三效蒸發結晶回收氯離子工藝

王國磊，謝 潭

（西安航天華威化工生物工程有限公司，陜西西安 710100）

三效蒸發結晶回收氯離子工藝

王國磊，謝 潭

（西安航天華威化工生物工程有限公司，陜西西安 710100）

利用三效蒸發結晶技術，回收廢水中的氯化鈉，該工藝能夠回收廢水中98% 以上的氯離子。大大減少了氯離子的排放，控制了工業廢水對環境的污染。

蒸發結晶；回收；氯離子；工藝

某化工企 業在生產 過程中會 產 生 2 595.625kg/h 的廢水，廢水中含有 5.586% 的氯化鈉和 0.164% 的氯化鉀。含氯離子的廢水直接排放會對環境造成污染，國家標準明確規定了氯離子排放濃度不高于 1×10-6/L，所以須對廢水中的氯離子進行處理。

1 工藝流程說明

該工藝采用順流的三效蒸發方式。總流量為 2 595.625kg/ h 的廢水通過初步預熱到80℃，然后從一效降膜蒸發器頂部進入到其管程，用 1 030.2kg/h、0.5MPa 的飽和水蒸氣在其殼程加熱使廢水蒸發，蒸發出 757.822kg/h、0.27MPa 的飽和水蒸氣，水蒸氣和濃縮液在一效分離室分離 ；分離出來 1 837.803 kg/h的一效濃縮液，在壓力差的作用下從二效蒸發器頂部進入到其管程，用一效蒸發的水蒸氣在其殼程加熱使一效濃縮液繼續蒸發，蒸發出 823.501kg/h、0.12MPa 的飽和水蒸氣，同樣汽液在二效分離室分離 ；分離出來 1 014.302 kg/h 的二效濃縮液，在壓力差的作用下與閃蒸罐出來的循環物料以及回流母液混合，經循環泵輸送至三效加熱器管程，用二效蒸發的水蒸氣在其殼程加熱，加熱后的二效濃縮液進入閃蒸罐，閃蒸出 841.441kg/h、0.02MPa 的飽和水蒸氣。剩余的三效濃縮液一部分作為循環物料，一部分作為出料進行固液分離。分離出 141.793kg/h（含母液量 4.254kg/h）的結晶產品氯化鈉，母液一部分回流進入三效蒸發器循環加熱、蒸發，31.068kg/h 母液作為雜質平衡采出母液。

2 工藝技術要點分析

2.1 廢水預熱

蒸汽冷凝后排出的冷凝水有較高的溫度，可利用其余熱預熱廢溶液，減少系統運行中生蒸汽的用量。

2.2 濃縮濃度控制

廢水經過一效和二效蒸發濃縮后，要控制氯化鈉濃度低于結晶濃度，即不能使一效和二效有氯化鈉晶體產生，否則換熱器會很容易結垢，嚴重影響傳熱效果及系統的運行。

2.3 采出母液

氯化鈉晶體分離后，剩余的母液如果全部回流，則會造成氯化鉀在系統的富集，當氯化鉀的濃度富集到一定程度，氯化鈉和氯化鉀會同時結晶出來，影響氯化鈉產品的純度。

2.4 蒸發設備型式

經過一、二效蒸發濃縮后廢水濃度還沒有達到結晶濃度，所以一效蒸發和二效蒸發選用降膜蒸發器，該種蒸發器傳熱系數高，但處理有結晶的物料時容易結垢。在三效蒸發中，廢水中的氯化鈉已經開始結晶，所以三效蒸發采用強制循環蒸發器，該種蒸發器中的廢水在加熱室中受熱但不沸騰，待廢水到閃蒸罐中壓力降低而閃蒸，可有效地減少加熱面上結垢的可能性，同時高速流體對管壁的沖刷也使污垢不易沉積。

2.5 蒸發系統的效數

多效蒸發中，前一效產生的蒸汽作為后一效的加熱蒸汽，增加效數可以減少生蒸汽的消耗量，但效數受到經濟及技術上的限制。

3 工藝節能、經濟分析

3.1 節能分析

廢水經過系統收集的冷凝水預熱到80℃后，蒸發需要消耗 0.5MPa 的飽和生蒸汽量是 1 030.2kg/h。如不經過冷凝水預熱，按照常溫20℃直接進料蒸發，則廢水從20℃升高到80℃需要的能量要由生蒸汽提供，轉換成生蒸汽的量為：

Q—廢水從20℃升高到80℃需要的能量 kJ/h

r—0.5MPa 飽和生蒸汽汽化潛熱 kJ

m—廢水流量 kg/h

Δt—溫差變化 ℃

Cp—廢水比熱容 kJ/（kg ·K）

由此可見，使用冷凝水的余熱預熱廢水后，能夠節省22.0% 的生蒸汽。

3.2 經濟分析

根據物料衡算，該工藝能夠回收 141.793kg/h（含母液量4.254kg/h，即含濕量 3%）的結晶產品氯化鈉，生蒸汽和二次蒸汽冷凝后會產生 3 453.0kg/h 的無離子水。這些副產品能夠產生一定的經濟效益，減少廢水處理的運行成本。

4 工藝特點

1）該工藝適用于回收電解質溶液中的鹽類，既適合單一電解質溶液也適合含有少量雜質的混合電解質溶液。針對該廢水，回收了其中絕大部分的氯化鈉，有效地處理了氯離子的排放問題。

2）三效蒸發中，總的蒸發量分配與各個蒸發器，但只有第一效才使用生蒸汽，故加熱蒸汽的使用率大為提高，減少了能源的浪費。

3）三效蒸發是將廢水分段濃縮，大約2/3 的水是在一效和二效中蒸發出去的，此時廢水的濃度和黏度變化，傳熱條件得以改善，可以降低蒸發器的換熱面積，減少了設備的投資。

4）采用順流的三效蒸發方式，由于前一效的蒸發器管程壓力比后一效蒸發器管程壓力高，溶液可以在壓力差的作用下自動流動，無需泵輸送，減少了動設備的投資，方便后期操作、維護。

[1] 陳敏恒 .化工原理教與學 [M].北京 ：化學工業出版社，1996.

Recovery of Chloride Ion by Crystallization of Three-effect Evaporation

Wang Guo-lei，Xie Tan

The use of three-effect evaporation crystallization technology，the recovery of sodium chloride in wastewater，the process can recover more than 98% of the wastewater chloride ions.Greatly reducing the chloride ion emissions，control of industrial wastewater pollution of the environment.

evaporation crystallization ；recovery ；chloride ion ；process

TE45

：A

：1003–6490（2017）07–0227–01

2017–06–06

王 國 磊（1985—）， 男， 陜 西 西 安 人， 工 程 師， 主 要 從 事化工分離技術研究工作。