최종적으로는 예를 들면, 후처리 단계 후의 건조 물질의 퇴적과 같은 공동의 추가 처리를 위해 합쳐질 수 있다.

수성 폐기물 스트림들을 처리하기 위해, 특히 액체가 열 전달 표면의 파울링(fouling)을 초래하는 것으로 알려진 경우에 강제 순환 증발기들이 널리 사용된다. 강제 순환 증발은, 열교환기 튜브들에서의 비등 - 이는 강화된 파울링을 초래할 수 있으므로 - 을 회피하기 위해 열교환기 후에 플래싱함으로써 증기를 제거하기 위해 물의 순환과 함께 하나 이상의 열교환기와 하나 이상의 플래시 분리 장치 양자 모두의 사용을 포함한다. 이러한 열교환기들은 전형적으로 쉘과 튜브 타입이며, 튜브 다발이 지나가는 쉘을 포함하는데, 쉘에는 전형적으로 튜브들의 쉘 측에서 증기를 응축하기 위해 입구와 출구가 구비되고, 튜브들은 튜브들의 내면을 통해 응축 열을 받을 수 있도록 재순환 프로세스 액체를 통과시키도록 배치된다.

도 1에는, 다중 효용(multi-effect) 증발을 포함하는 전형적인 폐기물 처리 방식이 도시되어 있다. 전처리 플랜트에서 폐수의 전처리 후에, 물 스트림은 폐기물 스트림이 최종적으로는 스프레이 드라이어 플랜트와 같은 후처리 단계에서 건조될 수 있도록 다중 효용 증발기 플랜트에서 농축된다.

일반적으로 증발기들의 결점, 및 쉘과 튜브 열교환기를 적용하는 강제 순환 증발기들의 결점은 폐수 스트림이 흐르는 열교환기의 내면의 파울링이다. 파울링은 전형적으로 폐기물 스트림 내의 성분들의 침전 또는 결정화와 같은 퇴적에 의해 초래된다. 파울링 층이 형성되면, 이는 강제 순환 증발기들의 가동 효율에 악영향을 미친다. 예를 들어, 염료 생산 프로세스들로부터의 폐수 스트림을 처리하도록 가동되는 다중 효용 강제 순환 증발기(multi-effect forced circulation evaporator: MEE) 플랜트는 일반적으로 12 내지 15일 동안 가동되고 난 다음, 전형적으로는 고압 워터젯 클리닝에 의한 클리닝을 위해 5 내지 7일 동안 셧다운되어야 한다. 대부분의 경우에, 클리닝이 너무 어려워 일부 층이 여전히 남아 있는다. 클리닝 후, 플랜트는 0 일째에 용량의 80 %에서만 가동될 수 있으며 다음 클리닝 전에 용량이 50 %로 저하된다. 기업들은 결정화를 줄이기 위한 화학물질들의 추가, 화학적 클리닝, 고압 워터젯 클리닝, 및 파울링을 처리하기 위한 장비의 중복화와 같은 다양한 해법들을 적용한다. 하지만, 이들 해법은 장비의 타운타임과 CAPEX 및 OPEX 면에서의 추가 비용들로 이어진다.

강제 순환 증발기들의 파울링은 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수 스트림들을 처리하는 증발기들에서 특히 문제가 되는데, 그 이유는 이러한 스트림들은 악명 높게 단단하고 강한 접착성의 파울링 층을 형성하기 때문이다. 이들 경우에 파울링 층은 일반적으로 물에 불용성이며 심지어는 10 wt% 염산 용액에도 불용성이다. 이 파울링 층의 경도 및 접착성은 적어도 부분적으로는 이 층의 화학적 조성, 및 특히 유기 물질의 존재 및 그 성질에 의해 야기되는 것으로 여겨진다. 유기 물질들 및 특히 염료 생산 프로세스들에서 발생하는 유기 물질들은 가열하면 그 특성들이 변하는 열 반응성 화합물들일 수 있는데, 이는 보다 강한 접착성 및 증가된 경도를 초래할 수 있다. 특히 이 분야에서는 오랫동안 해법에 대한 필요성을 느꼈음에도 불구하고, 파울링 문제에 충분히 대처하는 만족스런 방법은 제공되지 않고 있다.

본 발명자들은 놀랍게도 폐수의 스트림이 통과하는 열교환기의 내면의 무기 및 유기 물질들의 파울링 퇴적물은 상기 폐수 스트림을 클리닝 입자들과 함께 열교환기를 통과시킴으로써 경감될 수 있음을 밝혀냈다. 유리하게는, 본 발명은 셀프 클리닝 원리를 제공하며, 그에 따라 별도의 클리닝을 수행하기 위해 프로세스를 셧다운할 필요를 없게 한다.

따라서, 본 발명은 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수 스트림의 증발을 위한 프로세스에 관한 것으로, 상기 프로세스는 폐수의 스트림이 통과하는 열교환기의 내면의 파울링 퇴적물을 경감하기 위해 폐수 스트림을 클리닝 입자들과 함께 강제 순환 증발기의 쉘과 튜브 열교환기를 통과시키는 단계를 포함한다.

클리닝 입자들에 의한 파울링의 경감은 이전에는, 탄산칼슘과 같은 무기 물질들의 스케일링이 관찰되는 오일 및 가스 추출 프로세스들로부터의 해수 및 브라인을 사용하는 응축기에서 수행되었다(예를 들면, Vallespin et al., Heat Exchanger Fouling and Cleaning (2017) p. 293-298 - 이는 그 전체가 본 명세서에 편입되어 있음 -, 및 US8075740 참조). 하지만, 이들 파울링 층은 무기 및 유기 물질들의 혼합물의 파울링 층들보다 덜 단단하고 접착성이 약한 것으로 알려져 있으며, 그래서 3 ㎜ 이상의 두께를 갖는 층이 형성된 경우들에도 클리닝 입자들의 가벼운 스크레이핑 효과는 표면들로부터 파울링 층들을 클리닝하는데 충분하다.

하지만, 본 발명자들은 놀랍게도 파울링 퇴적물의 스크레이핑이 초기 단계, 즉 두꺼운 파울링 층이 형성될 기회가 있기 전에 수행되는 경우, 본 발명에 따른 폐수 처리에서의 파울링 퇴적물이 특히 효과적으로 경감될 수 있음을 밝혀냈다. 그래서, 예기치 않은, 단단하고 접착성의 파울링 퇴적물에 대한 입자들의 가벼운 스크레이핑 효과가 이를 제거하기에 불충분한 경우들에도, 상기 파울링은 선제적 또는 조기 클리닝에 의해 여전히 경감될 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 폐수 스트림은 3 ㎜ 초과, 바람직하게는 1 ㎜ 초과, 더욱 바람직하게는 0.5 ㎜ 초과의 층 두께를 갖는 파울링 퇴적물이 발생하기 전에 입자들과 함께 열교환기를 통과한다. 특히, 폐수 스트림은 최초부터 튜브들의 표면의 파울링을 제거하기 위해, 즉 축적되기 시작할 때 파울링을 제거하기 위해 프로세스의 시작시부터 입자들과 함께 열교환기를 통과한다.

이론에 얽매이길 바라지 않으며, 본 발명자들은 무기 및 유기 물질들을 포함하는 폐수 스트림으로부터 발생하는 스케일링의 특별한 경도 및 접착성은 적어도 부분적으로는 열교환기의 표면에서의 고온에서 유기 물질들의 추가 반응에 의해 야기되는 것으로 여기고 있다. 열교환기가 쉘 측, 즉 열교환기의 튜브들의 외부에서 증기가 응축되는 측에서 가동되는 전형적인 온도는 110 내지 130 ℃ 범위에 있다. 이들 온도에서의 파울링 층의 형성에 의해, 유기 물질들은 단단하고 접착성의 물질을 형성하도록 반응, 예를 들면 중합될 수 있다. 무기 물질들의 포함 또는 통합은 스케일링을 더욱 더 경화시키는 것으로 여겨진다. 본 발명에 의하면, 본 발명자들은 초기 단계에서 클리닝 입자들로 표면을 클리닝함으로써, 유기 물질들의 반응이 제한되거나 심지어는 방지될 수도 있다고 믿고 있다.

본 발명은 염료 제조 프로세스들로부터 발생하는 폐수 스트림들의 처리에 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 반응성 염료들, 분산 염료들, 산성 염료들, 건염 염료들, 염기성 염료들, 황 염료들, 및 직접 염료들과 같은 염료는 전형적으로 열 반응성 유기 화합물들, 특히 방향족 화합물들, 및/또는 반응성 기를 갖는 화합물을 포함한다. 이들 염료 또는 그 분자 부분들은 폐수 스트림에 존재할 수 있으며 스케일링을 초래할 수 있다. 무기 물질들은 전형적으로 암모늄 염, 칼륨 염, 나트륨 염, 마그네슘 염, 및 칼슘 염으로 이루어진 그룹, 바람직하게는 탄산칼슘, 황산칼슘, 염화나트륨, 술폰산나트륨, 술폰산마그네슘, 및 탄산마그네슘으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 염을 포함한다. 열 반응성 유기 물질들과 무기 물질들의 결합은 그래서, 고온에서의 스케일링에서 형성되는 유기 반응 생성물들에 무기 물질들이 포함되는 것으로 인해 특히 단단하고 접착성의 스케일링을 초래하는 것으로 여겨진다. 화합물들의 열 반응성은 본 발명에 따른 가동 조건들 하에서, 그래서 예를 들면, 폐수 스트림이 가열되는 증기 온도 하에서 평가되어야 한다.

본 발명의 이점, 및 특히 초기 단계에서의 클리닝에 의해 스케일링을 경감하는 것의 이점은 프로세스가 다양한 폐수 스트림 조성(composition)에 적합하다는 것이다. 전형적인 화학물질 생산 시설에서, 폐수의 조성은 플랜트에서 수행되는 화학 프로세스들의 변동 및 유동하는 폐수의 중간 처리 단계들의 변동으로 인해 크게 달라질 수 있다. 본 발명은 특정 유형의 스케일링에만 특유한 화학물질들이 사용되지 않기 때문에 강고하며 신뢰적인 방법이다. 또한 매우 단단하고 접착성이 있는 스케일링도 경감될 수 있다. 본 발명은 10 wt%의 염산에 불용성인 스케일링을 경감하는데 특히 적합하다.

또한, 본 발명은 높은 화학적 및/또는 생물학적 산소 요구량(COD/BOD)을 갖는 폐수의 증발에 적합하다. 따라서, 본 발명의 특정 실시예들에서, 폐수 스트림은 최대 1000 mg/L의 COD를 갖지만, 프로세스는 최대 10000 mg/L, 또는 심지어는 최대 100.000 mg/L, 또는 그보다도 더 높은 것과 같은, 더 높은 COD 값들도 가능할 수 있다. COD 값의 하한은 필요하지는 않지만, 폐기물 스트림이 유기 물질을 포함하므로, COD는 항상 0 mg/L보다 높다. 화학 플랜트(예를 들면, 염료 플랜트)에서 발생하는 폐수의 공급은 25,000 내지 30,000 mg/L의 COD를 가질 수 있다. 폐수 스트림은 약 5,000 mg/L 내지 약 100,000 mg/L 범위의 전형적인 COD를 갖는다. COD 레벨이 높을수록, 특히 유기 물질들이 열 반응성 유기 물질들을 포함하는 경우에, 파울링 층은 시간이 지남에 따라 더 단단해지고 더 접착성이 있을 수 있다고 여겨진다.

클리닝 입자들은 입자들의 유동상, 예를 들면 열교환기의 저부의 입구에 유지되는 유동상으로부터 튜브들로 공급될 수 있다. 유동상은 클리닝 입자들이 상(bed)을 나와서 폐수 스트림과 함께 튜브들을 통해 흐르고는 이후에 상(bed)으로 다시 공급되도록 준정상 상태(quasi-stationary state)로 유지될 수 있다. 입자들은 예를 들면, 열교환기의 상단의 출구에 연결된 중력 분리기를 사용하여 폐수 스트림으로부터 클리닝 입자들을 분리하고 중력을 사용하여 하강관을 통해 클리닝 입자들을 저부의 입구로 다시 공급함으로써 폐수 스트림과는 별도로 재순환될 수 있다. 입자들이 없는 폐수 스트림은 그 다음에 플래시 용기를 통과할 수 있으며, 폐수 스트림의 액체분(liquid fraction)은 열교환기로 다시 공급될 수 있다.

본 발명에 적합한 클리닝 입자들은 1 내지 5 ㎜의 범위, 바람직하게는 세라믹의 경우 약 3 ㎜ 및 스테인리스강의 경우 2 ㎜와 같이 2 내지 4 ㎜의 범위의 전형적인 치수를 갖는다. 입자들은 금속 및 세라믹과 같은 다양한 재료들을 기초로 할 수 있다. 비용 효과면에서 세라믹 클리닝 입자들이 선호된다. 하지만, 다양한 입자 재료들의 광범위한 평가 후에, 본 발명자들은 놀랍게도 상기 클리닝 입자들이 스테인리스강 입자들을 포함하는(즉, 스테인리스강을 기초로 하거나, 포함하거나, 본질적으로 이루어진 입자들) 경우에, 특히 입자들의 저침식 면에서 특히 양호한 결과들이 얻어질 수 있음을 밝혀냈다. 스테인리스강 입자들은 전형적으로 세라믹 입자들보다는 경제적으로 덜 매력적이기는 하지만, 본 발명에 따른 단단하며 접착성의 스케일링의 경감에는, 스테인리스강 입자들의 침식에 대한 보다 우수한 내성이 스테인리스강 입자들에 대한 전반적인 선호로 이어지는 것으로 밝혀졌다.

클리닝 입자들은 전형적으로 클리닝 입자들을 포함한 폐수 스트림의 총 체적을 기준으로 2 내지 10 vol%로 열교환기를 통과하는 스트림 중에 존재한다. 본 기술분야에서, 폐수가 통과하는 열교환기의 튜브의 체적당 유체의 체적 분율은 전형적으로 폐기물 스트림의 공극률로 불린다. 이 체적의 나머지 부분은 입자들이 차지한다. 본 발명의 폐수 스트림은 그래서 전형적으로 90 내지 98 %의 범위, 바람직하게는 약 94 %와 같은 92 내지 96 %의 범위의 공극률을 갖는다. 이 공극률은 효과적인 스케일링 경감과 전체 시스템에 걸친 압력 강하 사이의 양호한 균형을 갖는 것으로 밝혀졌다.

효과적인 스케일링 경감과 장비의 침식 방지 또는 제한 사이에 균형을 갖는 것으로 밝혀진 다른 프로세스 파라미터는 열교환기를 통과하는 폐수 스트림의 유속이다. 매우 높은 유속이 필요하지는 않지만, 낮은 유속은 일반적으로 스케일링을 경감하는 데 있어서 덜 효과적이라는 것이 밝혀졌다. 따라서, 약 0.5 내지 약 0.7 m/s의 유속이 바람직하다.

튜브들을 통과하는 폐수 스트림 중의 클리닝 입자들은 강한 문지름 작용(scouring action)을 가함으로써 튜브들의 내부에 파울링 퇴적물의 축적을 방지한다. 열교환기의 첫 번째 효용기의 쉘 측에서 사용되는 증기는 종래에 110 내지 130 ℃의 범위의 온도를 가질 수 있다. 클리닝이 매우 효과적이어서, 첫 번째 효용기에 공급되는 증기의 온도는 파울링 층을 축적하는 일 없이 종래기술에서보다 훨씬 더 높을 수 있으며, 예를 들면 130 내지 160 ℃ 범위에 있을 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이 더 높은 온도는 필요한 열 전달 면적을 크게 줄이며, 그에 따라 MEE 플랜트를 더 컴팩트하게 할 수 있다. 증기 온도는 그래서 본 발명에 따르면 약 110 내지 약 160 ℃의 범위, 바람직하게는 130 내지 약 160 ℃의 범위일 수 있다.

전술한 유속에서의 이 온도의 증기는 전형적으로 2 내지 4 ℃의 범위에서 폐수의 온도 상승을 초래한다. 이 비교적 낮은 온도 상승에 의해, 예를 들면 입자 분리기와 플래시 용기를 갖는 구성에 의해 존재하는 물 기둥 압력에 의해 열교환기 튜브들 내의 폐수의 비등이 억제된다. 증발기는 따라서 약 25 내지 40 wt%의 폐수의 농도로 될 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수를 발생시키는 화학 프로세스 플랜트 뒤에 위치되는 강제 순환 증발기에 대한 것이다. 이는 플랜트에서 나오는 그러한 폐수를 직접 처리할 수 있도록 및/또는 전처리되거나 중간 처리된 후에 폐수를 처리할 수 있도록 위치될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 강제 순환 증발기는 염료 제조 플랜트의 뒤에 위치된다. 화학 프로세스 플랜트, 특히 염료 제조 플랜트 뒤의 이러한 위치 설정은 전처리가 없을 수 있으나, 유리하게는 전처리 장치, 예를 들면 프레스 필터와 같은 침전 및 여과 디바이스를 포함한다.

본 발명의 실시예들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여, 이하에서 본 발명이 보다 온전히 설명된다. 도면들에서, 시스템들, 컴포넌트들, 층들, 및 영역들의 절대적인 크기와 상대적인 크기는 명료성을 위해 과장될 수 있다. 본 발명의 가능케는 이상화된 실시예들 및 중간 구조들의 개략도 및/또는 단면도를 참조하여 실시예들이 설명될 수 있다. 설명 및 도면들에서, 동일한 번호들은 전체에 걸쳐 동일한 요소들을 지칭한다. 상대적인 용어들 및 그 파생어들은 그 시점에 설명되거나 논의 중인 도면에 도시된 배향을 가리키는 것으로 해석되어야 한다. 이들 상대적인 용어는 설명의 편의를 위한 것으로, 달리 명시되지 않는 한 시스템이 특정 배향으로 구성되거나 작동되는 것을 요하지 않는다.

도 2에는, 본 발명에 따른 강제 순환 증발기의 전형적인 셋업이 개략적으로 도시되어 있다. 쉘과 튜브 열교환기(1)는 직립하여 배치되며, 특히 수직으로 배치되며(물 기둥 압력에 의해 조기의 물 비등의 억제가 가능함), 상(bed)의 입자들의 일부가 상을 떠나서 열교환기 튜브들을 통해 열교환기(12)의 상단의 출구 쪽으로 위쪽으로 흐를 수 있도록 클리닝 입자들의 균일한 유동상(fluidized bed)을 유지하도록 적합화된 입구 컴파트먼트(11)를 저부에 포함한다. 튜브들을 통과하는 폐수 스트림 중의 클리닝 입자들은 다음으로 강한 문지름 작용(scouring action)을 가함으로써 튜브들의 내부에 파울링 퇴적물의 축적을 방지할 수 있다. 열교환기는 폐수 스트림(WW)의 유입을 가능하게 하는 입구(13)를 더 포함한다. 또한, 열교환기는 증기 입구 및 출구(14, 15)를 포함한다. 입구(14)에서의 증기의 온도는 이 예에서는 130 내지 약 160 ℃의 범위일 수 있다. 쉘과 튜브 열교환기는 그래서 바람직하게는 유동상 열교환기를 포함한다. 본 발명에 적합한 유동상 열교환기들의 예들은 WO 02/25201, Vallespin et al., Heat Exchanger Fouling and Cleaning (2017) p. 293-298, 및 Klaren et al., Self-Cleaning Fluidized Bed Heat Exchangers for Severely Fouling Liquids and their Impact on Process Design, Heat Exchangers- Basic Design Applications, ed. Mitrovic, J.에 기재되어 있는데, 상기 문헌들은 모두 그 전체가 본 명세서에 편입되어 있다.

도 2에서, 출구(12)는 고액 분리기의 입구(21)를 통해 유입되는 가열된 폐수(HW)로부터 적어도 클리닝 입자들의 대부분을 분리하도록 구성된 고액 분리기(2), 예를 들면 중력 분리기(아래 참조)에 연결된다. 고액 분리기의 입자 출구(22)와 액체 출구(23)는 각각 농축된 클리닝 입자 스트림(CP) 및 가열된 폐수 액체(HL)가 고액 분리기를 빠져나갈 수 있게 한다. 농축된 클리닝 입자 스트림은 중력 하에서 하강관을 통해서 및 주 액체 회로의 극히 부분인 제어 흐름(4')에 의해 컴파트먼트(11)로 다시 공급된다. 재순환되는 입자들의 스트림은 입구의 유동상을 보충하고 이를 준정상 상태(quasi-stationary state)로 유지한다. 고액 분리기(23)의 액체 출구는 플래시 용기 입구(31)를 통해 플래시 용기(3)에 연결된다. 플래시 용기는 증기 출구(32)와 액체 출구(33)를 더 포함한다. 증기 출구(32)는 플래시 용기로부터 배출 증기(DV)의 배출을 가능케 하고, 액체 출구(33)는 농축된 폐수 스트림(CW)의 유출이 플래시 용기를 빠져나가서 농축된 폐수 액체(DL)의 유출 및 강제 순환 증발기에의 신선한 폐수(FW)의 유입을 각각 가능케 하는 폐수 액체 출구(41) 및 폐수 액체 입구(42)가 연결된 액체 회로(4)에 들어갈 수 있게 한다. 액체 회로(4)에는 농축된 폐수 스트림(WW)을 열교환기의 입구(13)로 펌핑하도록 구성된 순환 펌프 장치(5)가 연결된다. 또한, 입자 출구(22)는 농축 입자 스트림(CP)이 열교환기 내로 재순환될 수 있도록 입자 입구(16)를 통해 유동화 입자들(11)을 분배하기 위한 컴파트먼트에 연결된다.

강제 순환 증발기의 전형적인 실시예에서, 유동상 열교환기는 열교환기 내로 클리닝 입자들의 별도의 재순환을 가능케 하도록 가열된 폐수로부터 클리닝 입자들을 분리하기 위해 고액 분리기에 연결된다. 이를 위해 다양한 고액 분리기 장치들이 적절히 채용될 수 있다. 예를 들면, 체판(sieve plates), 하이드로 사이클론(hydro cyclones), 및 중력 분리기가 적합한다. 하지만, 본 발명자들은 본 발명의 경우, 체판은 먼지에 의한 체의 막힘 문제를 유발할 수 있기 때문에 일반적으로 덜 바람직하다는 것을 알아냈다. 이는 이전의 증발기 시스템들, 예를 들면 오일 및 가스 추출 프로세스들로부터의 브라인(brine)을 처리하는 데 사용된 증발기 시스템들은, 체판이 증발기 시스템에서 성공적으로 사용되었기 때문에 놀라운 일이다. 본 발명에 대해, 중력 분리기들이 특히 적합하게 채용될 수 있음이 밝혀졌다. 하이드로 사이클론은 일반적으로 그 보다 작은 치수로 인해 바람직할 수 있기는 하나, 본 발명에서의 사용은 사실 침식의 이유로 덜 바람직하다. 본 발명을 위한 고액 분리기는 전형적으로 액체로부터 약 20 내지 30 kg/s의 고체 입자들을 분리할 필요가 있다. 이 목적에 가장 적합한 중력 분리기를 찾았다.

따라서, 바람직한 실시예에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 증발기(100)는:

· 입자가 들어있는 폐수 스트림(LW)을 받아들이고 폐수의 스트림을 클리닝 입자들과 함께 가열하여 상기 클리닝 입자들(HW)을 포함하는 열 폐수의 스트림을 형성하도록 구성된 유동상 열교환기(1);

· 상기 클리닝 입자들(HW)을 포함하는 가열된 폐수의 스트림을 받아들이고 가열된 폐수 액체(HL)로부터 농축된 클리닝 입자들(CP)의 스트림을 분리하도록 구성된 고액 분리기(2);

· 가열된 폐수 액체(HL)를 받아들이고 수증기(DV) 및 농축된 폐수(CW)의 스트림을 액체 회로(4)에 배출하도록 구성된 플래시 용기(3);

· 농축된 폐수(CW)를 배출하도록 구성된 폐수 액체 출구(41)를 연결하는 액체 회로(4) - 이 액체 회로(4)는 신선한 폐수(FW)를 회로로 유도하여 폐수 스트림(WW)을 형성하도록 구성된 폐수 액체 입구(42)에 연결됨 -:

를 포함하며,

· 상기 고액 분리기는 중력 분리기를 포함한다.

도 4에는, 직경이 3 ㎜이며 입자 분리기에서 세라믹으로 제작된 구형의 클리닝 입자들이 있는 가열된 폐수 액체의 흐름 분포와 속도들에 대한 전산 유체 역학(computational fluid dynamics: CFD) 분석 결과가 도시되어있다. 입구 위에서, 유속들은 세라믹 클리닝 입자들의 낙하 속도 이하이며, 플래시 용기로의 입자 캐리오버는 본질적으로 회피될 수 있다는 것으로부터 명백하다.

열역학적 효율 또는 양호한 증기 경제성을 위해, 강제 재순환 증발기에서 생성된 증기는 재사용될 수 있다. 특히, 플래시 용기에서 생성된 증기는 도시되지 않은 실시예에서는 증기 출구(32)를 나와서, 예를 들면 기계적 증기 압축(mechanical vapor compression: MVC) 또는 기계적 증기 재압축(mechanical vapor recompression: MVR) 기법들을 사용한 단일 효용 강제 순환 증발기에서 (재)압축되어 증기 입구(14)에서 쉘의 증기 측에 공급될 수 있다. 플래시 용기에서 생성된 증기는 생성된 증기를 보다 효율적으로 활용하기 위해 후속 단계들에서 가동되는 일련의 강제 순환 증발기를 포함하는 다중 효용 증발기(multi effect evaporator: MEE) 플랜트의 추가 단계에서 재사용될 수도 있다. 특히, 플래시 용기에서 생성된 증기는 증기 출구(32)를 나와서 추가 쉘과 튜브 열교환기의 쉘 측의 증기 입구(14)에 공급될 수 있다.

본 명세서에서 전술한 바와 같은 강제 순환 증발기는 그래서 적절하게 MEE 플랜트의 일부가 될 수 있다. 본 발명자들은 놀랍게도 본 발명에 따른 강제 순환 증발기 및 그 프로세스가 MEE 플랜트에서 사용될 때, 클리닝 입자들과 함께 폐수 스트림을 첫 번째 효용기(즉, MEE 플랜트의 첫 번째 강제 순환 증발기)에서만 쉘과 튜브 열교환기를 통과시키는 것이 충분할 수 있다는 것을 밝혀냈다. 놀랍게도, 첫 번째 효용기(first effect)에서 스케일링을 액티브하게 경감하는 것은 후속 효용기들이 유동상 열교환기들을 포함하지 않고 종래의 열교환기들을 기초로 하더라도 이들 효용기의 파울링도 또한 경감하거나 강력하게 저하시킨다. 이와 같이, 본 발명의 다른 양태는 적어도 하나, 바람직하게는 첫 번째 효용기만이 본 명세서에 기재된 유동상 열을 포함하는 반면, 후속 효용기들은 클리닝 입자들 없이 종래의 열교환기들을 포함할 수 있는 MEE 플랜트이다.

일반적으로, 파울링을 경감하는 데 필요한 정도로만 본 명세서에 기재된 클리닝 입자들의 유동상을 MEE 플랜트에 구비하거나 또는 이로 다중 효용 증발 프로세스를 수행하는 것이 유리할 수 있다. 다시 말하면, 파울링이 발생하지 않기 때문에 이들 효용기에서 파울링을 경감하기 위해 MEE 플랜트의 특정 효용기를 구비하거나 클리닝 입자들의 유동상으로 다중 효용 증발 프로세스를 수행하는 것이 필요하지 않은 경우, 이들 효용기로부터 클리닝 입자들의 유동상을 생략하는 것이 바람직한다. 이는 투자 비용을 절감한다. 사실, 첫 번째 효용기에서 스케일링을 액티브하게 경감하는 것이 MEE 플랜트의 후속 효용기들에서의 파울링도 또한 경감한다는 상술한 놀라운 발견은 반드시 첫 번째 및 후속 효용기들에만 국한되는 것은 아니다. 이에 대한 한 가지 이유는 가장 많은 파울링이 발생할 수 있는 것이 반드시 첫 번째 효용기는 아니라는 것이다. 예를 들어, 포워드 피드를 적용하는 MEE 프로세스에서, 유기 및 무기 물질들을 포함하는 혼합물의 농도가 가장 높아서(그러나 온도는 가장 낮아서) 조건들은 가능케는 파울링이 두드러진 것이 마지막 효용기일 수 있다. 따라서, 일반적으로, 본 발명에 따른 클리닝 입자들의 유동상의 적용은 하나의 효용기에는 클리닝 입자들이 구비되지만 전체 효용기들에는 클리닝 입자들이 구비되지 않는 경우에 유리할 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 양태는 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수 스트림의 증발을 위한 다중 효용 증발 프로세스에 대한 것으로, 상기 프로세스는 연속적으로 2 개 이상의 강제 순환 증발기 효용기를 포함하며, 그 중 2 개 이상 전체 미만의 효용기는 폐수 스트림이 통과하는 열교환기의 내면의 파울링을 경감하기 위해 후속적으로 폐수 스트림을 클리닝 입자들과 함께 강제 순환 증발기의 쉘과 튜브 열교환기를 통과시키는 것을 포함한다.

본 발명의 다른 양태는, 전술한 MEE 프로세스에 대응되게, 연속적으로 2 개 이상의 강제 순환 증발기 효용기를 포함하는 다중 효용 증발기(MEE) 플랜트이며, 그 중 하나 이상 전체 미만의 효용기는 폐수의 스트림과 함께 튜브들을 통과하도록 배치된 클리닝 입자들의 유동상을 갖는 쉘과 튜브 열교환기를 포함한다.

전형적으로, 클리닝 입자들이 효용기에 사용되는 경우, 농축된 폐수 스트림이 다음 효용기로 계속되는 동안 이들은 재순환된다. 클리닝 입자들과 가열된 폐수 스트림 또는 농축된 폐수 스트림의 분리는 예를 들면, 본 명세서에 기재된 바와 같은 고액 분리기로 수행될 수 있다.

특정 MEE 프로세스들에서, 파울링은 처리되지 않고 방치되는 경우, 가장 극단의 작동 온도들을 갖는 효용기들에서 가장 두드러지게 발생할 수 있다. 특정 실시예에서는, 따라서 다중 효용 증발 프로세스의 모든 효용기들에 대해 가장 극단의 작동 온도들을 갖는 효용기들(예를 들면, 하나, 둘, 세 개 또는 그 이상의 효용기)은 상기 폐기물 스트림을 클리닝 입자들과 함께 강제 순환 증발기의 쉘과 튜브 열교환기를 통과시키는 것을 포함하는 것이 바람직하다. 여기서 가장 극단의 작동 온도들이라 함은 열교환기를 통과할 때 개개의 폐수 스트림이 가열되는 최고 또는 최저 온도를 의미한다.

유사하게, 특정 MEE 프로세스들에서, 파울링은 처리되지 않고 방치되는 경우, 무기 및 유기 물질들의 혼합물의 농도가 보다 높은 효용기들에서 가장 두드러지게 발생할 수 있다. 따라서, 어떤 효용기들을 구비할지를 결정하는 데 이 파라미터를 고려하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 이전 단락에 따른 작동 온도들을 고려하는 것 대신에 또는 추가로. 이와 같이, 실시예에서, 다중 효용 증발 프로세스의 모든 효용기들에 대해 폐수 스트림 중의 상기 혼합물의 농도가 가장 높은 효용기들(예를 들면, 하나, 둘, 세 개 또는 그 이상의 효용기)은 상기 폐기물 스트림을 클리닝 입자들과 함께 강제 순환 증발기의 쉘과 튜브 열교환기를 통과시키는 것을 포함하는 것이 바람직하다.

도 5에는, 본 발명에 따른 MEE가 개략적으로 도시되어 있다. 도면에는, 4 개의 효용기(100, 200, 300, 400)가 포함되어 있으나, 본 발명은 반드시 이 효용기들의 양으로 한정되는 것은 아니다. 제1 효용기(100)는 도 3에 도시된 바와 같은 유동화된 클리닝 입자들을 포함하는 강제 순환 증발기를 포함한다. 명료성을 위해, 참조 번호들과 스트림 라벨들은 생략되어 있다. 도 5의 추가 효용기들, 즉 효용기 번호 2(200), 3(300), 및 4(400)는 종래의 강제 순환 증발기들이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 모든 열교환기로부터 응축액 흐름이 발생한다. 이 응축액 흐름은 유입되는 폐수 공급을 예열하는 데 선택적으로 사용될 수 있거나, 다음 효용기 - 이곳에서 플래싱되고 추가 열 입력이 주어짐 - 의 열교환기의 쉘에 공급될 수 있다. 응축액 플래싱(condensate flashing)은 그 불리는 바와 같이, 에너지 효율을 높이는 데 사용될 수 있다. 마지막 효용기인 효용기 4(400)에서 생성된 증기는 응축기에서 응축된다. 추가 예열기로 기능하기 위해 응축기 내의 증기의 일부를 사용하는 것도 가능하다.

도 5에는, 옵션인 열압축기(TVR)도 포함되어 있는데, 이는 효율을 더욱 높이는 것이 주 목적이다. TVR은 보다 낮은 압력의 증기를 흡입하여 열교환기의 쉘에서 열원으로 사용할 수 있게 하는 첫 번째 효용기로부터 나오는 증기보다 높은 압력과 온도의 증기 혼합물을 생성하기 위해 상대적으로 더 높은 압력의 신선한 증기를 사용할 수 있는 열압축기이다. TVR의 사용은 MEE에 하나의 효용기를 추가하는 것과 (거의) 같은 효과를 증기 경제성에 가져다 준다.

본 발명에 따른 MEE는 TVR과 함께 또는 TVR 없이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 단일 효용 증발기의 경우, TVR이 사용되거나 사용되지 않을 수 있다. TVR이 사용되지 않는 경우, 첫 번째 효용기의 열교환기에 신선한 증기가 직접 공급된다. TVR을 사용하지 않는 경우, 대체로 증기는 파울링 경향을 줄이기 위해 열교환기의 벽 온도들을 제한하기 위해 압력과 온도가 감소된다. 유리하게는, 본 발명에 따른 기술에 의하면, 보다 높은 파울링 경향이 클리닝 입자들에 의해 경감되기 때문에 보다 높은 증기 온도들이 적용될 수 있다. 증기 온도들이 높을수록 플랜트들은 보다 컴팩트하게 구축될 수 있다.

본 발명에 따르면, 강제 순환 증발기의 종래의 열교환기가 유동상 열교환기로 개장(retrofit)될 수 있다. 이는 큰 비용 없이 기존 시스템의 용이한 개조를 가능케 한다.

본 명세서에서 사용되는 경우, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥이 명백하게 달리 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 것을 의도하고 있다. "및/또는"이라는 용어는 관련된 나열된 항목들의 하나 이상의 임의의 모든 조합을 포함한다. "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어들은 언급된 특징들의 존재를 지정하지만 하나 이상의 다른 특징의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 이해될 것이다.

명료성과 간결한 기재를 목적으로, 특징들이 동일한 또는 별도의 실시예들의 일부로서 여기에 설명되어 있으나, 본 발명의 범위는 기재된 특징들의 전부 또는 일부의 조합들을 갖는 실시예들을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명은 이하의 예들로 설명될 수 있다.

예 1

염료 생산 회사로부터의 폐수의 처리를 위한 기존의 종래의 실물대 증발기가 본 발명에 따른 유동상 구성으로 개장되었다. 개장은 입자 분배를 위한 입구 채널 및 순환 유체로부터 입자들을 분리하기 위한 중력 분리기와 같은 유동상의 가동을 위한 몇몇 특정 컴포넌트의 추가를 포함하였다. 다중 효용 증발기(MEE) 플랜트의 첫 번째 효용기로서 도 2에 도시된 바와 같은 셋업이 얻어졌다. 평균적으로 1 차 효용기 내로의 증기 온도는 115 ℃였다. 이 플랜트에서 도달된 최대 증발 용량은 약 4.8 m³/h였다.

폐수는 공급부에서 예를 들면, 다음과 같은 조성을 가질 수 있다:

최소 20,000 mg/L의 COD 레벨

최소 9,000 mg/L의 BOD 레벨

최소 40,000 mg/L의 TDS 레벨

및 원소들 또는 K, Na, CaCO₃(경도), Cl, SO4 모두 1000 mg/L 초과.

전형적인 폐수는 다음과 같은 조성을 갖는 것으로 밝혀졌다:

플랜트의 성능은 투입된 공급, 수집된 응축액, 및 MEE로부터 취해진 생성물의 일일 밸런스(daily balance)에 의해 모니터링되었다. 밸런스로부터, m³/h 단위의 일일 평균 증발률이 계산된다. 도 6은 원래의 구성과 제1 효용기를 셀프 클리닝 유동상 열교환기로 개장한 후의 플랜트의 가동 시간의 함수로서 증발 용량을 나타낸다. 아래에 제시된 데이터는 플랜트의 운영팀으로부터 받은 것이다.

유동상을 사용한 가동의 처음 400 시간 동안, 증발 용량은 종래의 열교환기를 사용한 가동과 비교하여 증가하는 기울기를 갖는다. 열교환기 튜브들은 개장 전에 고압 워터젯 클리닝을 사용하여 클리닝되었지만, 모든 튜브들이 100 % 깨끗한 것은 아니다. 따라서, 400 시간의 지속기간에 걸쳐, 유동상의 강한 문지름 작용으로 인해 기존의 파울링 층의 일부가 제거되었을 가능성이 있다. 튜브들이 100 % 깨끗하지는 않았다는 이 가정은 나중에 일부 파울링 층이 있는 튜브들이 발견된 검사 중에 확인되었다. 이 기존의 파울링 층은 또한 떨어져 나온 파울링 층의 부분들이 이후에 입자들로 채워진 일부 튜브들의 막힘을 초래하였기 때문에 악영향을 미쳤다.

검사 중에 다른 효용기들도 검사되었다. 효용기 2, 3, 4의 튜브들은 첫 번째 효용기의 개장 전보다 더 깨끗해진 것으로 나타났다. 개장되지 않은 다른 효용기들의 파울링도 감소했다는 관찰에 대한 가능한 설명은 유동상의 적용이 입자 운동에 의한 분쇄 효과 때문에 시스템의 고형물들의 크기를 감소시켰기 때문일 수 있다. 고형물의 크기의 감소가 MEE 플랜트의 다른 효용기들 내에서의 입자 파울링을 줄이는 데 도움이 되었다.

검사 중의 관찰들을 고려하면, 열교환기 튜브들은 오래된 층들을 제거할 수 있도록 재차 클리닝되었고 입자들로 막힌 튜브들은 해소되었다. 튜브들의 검사 및 클리닝에 이어, 열교환기가 재기동되었다. 도 5는 플랜트의 추가 가동에 따른 증발 용량의 변동을 나타낸다.

도 7은 보다 장기간의 가동에도, 증발 용량이 플랜트에 대해 안정적으로 유지되었음을 확인시켜준다. 도시된 곡선 핏(curve fit)은 튜브들이 클리닝된 400 시간 후의 가동에만 해당하며, 곡선은 일정한 증발을 입증한다.

Claims (25)

1. 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수 스트림의 증발을 위한 다중 효용 증발 프로세스(multi-effect evaporation process)로서,
   상기 프로세스는 연속적으로 2 개 이상의 강제 순환 증발기 효용기를 포함하며, 그 중 하나 이상 전체 미만의 효용기는 폐수 스트림이 통과하는 열교환기의 내면의 파울링(fouling)을 경감하기 위해 상기 폐수 스트림을 클리닝 입자들과 함께 강제 순환 증발기의 쉘과 튜브 열교환기를 통과시키는 단계를 포함하는,
   프로세스.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 다중 효용 증발 프로세스의 모든 효용기들에 대해 가장 극단의 작동 온도들을 갖는 상기 하나 이상 전체 미만의 효용기는 폐기물 스트림을 상기 클리닝 입자들과 함께 상기 강제 순환 증발기의 상기 쉘과 튜브 열교환기를 통과시키는 상기 단계를 포함하는,
   프로세스.
3. 제1 항 내지 제2 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다중 효용 증발 프로세스의 모든 효용기들에 대해 상기 폐수 스트림 중의 상기 혼합물의 농도가 가장 높은 상기 하나 이상 전체 미만의 효용기는 상기 폐기물 스트림을 상기 클리닝 입자들과 함께 상기 강제 순환 증발기의 상기 쉘과 튜브 열교환기를 통과시키는 상기 단계를 포함하는,
   프로세스.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 다중 효용 증발 프로세스의 단 하나의 효용기, 바람직하게는 제1 효용기는 상기 폐기물 스트림을 상기 클리닝 입자들과 함께 상기 강제 순환 증발기의 상기 쉘과 튜브 열교환기를 통과시키는 상기 단계를 포함하는,
   프로세스.
5. 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수 스트림의 증발을 위한 프로세스로서,
   상기 폐수 스트림이 통과하는 열교환기의 내면의 파울링을 경감하기 위해 상기 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 상기 폐수 스트림을 클리닝 입자들과 함께 강제 순환 증발기의 쉘과 튜브 열교환기를 통과시키는 단계를 포함하는, 프로세스.
6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 폐수 스트림은 파울링이 축적되기 시작할 때 상기 튜브들의 표면의 파울링을 제거하기 위해 상기 프로세스의 시작시부터 상기 입자들과 함께 상기 열교환기를 통과하는,
   프로세스.
7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유기 물질들은 열 반응성 유기 화합물들, 특히 방향족 화합물들을 포함하는,
   프로세스.
8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프로세스의 시작시의 상기 폐기물 스트림은 5,000 mg/L 내지 100,000 mg/L의 범위의 화학적 산소 요구량(COD)을 갖는,
   프로세스.
9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 무기 물질들은 암모늄 염, 칼륨 염, 나트륨 염, 마그네슘 염, 및 칼슘 염으로 이루어진 그룹, 바람직하게는 탄산칼슘, 황산칼슘, 염화나트륨, 술폰산나트륨, 술폰산마그네슘, 및 탄산마그네슘으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 염을 포함하는,
   프로세스.
10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐수는 염료 생산 프로세스, 특히 반응성 염료들, 분산 염료들, 산성 염료들, 건염 염료들, 염기성 염료들, 황 염료들, 및/또는 직접 염료들을 조제하기 위한 염료 생산 프로세스로부터의 폐수를 포함하는,
    프로세스.
11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클리닝 입자들은 바람직하게는 1 내지 5 ㎜의 범위, 바람직하게는 약 2 ㎜와 같은 1.5 내지 2.5 ㎜의 범위의 크기를 갖는 스테인리스강 입자들을 포함하는,
    프로세스.
12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환기를 나가는 상기 폐수는 고액 분리기, 바람직하게는 중력 분리기로 유도되어, 가열된 폐수 액체 및 농축된 클리닝 입자 스트림을 생성하는,
    프로세스.
13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환기를 나가는 가열된 폐수 스트림은 고액 분리기로 유도되어 가열된 액체 스트림 및 농축된 입자 스트림을 생성하고, 상기 가열된 액체 스트림은 플래시 용기(flash vessel)로 유도되어 증기 배출 스트림 및 액체 배출 스트림을 생성하며, 상기 증기 배출 스트림 및/또는 액체 배출 스트림의 적어도 일부는 다중 효용 증발 프로세스의 일부로서 추가의 강제 순환 증발기 단계로 유도되고, 바람직하게는 상기 다중 효용 증발 프로세스의 상기 추가 단계들은 유동상(fluidized bed) 열교환기들 없이 수행되는,
    프로세스.
14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐수 스트림은 약 0.5 내지 약 0.7 m/s의 유속으로 상기 열교환기를 통해 흐르는,
    프로세스.
15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자들을 갖는 폐수 스트림은 90 내지 98 %의 범위, 바람직하게는 약 94 %와 같이 92 내지 96 %의 범위의 공극률을 가지며, 공극률은 상기 입자들을 갖는 폐수가 통과하는 상기 열교환기의 튜브의 체적당 유체의 체적 분율로 정의되는,
    프로세스.
16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환기는 약 110 내지 약 160 ℃ 범위, 바람직하게는 130 내지 약 160 ℃ 범위의 온도를 갖는 증기를 제공함으로써 가열되는,
    프로세스.
17. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 데 적합한 다중 효용 증발기(multi-effect evaporator: MEE) 플랜트로서,
    상기 플랜트는 연속적으로 2 개 이상의 강제 순환 증발기 효용기를 포함하며, 그 중 하나 이상 전체 미만의 효용기는 폐수의 스트림과 함께 튜브들을 통과하도록 배치된 클리닝 입자들의 유동상을 갖는 쉘과 튜브 열교환기를 포함하는,
    다중 효용 증발기(MEE) 플랜트.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 다중 효용 증발 플랜트의 모든 효용기들에 대해 가장 극단의 작동 온도들을 갖는 상기 프로세스를 수행하는 데 적합화된 상기 하나 이상 전체 미만의 효용기는 상기 클리닝 입자들의 유동상을 포함하는,
    다중 효용 증발기(MEE) 플랜트.
19. 제17 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다중 효용 증발 플랜트의 모든 효용기들에 대해 상기 폐수 스트림 중의 상기 무기 및 유기 물질들의 혼합물의 가장 높은 농도를 수용하는 데 적합화된 상기 하나 이상 전체 미만의 효용기는 상기 클리닝 입자들의 유동상을 포함하는,
    다중 효용 증발기(MEE) 플랜트.
20. 제17 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다중 효용 증발 플랜트의 단 하나의 효용기, 바람직하게는 제1 효용기는 상기 클리닝 입자들의 유동상을 포함하는,
    다중 효용 증발기(MEE) 플랜트.
21. 특히 폐수의 스트림과 함께 튜브들을 통과하도록 배치된 클리닝 입자들의 유동상을 갖는 쉘과 튜브 열교환기를 포함하는, 제1 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 데 적합한 교환기를 포함하는 강제 순환 증발기로서,
    상기 증발기는 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수를 발생시키는 화학 프로세스 플랜트의 뒤에, 바람직하게는 염료 제조 플랜트의 뒤에 위치되는,
    강제 순환 증발기.
22. 제17 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 증발기는:
    · 클리닝 입자들과 함께 폐수의 스트림(WW)을 가열하여 상기 클리닝 입자들(HW)을 포함하는 가열된 폐수의 스트림을 형성하도록 구성된 상기 유동상 열교환기(1);
    · 상기 클리닝 입자들(HW)을 포함하는 상기 가열된 폐수의 스트림을 받아들이고 상기 가열된 폐수 액체(HL)로부터 농축된 클리닝 입자들(CP)의 스트림을 분리하도록 구성된 고액 분리기(2);
    · 상기 가열된 폐수 액체(HL)를 받아들이고 수증기(DV) 및 농축된 폐수(CW)의 스트림을 액체 회로(4)에 배출하도록 구성된 플래시 용기(3);
    · 농축된 폐수(CW)를 배출하도록 구성되고 신선한 폐수(FW)를 상기 회로로 유도하여 폐수 스트림(WW)을 형성하도록 구성된 액체 회로(4):
    를 포함하며,
    상기 고액 분리기는 중력 분리기를 포함하는,
    다중 효용 증발기(MEE) 플랜트 또는 강제 순환 증발기.
23. 바람직하게는 제1 효용기로서, 제21 항 또는 제22 항에 따른 강제 순환 증발기를 포함하는 다중 효용 증발기(MEE) 플랜트로서,
    보다 바람직하게는 후속 효용기들은 클리닝 입자들이 없는 종래의 열교환기들을 포함하는,
    다중 효용 증발기(MEE) 플랜트.
24. 제21 항 또는 제22 항에 따른 단일의 강제 순환 증발기를 포함하는 증발기 플랜트로서,
    상기 플래시 용기의 증기 출구(32)와 상기 유동상 열교환기(1)의 증기 입구(14) 사이에 증기 압축기를 더 포함하는,
    증발기 플랜트.
25. 특히, 염료 생산 프로세스로부터 발생하는 폐수 스트림의 증발을 위해, 열교환기의 내면의 파울링을 경감하기 위해, 바람직하게는 파울링을 선제적으로 경감하기 위해, 무기 및 유기 물질들의 혼합물을 포함하는 폐수 스트림의 증발에서의 입자들의 사용.

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