MVR蒸发结晶系统及工业废碱液处理系统的制作方法

本实用新型涉及工业废碱液处理领域，尤其是涉及一种MVR蒸发结晶系统及工业废碱液处理系统。

背景技术：

在石油裂解工段产生高盐难降解废碱液，其产生过程如下：

1.由于在石油裂解气中产生大量H₂S，需要通过碱洗涤塔 (40％NaOH的废碱液)进行洗涤，产生了Na₂S、Na₂CO₃和NaHCO₃。

2.再通过O₂氧化产生了Na₂SO₄、Na₂SO₃和少量Na₂CO₃,

3.通过添加H₂SO₄中和过量的NaOH，最后产生为、Na₂SO₃、 Na₂SO₄和一些杂质。

由于最终产生的原液成分复杂，不但含有约5000ppm左右的 COD，而且TDS达15％以上。目前一般的工业废水处理技术，根本不能达到达标排放，而且无法正常进入目前的污水处理系统，必须进行深度处理，目前，没有良好解决方案，能够对废碱液进行处理，以达到冷却回用水国家标准，并对其中的盐分Na₂SO₄结晶进行资源回收利用。

因此，需要一种可以实时处理这种废碱液系统，使排放的水达到国家冷却回用水指标，并将其中有价值的盐分Na₂SO₄结晶回收，其纯度达到工业二类标准以上的Na₂SO₄结晶，实现资源回收再利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种MVR蒸发结晶系统及工业废碱液处理系统，以解决现有技术中存在的不能对废碱液进行有效处理，以达到冷却回用水国家标准，并对其中的盐分Na₂SO₄结晶进行资源回收利用的问题。

本实用新型提供的MVR蒸发结晶系统，包括：预热系统、强制循环蒸发结晶系统和蒸汽循环系统；

所述预热系统包括相连通的进料泵和换热器；

所述强制循环蒸发结晶系统包括强制循环加热器、蒸发结晶器、母液罐和母液回流泵；

所述强制循环加热器与蒸发结晶器连通，所述蒸发结晶器出料口与稠厚器连通，所述稠厚器出料口与分离机连通；

所述母液回流泵入口与分离机连通，母液回流泵出口通过管道与强制循环加热器连通，所述换热器的排料口与蒸发结晶器相连通；

所述蒸汽循环系统包括蒸汽压缩机以及驱动所述蒸汽压缩机的驱动电机；

所述蒸汽压缩机分别与蒸发结晶器和强制循环加热器连通。

进一步的，所述换热器包括相连通的一级换热器和二级换热器，所述二级换热器与蒸发结晶器连通；

所述一级换热器为不凝气体换热器，所述二级换热器为蒸汽冷凝水换热器。

进一步的，废碱液通过与不凝气体换热器换热，温度由25℃升至32℃，然后废碱液通过与蒸汽冷凝水换热器换热，温度由32℃升至88℃，以达到蒸发结晶器设定的温度。

进一步的，蒸发结晶器产生二次蒸汽通过管道进入蒸汽压缩机中，所述蒸汽压缩机对二次蒸汽做功，使其的温度由85℃提升到 101℃，然后循环输送至强制循环加热器，以实现二次蒸汽的潜热的循环利用，最后使二次蒸汽冷凝变成101℃的冷凝水，将冷凝水通过管道输入至二级换热器中。

进一步的，88℃的废碱液连续进入蒸发结晶器内进行闪蒸，过饱和的硫酸钠在蒸发结晶器被析出，通过控制被析出结晶的沉降时间和路径，使晶体在蒸发结晶器内生长，颗粒较大的结晶进入淘洗腿，利用密度计检测到满足出料条件时，依次进入稠厚器、离心机，离心机高速旋转将晶体分离出来，得到5％含水率的无水硫酸钠晶体；

离心机出来的母液进入母液罐，由母液回流泵通过管道将母液输送至蒸发结晶器继续蒸发结晶。

一种工业废碱液处理系统，包括相连通的预处理系统、如上所述的MVR蒸发结晶系统、稠厚器及分离机；

所述预处理系统用以降低废碱液中COD值至200ppm以下，并且，将废碱液的浊度降到10以下，以达到MVR蒸发结晶系统处理需求；

所述MVR蒸发结晶系统用以对所述废碱液进行蒸发结晶，以析出硫酸钠晶体；

所述稠厚器及分离机用以将晶体从混合料液中分离出来，得到无水硫酸钠晶体；并且，将离心出的母液输送至MVR蒸发结晶系统继续蒸发结晶。

进一步的，所述预处理系统包括废碱液储存管路、进料泵、反应罐、酸液罐、碱液罐、催化剂及氧化剂罐、过滤器、净化水箱；

所述进料泵分别通过管道与废碱液储存管路和反应罐连通，所述进料泵用以将废碱液通过管道输送至反应罐内；

所述酸液罐用以将酸液通过加药泵输送至废碱液储存管路中与废碱液混合，以调节废碱液的酸碱度；

所述催化剂及氧化剂罐通过加药泵与反应罐通过管道连通，用以使废碱液与催化剂及氧化剂在酸性环境下进行氧化反应；

所述反应罐的出口通过输料泵及管道与过滤器连通，用以降低废碱液的COD值及浊度；

所述碱液罐通过加药泵及管道与反应罐的出口和输料泵之间的管道相连通，用以调节反应罐输出的废碱液的酸碱度；

所述过滤器通过输料泵与净化水水箱连通净化水水箱的出水口通过管道与换热器相连通。

进一步的，所述进料泵中的废碱液以8000kg/h的稳定流量与93％浓度的硫酸通过管道混合加入到反应罐。

进一步的，所述过滤器对料液中的COD进行吸附，用以将废碱液的COD值降低至200ppm以下，浊度降到10以下。

进一步的，所述碱液罐通过加药泵及管道与反应罐的出口和输料泵之间的管道相连通，用以调节反应罐输出的废碱液的酸碱度至8。

本实用新型提供的MVR蒸发结晶系统在蒸发阶段系统处于热平衡状态，不需要补充额外的鲜蒸汽，系统本身产生的二次蒸汽经压缩机压缩增温后的热焓能够满足系统进料、出料和冷凝水等的换热平衡。

MVR蒸发结晶系统的运行成本比三效蒸发器节能50％左右。该系统采用了系统内热能回收利用和反向循环蒸发结晶器，使该系统具有较好的节能效果。

针对上述工业废碱液处理系统，该系统包括预处理系统、MVR 蒸发结晶系统、稠厚器及分离机；预处理系统用以降低废碱液中COD 值及浊度，采用先进的催化氧化预处理技术，降低废碱液的COD对后续工艺的影响，提高废碱液中硫酸钠的纯度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的MVR蒸发结晶系统的流程图；

图2为本实用新型实施例提供的工业废碱液处理系统的流程图；

图3为本实用新型实施例提供的工业废碱液处理系统的预处理系统流程图；

图4为本实用新型实施例提供的工业废碱液处理系统的MVR蒸发结晶系统的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面列表为在石油裂解工段产生高盐难降解废碱液的检测表：

表1—1

通过上述列表针对废碱液的水质全分析数据，可知：

阳离子

阳离子以Na⁺为主，平均值为5.8×104mg/L，占总阳离子的 99.99％，而其他阳离子仅<0.01％；

阴离子

阴离子以SO4^2-为主，平均值为14.24×104mg/L,占总阴离子的 99.99％，而其他阴离子如NO^2-、NO^3-、SO3^2-、S2O3^2-、Cl^-等仅 <0.01％；

COD值

COD值在3000-6000ppm之间变化。根据理论分析，通过测量 TOC的值，可推算有机物对COD的贡献。实际上，废碱液中反映有机物的COD值仅占总COD值约30％-40％之间，而大部分是具有还原性物质的贡献，如硫化物、SO₃^2-、S₂O₃^2-等。

TDS值

TDS实测范围为15.3*105-20.0*105ppm，为典型高盐废水。

总硬度

总硬度数值的变化范围为91.9-149ppm，而实测的Ca²⁺与Mg²⁺折算出硬度值21.11-25.7ppm，差值较大。经与分析人员确认后，得知总硬度值经滴定法得出，而Ca²⁺、Mg²⁺值利用光谱法得出。因为水质复杂，对滴定法干扰严重，影响很大，因此，总硬度值偏差较大，故以Ca²⁺、Mg²⁺反应出硬度为准来考虑工艺。

Ph值

Ph值为9，说明废碱液偏碱性。

NH3-N值

NH3-N值的变化范围为24.4-57.2ppm，说明废液氨氮变化较大。

硫化物

硫化物值的变化范围为542-1480ppm，这说明废碱液在前道氧化工艺中一些没有完全被氧化。在很大程度上，它也是提高了废碱液 COD值的原因之一。

浊度值

浊度值>100度，这说明废碱液浑浊，悬浮物和胶体物较多。

溶解氧

溶解氧值的变化范围为4.35-4.5×103mg/L，说明经湿式氧化过程中，废碱液中溶解了大量氧气，其中硫化物值又较高，证明溶解氧氧化效率不高。

通过对废碱液水质数据分析研究后，得出如下结论：

废碱液水质成分比较复杂。但主要以硫酸钠为主，因此，回收 NaSO4盐实现资源化是可以实现的；

COD值较高，它会直接影响后续MVR蒸发结晶系统的长时间稳定运行和工业硫酸钠晶体的纯度。因此，废碱液在进行MVR蒸发结晶工艺之前，必须进行预处理，选用有效的处理工艺降低其COD 值和浊度。

浊度值>100，必须在进入MVR蒸发结晶系统之前使之达到小于 10。

请参照图1，本实施例中提供的MVR蒸发结晶系统包括：预热系统、强制循环蒸发结晶系统和蒸汽循环系统；

所述预热系统包括相连通的进料泵和换热器；

所述强制循环蒸发结晶系统包括依次通过管道连通的强制循环加热器、蒸发结晶器、母液罐和母液回流泵；

所述母液回流泵入口与分离机连通，母液回流泵出口通过管道与强制循环加热器连通，所述换热器的排料口与蒸发结晶器相连通；

所述蒸汽循环系统包括蒸汽压缩机以及驱动所述蒸汽压缩机的驱动电机；

所述蒸汽压缩机分别与蒸发结晶器和强制循环加热器连通。

优选地，本实施例中的换热器包括相连通的一级换热器和二级换热器，所述二级换热器与蒸发结晶器连通；

所述一级换热器为不凝气体换热器，所述二级换热器为蒸汽冷凝水换热器。原料液在进入蒸发结晶器之前，其温度要求达到设定的蒸发温度，因此必须对进料液进行预热。为了充分利用系统的热能，所述废碱液通过与不凝气体换热器换热，温度由25℃升至32℃，然后废碱液通过与蒸汽冷凝水换热器换热，温度由32℃升至88℃，以达到蒸发结晶器设定的温度。

优选地，

考虑到蒸发效率和防止钙镁离子在蒸发管内易结垢的因素，设计蒸汽压缩机的蒸发温度为85度。这样可以延缓钙结垢的周期。本系统蒸发温度为85℃，废液沸点升高值约为9℃，设计总处理量为8 吨/小时。综合考虑投资和运营成本，采用国产离心式蒸汽压缩机，蒸汽压缩机温升选择16℃，提供约7℃左右的有效温差。

蒸发结晶器产生二次蒸汽通过管道进入蒸汽压缩机中，所述蒸汽压缩机对二次蒸汽做功，使其的温度由85℃提升到101℃，然后循环输送至强制循环加热器，以实现二次蒸汽的潜热的循环利用，最后使二次蒸汽冷凝变成101℃冷凝水，将冷凝水通过管道输入至二级换热器中。

由于蒸汽压缩机的出口为过热蒸汽，通过在压缩机出口喷注去离子水，降低压缩机出口温度，最终得到饱和蒸汽。

88℃的废碱液连续进入蒸发结晶器内进行闪蒸，过饱和的硫酸钠在蒸发结晶器被析出，通过控制被析出结晶的沉降时间和路径，使晶体在蒸发结晶器内生长，颗粒较大的结晶进入淘洗腿，利用密度计检测到满足出料条件时，依次进入稠厚器、离心机，离心机高速旋转将晶体分离出来，得到5％含水率的无水硫酸钠晶体；

离心机出来的母液进入母液罐，由母液回流泵通过管道将母液输送至蒸发结晶器继续蒸发结晶。

本实用新型提供的MVR蒸发结晶系统在蒸发阶段系统处于热平衡状态，不需要补充额外的鲜蒸汽，系统本身产生的二次蒸汽经压缩机压缩增温后的热焓能够满足系统进料、出料和冷凝水等的换热平衡。

MVR蒸发结晶系统的运行成本比三效蒸发器节能50％左右。该系统采用了系统内热能回收利用和反向循环蒸发结晶器，使该系统具有较好的节能效果。

考虑到进入到MVR蒸发结晶系统中的废碱液的COD值以及浊度需要降低，请参照图2到图4，本实用新型还提供了一种工业废碱液处理系统，该系统包括预处理系统、上述的MVR蒸发结晶系统、稠厚器及分离机；

所述预处理系统用以降低废碱液中COD值至200ppm以下，并且，将废碱液的浊度降到10以下，以达到MVR蒸发结晶系统处理需求。

所述MVR蒸发结晶系统用以对所述废碱液进行蒸发结晶，以析出硫酸钠晶体；

请参照图4，本实施中的预处理系统包括废碱液储存管路、进料泵、反应罐、酸液罐、碱液罐、催化剂及氧化剂罐、过滤器、净化水箱；

所述进料泵分别通过管道与废碱液储存管路和反应罐连通，所述进料泵用以将废碱液通过管道输送至反应罐内；

所述酸液罐用以将酸液通过加药泵输送至废碱液储存管路中与废碱液混合，以调节废碱液的酸碱度到3.5；

所述催化剂及氧化剂罐通过加药泵与反应罐通过管道连通，用以使废碱液与催化剂及氧化剂在酸性环境下进行氧化反应；

所述反应罐的出口通过输料泵及管道与过滤器连通，用以将废碱液的COD值降低至200ppm以下，浊度降到10以下；

所述碱液罐通过加药泵及管道与反应罐的出口和输料泵之间的管道相连通，用以调节反应罐输出的废碱液的酸碱度至8；调节酸碱度的目的是考虑到进入MVR蒸发结晶工艺对Ph值的需要。

所述过滤器通过输料泵与净化水水箱连通。

过滤器采用的填料，将对料液中的COD进行吸附，可以再降低 COD至200ppm以下，同时也使浊度降到10以下。

本实用新型提供的一种工业废碱液处理系统，该系统包括预处理系统和MVR蒸发结晶系统、稠厚器及分离机；

所述预处理系统用以降低废碱液中COD值，并且，将废碱液的浊度降到10以下，以达到MVR蒸发结晶系统处理需求，通过MVR 蒸发结晶系统对废碱液蒸发结晶，提高回收废碱液中硫酸钠的纯度；同时冷却回用水达到国家标准；

MVR蒸发结晶系统用以对所述废碱液进行蒸发结晶，降低了运行成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。