煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统的制作方法

煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统，解决现有技术难以处理煤化工装置产生的浓盐水，系统能耗高、运行成本高等问题，技术方案包括依次连接的混料桶、冷凝水预热器的壳侧或管侧、除氧器、静态混合器和多效蒸发装置，所述多效蒸发装置分别与热泵系统、盐泥分离装置和冷凝水预热器的管侧或壳侧连接；所述冷凝水预热器的管侧或壳侧连接冷凝水贮桶，所述盐泥分离装置连接混料桶，所述除氧器的气体出口也与热泵系统连接。本实用新型系统简单可靠、操作灵活简便、运行成本低，节能降耗。
【专利说明】煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种工业废水处理系统，具体的说是一种煤化工装置浓盐水的多 效蒸发系统。

【背景技术】
[0002] 我国富煤、缺油、少气的局面决定了以煤炭为主要生产原料的煤化工产业的快速 发展，而煤化工产业属高耗水产业，能否合理有效地利用有限的水资源，并尽可能减少废水 排放，已成为当前煤化工产业发展的一个重要议题。其中，煤化工装置产生的大量浓盐水的 深度处理和回用将是实施"废水零排放"的一个重要方面。
[0003] 多效蒸发技术在国内制盐行业已广泛使用，技术成熟，但在废水处理行业目前还 没有成功应用的经验，主要是因为制盐业的浓盐水和煤化工装置产生的浓盐水除氯、钠含 量不同外，在原料成份和生产目标上均有各种不同，因而直接将制盐行业的多效蒸发技术 直接拿来应用是不可行的，具体表现在：（1)浓盐水成分不同：煤化工生产过程中会产生大 量含盐废水，这部分废水经生化处理、膜处理后得到的浓盐水需要进一步回收冷凝水。这部 分浓盐水相比制盐行业的卤水和海水而言，其成分更为复杂，主要成分为：TDS 18000mg/l、 COD 804mg/l、氯离子：3000mg/l。硫酸根：2558 mg/1、总硅：55mg/l，其废水具有以下特点： 有机物含量高，成分复杂，各种难降解和易发泡聚集；易结垢，主要以硫酸钙为主；3含氯、 氟腐蚀性极强离子。（2)处理目标产物要求不同：虽然煤化工产生的浓盐水和制盐行业的 卤水和海水处理都是为了分离得到泥盐和水，但是制盐行业主要是为了得到食用或工业用 盐，对得到的结晶盐质量（纯度、结净度）要求高，而对分离的冷凝水的质量要求低。而煤 化工产生的浓盐水则正好相反，由于回收的冷凝水会要回用于系统，因此对冷凝水的含盐 量和有机物含量有要求，而对结晶盐的品质不作要求。（3)设备投资的控制和节能降耗要求 更高：从煤化工生产过程中产生的浓盐水中分离出冷凝液是基于节能源降耗，节约水资源 的目的，并不会产生明显直接的经济效益，若回收冷凝液的设备投资和运行成本过高，则得 不偿失，也无法真正的让厂家使用该技术。


【发明内容】

[0004] 本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单可靠、操作灵活 简便、系统简单、设备投资和运行成本低，节能降耗的煤化工装置浓盐水蒸发处理系统，分 离得到的冷凝液满足工业回用水要求。
[0005] 本实用新型煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统，包括依次连接的混料桶、冷凝水 预热器的壳侧或管侧、除氧器、静态混合器和多效蒸发装置，所述多效蒸发装置分别与热泵 系统、盐泥分离装置和冷凝水预热器的管侧或壳侧连接；所述冷凝水预热器的管侧或壳侧 连接冷凝水贮桶，所述盐泥分离装置连接混料桶，所述除氧器的气体出口也与热泵系统连 接。
[0006] 所述盐泥分离装置包括悬液分离器和离心分离机，所述多效蒸发装置的液体出口 与悬液分离器连接，所述悬液分离器顶部的滤液出口与混料桶连接，底部的浆液出口出离 心分离机连接，所述离心分离机的滤液出口也与混料桶连接。
[0007] 所述热泵系统包括气压式冷凝器、真空喷射系统和水封池，所述多效蒸发装置中 的末效蒸发分离器顶部气体出口依次与气压式冷凝器和真空喷射系统连接，气压式冷凝器 的底部设有水封池。
[0008] 所述多效蒸发装置包括三个蒸发分离器，以及对应的三个加热器和三个冷凝水 槽；所述静态混合器的出口分别与三个加热器的底部进口连接，每个所述加热器的气体出 口与对应的蒸发分离器的循环进料口连接，每个所述加热器的混合物出口与对应的冷凝水 槽连接；每个蒸发分离器底部的液体出口分别与对应的加热器和下一级加热器连接，其中， 末效蒸汽分离器底部的液体出口与盐泥分离装置连接；所述冷凝水槽顶部的气体出口与对 应的加热器连接，底部液体出口经冷凝水预热器与冷凝水贮桶连接。
[0009] 所述多效蒸发装置包括I效蒸发分离器、II效蒸发分离器和II效蒸发分离器，以 及对应的I效加热器、II效加热器、III效加热器，和对应的I效冷凝水槽、II效冷凝水槽和III 效冷凝水槽，I效蒸汽喷射器与I效加热器的蒸汽入口连接，I效蒸发分离器顶部的闪蒸汽 出口分别与I效蒸汽喷射器和II效加热器的蒸汽入口连接；所述II效蒸发分离器顶部的闪 蒸汽出口与与III效加热器的蒸汽入口连接，所述II效蒸发分离器顶部的闪蒸汽出口与热泵 系统连接。
[0010] 所述I效冷凝水槽底部的液体出口与I效冷凝水闪发槽连接，所述I效冷凝水闪 发槽的气体出口与II效加热器的蒸汽入口连接，底部的液体出口经冷凝水预热器与冷凝水 贮桶连接，所述I效冷凝水槽顶部的气体出口与I效加热器的蒸汽入口连接。
[0011] 所述II效冷凝水槽底部的液体出口经III效冷凝水槽与冷凝水预热器连接。
[0012] 所述冷凝水预热器包括I效冷凝水预热器和III效冷凝水预热器，所述混料桶经III 效冷凝水预热器和I效冷凝水预热器与除氧器连；所述I效冷凝水闪发槽的液体出口经I 效冷凝水预热器与冷凝水贮桶连接，所述III效冷凝水槽的液体出口经III效冷凝水预热器与 冷凝水贮桶连接。
[0013] 所述蒸发分离器为立式蒸发分离器，所述蒸发分离器的循环进料口在液面以下 500 ?600mm〇
[0014] 本实用新型煤化工装置浓盐水的多效蒸发工艺，包括以下步骤，将煤化工装置产 生的浓盐水送入混料桶调节pH值4-5后经冷凝水预热器预热至50?65°C后进入除氧器真 空汽提脱除溶液中碳酸氢根离子，然后送入静态混合器调节PH值在8?9再送至多效蒸发 装置进行连续蒸发提浓得到浓盐水以及冷凝液，提浓后的浓盐水经盐泥分泥装置分离出盐 泥及滤液，所述滤液回送至混料桶；所述冷凝液经冷凝水预热器换热降温后送冷凝水贮桶。
[0015] 所述多效蒸发装置中的末效蒸发分离器顶部排出的闪蒸汽和除氧器顶部排出的 不凝气一起送入热泵系统排出。
[0016] 所述提浓后的浓盐水在盐泥分泥装置中分离出盐泥及滤液的过程为：所述提浓后 的浓盐水先经悬液分离器进行悬液分离，上层滤液送入混料桶，底部浆料流入离心分离机 分离出的固体滤渣为盐泥送入料仓，分离出的滤液送入混料桶。
[0017] 热泵系统包括气压式冷凝器、真空喷射系统和水封池，所述多效蒸发装置中的末 效蒸发分离器顶部排出的闪蒸汽和除氧器顶部排出的不凝气一起先送入气压式冷凝器进 行冷却后经真空喷射系统抽出放空，利用与气压式冷凝器底部连接的水封池保证热泵系统 的密封效果。
[0018] 所述多效蒸发装置包括三个蒸发分离器以及对应的三个加热器和三个冷凝水槽； 所述送入静态混合器调节PH值后的浓盐水分别送入三个加热器内与蒸汽换热升温，每个 加热器顶部的闪蒸汽送入对应的蒸发分离器内进行循环闪发、结晶、浓缩和汽液分离，底部 的汽水混合物进入对应的冷凝水槽进行汽液分离；所述蒸发分离器内的闪蒸汽由顶部排 出，底部浓缩后的液体大部分循环进入对应的加热器中与蒸汽换热升温，其余部分送入下 一级加热器中，由末效蒸发分离器底部排出的其余部分液体作为提浓后的浓盐水送入盐泥 分离装置；所述冷凝水槽顶部气体送入对应的加热器中，底部的冷凝液经冷凝水预热器换 热降温后送冷凝水贮桶。
[0019] 所述多效蒸发装置包括I效蒸发分离器、II效蒸发分离器和II效蒸发分离器，以 及对应的I效加热器、II效加热器、III效加热器，和对应的I效冷凝水槽、II效冷凝水槽和III 效冷凝水槽；来自界外的低压蒸汽与I效蒸发分离器顶部排出的部分闪蒸汽混合后经I效 蒸汽喷射器送入I效加热器中，I效蒸发发离器顶部排出的其余部分的闪蒸汽送入II效加 热器中，II效蒸发分离器顶部排出的闪蒸汽送入III效加热器中，III效蒸发分离器顶出排出 的闪蒸汽和除氧器顶部排出的不凝气一起送入热泵系统排出。
[0020] 所述经静态混合器调节pH值后的浓盐水大部分（80-90% )送入第一级加热器 (即I效加热器）内，其余部分则分别送入其余加热器内。通过在二效或三效蒸发过程中混 入少量浓盐水可以有效调节蒸发分离器内的温度。
[0021] 所述I效加热器底部的汽水混合物先送入I效冷凝水槽进行汽液分离，所述I效 冷凝水槽底部的冷凝液先送入I效冷凝水闪发槽闪蒸，闪蒸出的不凝气送入II效加热器， 底部的冷凝液经冷凝水预热器换热降温后送冷凝水贮桶，I效冷凝水槽顶部排出的气体送 I效加热器。
[0022] 所述II效冷凝水槽底部的冷凝液先送入III效冷凝水槽中和III效冷凝水槽底部的 冷凝液一起经冷凝水预热器换热降温后送冷凝水贮桶。
[0023] 所述冷凝水预热器包括I效冷凝水预热器和III效冷凝水预热器，所述浓盐水依次 经III效冷凝水预热器和I效冷凝水预热器换热升温后送入除氧器，所述I效冷凝水闪发槽 底部的冷凝液经I效冷凝水预热器换热降温后送冷凝水贮桶；所述III效冷凝水槽底部的冷 凝液经III效冷凝水预热器换热降温后送冷凝水贮桶。
[0024] 所述蒸发分离器为立式，采用轴向进料方法，并控制蒸发分离器的循环进料口在 液面以下500?60Ctam。
[0025] 采用晶种法除垢，控制蒸发分离器内固含量20?25wt%。
[0026] 发明人在采用多效蒸发工艺的同时，针对煤化工行业产生的浓盐水的特点，进行 了如下改进：
[0027] 针对煤化工行业产生的浓盐水有机物含量高、容易结垢的问题，发明人作了如下 改进：
[0028] 1.采用晶种法除垢技术，控制每效蒸发分离器内操作温度在，固相含量在20? 25wt%，可有效减轻加热器结垢问题的发生，达到长周期生产运行目的。在蒸发分离器内的 循环液中维持一定的固体含量，以保证晶种数量，正常生产不需外加晶种，既可减少化学品 消耗，又减少了固体废料的产生，有利于环境保护。
[0029] 2.向混料桶中加入稀硫酸以调节PH值4?5,将浓盐水中原碳酸氢根离子转化为 碳酸根离子，经冷凝水预热器预热到50?65°C使浓盐水温度进除氧器温度高于其真空下 的沸点，达到真空汽提脱气，有效脱除浓盐水中的碳酸氢根离子，达到防止加热管的结垢的 目的。
[0030] 3.在静态混合器调节浓盐水的pH值在8?9后再送入蒸发分离器，可有效防止浓 盐水对设备的腐蚀，进一步提高设备的使用寿命。
[0031] 在保证对浓盐水的多效蒸发效果的前提下，为了尽可能的节能降耗，发明人对本 实用新型工艺作出了以下改进：
[0032] 1.采用三效蒸发工艺，将前一蒸发分离器顶部排出的闪蒸汽引入下一效的加热器 中作为下一效蒸发分离器的热源，实现了能量的梯级合理利用，具有物料受热时间短、蒸发 速度快，浓缩比重大，节能效果显著优点，仅此项就可节省蒸汽量达70%，进一步的，冷凝水 槽顶部分离出的气体也引入对应的加热器中作为热源的进一步补充。
[0033] 2.换热冷凝后冷凝水经处理后可回用，有效地节约了用水，实现了废水零排放的 要求，回收的冷凝水各项指标满足工业回用水水质要求。
[0034] 3.在满足为II效蒸发分离器提供热源的基础上，I效蒸发分离器顶部引出的闪蒸 汽还可以部分回抽经I效蒸汽喷射器与来自界外的低压蒸汽混合后送入I效加热器中作为 热源，以回收热量减少来自界外的低压蒸汽的用量。
[0035] 4.在I效冷凝水槽后还配有I效冷凝水闪发槽，进一步回收热量为I效蒸发分离 器提供补充热源，使整个工艺系统中的热能尽可能的回收。
[0036] 5.采用热泵系统抽吸III效蒸发分离器顶部排出的闪蒸气，以达到末效较高的真空 度，增加蒸发有效温差，提高整个系统的热效率。
[0037] 为解决煤化工行业产生的浓盐水易发泡聚集、影响回收冷凝液纯度的问题，发明 人作出如下改进：
[0038] 1.三个蒸发分离器设计各自独立设置，均为立式，且采用轴向进料方式，这种进料 方式可以浓盐水快速混合闪蒸，从而避免泡沫的大量产生。
[0039] 2.由于蒸发分离器为立式，与对应的加热器连接的循环出料口位于蒸发分离器底 部，将循环进料口控制在液面以下500?600_，这样可减小蒸发分离器内循环母液的短路 温度损失，提高有效传热温差，通过大流量的循环推动力使浓盐水快速闪蒸，避免泡沫的大 量产生，保证蒸馏水品质。同时，由于加热器与蒸发分离器的循环进料口连接的上循环管内 为汽液混合物，其密度小于加热器与蒸发分离器的循环出料口连接的下循环管内的液相密 度，从而可增加循环推动力，减少了该循环线路上循环泵的动力消耗，进一步节能降耗。
[0040] 有益效果：
[0041] 本实用新型的系统流程简单、操作灵活简便，运行成本低、安全可靠、节能降耗效 果明显，适合在缺水严重的地区推广使用，尤其适合于有富余低压蒸汽的化工企业。采用 本实用新型技术方案，可以减少废水对环境的污染，并可得到品质较高的回用水，实现废水 "零"排放的同时，可以节约化工装置用水。

【专利附图】

【附图说明】
[0042] 图1为本实用新型系统图。
[0043] 其中：1 一混料桶；2-混料泵；3-III效冷凝水预热器；4一I效冷凝水预热器；5- 除氧器；6-静态混合器；7-加料泵；8 - I效循环泵；9一I效加热器；10 - I效蒸发分离器； 11一1效蒸汽喷射器；12-1效冷凝水槽；13-1效冷凝水闪发槽；14一I效冷凝水泵；15- II效循环泵；16 - II效加热器；17 - II效蒸发分离器；18 - II效冷凝水槽；19一III效循环 泵；20-III效加热器；21-III效蒸发分离器；22-III效冷凝水槽；23-III效冷凝水泵；24- 排料泵；25-悬液分离器；26-离心分离机；27-气压式冷凝器；28-真空喷射系统；29- 水封池；30-冷凝水贮桶；31-冷凝水输送泵、32-上循环管、33-下循环管。

【具体实施方式】
[0044] 下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：
[0045] 本实用新型系统具体为：混料桶1经混料泵2与III效冷凝水预热器3的壳侧或管 侦I I冷凝水预热器4的壳侧或管侧、除氧器5、静态混合器6、加料泵7和多效蒸发装置连 接，所述多效蒸发装置包括I?III效加热器9、16、20、I?III效冷凝水槽12、18、22、I?III效 蒸发分离器1〇、17、21、1?III效循环泵8、15、19、1效蒸汽喷射器11、1效冷凝水闪发槽13、 I效冷凝水泵14和III效冷凝水泵23。
[0046] 其中，所述I效加热器9的蒸汽入口分别与I效蒸汽喷射器11、I效冷凝水槽12 的气体出口、I效蒸发分离器10的闪蒸汽出口连接，所述I效加热器9顶部的气体出口经上 循环管32与I效蒸发分离器10中部的循环进料口连接，所述I效加热器9底部的液体进口 经下循环管33及I效循环泵8与I效蒸发分离器10底部的循环出料口，形成一个强制循 环换热过程，所述I效加热器9底部的液体进口还与加料泵7连接，用于向I效加热器9内 加入浓盐水，所述I效加热器9底部的液体出口与I效冷凝水槽12连接；所述I效蒸发分 离器10采用轴向进料，为立式，其中部的循环进料口位于I效蒸发分离器10液面下500? 600mm，底部的循环出料口经下循环管33上的I效循环泵8分别与I效加热器9底部的液 体进口及II效加热器16底部的液体进口连接，顶部的闪蒸气出口分别与I效蒸汽喷射器11 和II效加热器16的蒸气入口连接；所述I效冷凝水槽12底部的液体出口与I效冷凝水闪 发槽13连接，顶部的气体出口与I效加热器9的蒸气入口连接，所述I效冷凝水闪发槽13 顶部的气体出口与II效加热器16的气体进口连接，液体出口经I效冷凝水泵14、I效冷凝 水预热器4的管侧或壳侧与冷凝水贮桶30连接。
[0047] 所述II效加热器16、II效蒸发分离器17和II效冷凝水槽18的连接关系同I效，仅 有下述不同：II效冷凝水槽18底部的液体出口与III效冷凝水槽22的液体进口连接，II效蒸 发分离器17顶部的闪蒸汽出口与III效加热器20的气体进口连接。
[0048] 所述III效加热器16、111效蒸发分离器17和III效冷凝水槽18的连接关系同II效，仅 有下述不同JII效蒸发分离器21顶部的闪蒸气出口和除氧器5顶部的气体出口均连接热泵 系统；所述III效蒸发分离器21底部的液体出口分别与III效加热器20和盐泥分离装置连接； 所述III效冷凝水槽18底部的液体出口经III效冷凝水预热器3的管侧或壳侧与冷凝水贮桶 30连接。
[0049] 所述盐泥分离装置包括悬液分离器25和离心分离机26,所述III效蒸发分离器21 底部的液体出口与悬液分离器25连接，所述悬液分离器25顶部的滤液出口与混料桶1连 接，底部的楽液出口出与尚心分尚机26连接，所述尚心分尚机26的滤液出口也与混料桶I 连接。
[0050] 所述热泵系统包括气压式冷凝器27、真空喷射系统28和水封池29,所述III效蒸发 分离器21顶部的气体出口依次与气压式冷凝器27和真空喷射系统28连接，气压式冷凝器 27的底部设有水封池29。
[0051] 工艺实施例：
[0052] 以内蒙古某煤化工装置排出的浓盐水处理为例，浓盐水正常量为80m3/h，最大量 为100m 3/h，进水水质见表1所不：
[0053] 表1浓盐水进水水质
[0054]

【权利要求】
1. 一种煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统，其特征在于，包括依次连接的混料桶、冷凝 水预热器的壳侧或管侧、除氧器、静态混合器和多效蒸发装置，所述多效蒸发装置分别与热 泵系统、盐泥分离装置和冷凝水预热器的管侧或壳侧连接；所述冷凝水预热器的管侧或壳 侧连接冷凝水贮桶，所述盐泥分离装置连接混料桶，所述除氧器的气体出口也与热泵系统 连接。
2. 如权利要求1所述的煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统，其特征在于，所述盐泥分 离装置包括悬液分离器和离心分离机，所述多效蒸发装置的液体出口与悬液分离器连接， 所述悬液分离器顶部的滤液出口与混料桶连接，底部的浆液出口与离心分离机连接，所述 离心分离机的滤液出口也与混料桶连接。
3. 如权利要求1所述的煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统，其特征在于，所述热泵系 统包括气压式冷凝器、真空喷射系统和水封池，所述多效蒸发装置中的末效蒸发分离器顶 部气体出口依次与气压式冷凝器和真空喷射系统连接，气压式冷凝器的底部设有水封池。
4. 如权利要求1-3任一项所述的煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统，其特征在于，所 述多效蒸发装置包括三个蒸发分离器，以及对应的三个加热器和三个冷凝水槽；所述静态 混合器的出口分别与三个加热器的底部进口连接，每个所述加热器的气体出口与对应的蒸 发分离器的循环进料口连接，每个所述加热器的混合物出口与对应的冷凝水槽连接；每个 蒸发分离器底部的液体出口分别与对应的加热器和下一级加热器连接，其中，末效蒸汽分 离器底部的液体出口与盐泥分离装置连接；所述冷凝水槽顶部的气体出口与对应的加热器 连接，底部液体出口经冷凝水预热器与冷凝水贮桶连接。
5. 如权利要求4所述的煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统，其特征在于，所述多效蒸 发装置包括I效蒸发分离器、II效蒸发分离器和II效蒸发分离器，以及对应的I效加热器、 II效加热器、III效加热器，和对应的I效冷凝水槽、II效冷凝水槽和III效冷凝水槽，I效蒸汽 喷射器与I效加热器的蒸汽入口连接，I效蒸发分离器顶部的闪蒸汽出口分别与I效蒸汽 喷射器和II效加热器的蒸汽入口连接；所述II效蒸发分离器顶部的闪蒸汽出口与III效加热 器的蒸汽入口连接，所述III效蒸发分离器顶部的闪蒸汽出口与热泵系统连接。
6. 如权利要求4所述的煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统，其特征在于，所述I效冷凝 水槽底部的液体出口与I效冷凝水闪发槽连接，所述I效冷凝水闪发槽的气体出口与II效 加热器的蒸汽入口连接，底部的液体出口经冷凝水预热器与冷凝水贮桶连接，所述I效冷 凝水槽顶部的气体出口与I效加热器的蒸汽入口连接。
7. 如权利要求4所述的煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统，其特征在于，所述II效冷 凝水槽底部的液体出口经III效冷凝水槽与冷凝水预热器连接。
8. 如权利要求4所述的煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统，其特征在于，所述冷凝水 预热器包括I效冷凝水预热器和III效冷凝水预热器，所述混料桶经III效冷凝水预热器和I 效冷凝水预热器与除氧器连；所述I效冷凝水闪发槽的液体出口经I效冷凝水预热器与冷 凝水贮桶连接，所述III效冷凝水槽的液体出口经III效冷凝水预热器与冷凝水贮桶连接。
9. 如权利要求3所述的煤化工装置浓盐水的多效蒸发系统，其特征在于，所述蒸发分 离器为立式蒸发分离器，所述蒸发分离器的循环进料口在液面以下500?600_。
【文档编号】C02F1/04GK204151176SQ201420494999
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】彭国祥, 李智祥, 徐才福, 林达, 黄汉华 申请人:中国五环工程有限公司