MVR成套裝置工程化應用研究

王辛幸，黃帥，王磊（天華化工機械及自動化研究設計院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

近年來，隨著人們對環保關注的日益增加，國家環保排放標準的日趨嚴格，企業對水資源的控制和管理不斷加強，對廢水的處理要求越來越高。文章設計范圍包含預處理、膜濃縮、蒸發結晶三個工序。

綜合廢水通過預處理初步處理脫硬、脫硅，去除懸浮物后，達到膜濃縮單元的進水水質要求[1]，再通過納濾分鹽和濃縮、反滲透濃縮、電滲析膜濃縮[2]。膜濃縮產水通過二級反滲透進一步脫鹽，得到產品軟化水[3]，并達到催化劑生產工藝水水質要求[4]；將分鹽濃縮后的濃鹽水分別進行蒸發結晶，得到GB/T 5462—2015《工業鹽》日曬工業鹽I級的氯化鈉[5]、GB/T6009—2014《工業無水硫酸鈉》III類一等品的硫酸鈉結晶鹽和濃度8%～18%硫酸銨溶液等副產品[6]；最終達到綜合污水的近零排放及資源化利用。

1 工藝流程

1.1 硝鹽聯產工序

硝鹽聯產裝置是蒸發結晶車間重要裝置之一，硫酸鈉濃水經泵升壓、升溫和pH調節后，在分離室內閃蒸分離，當蒸發濃度接近氯化鈉的飽和點時，硫酸鈉大部分析出，固液分離后，得到硫酸鈉濾餅與母液，硫酸鈉經過干燥包裝后外運，母液轉入第二效閃蒸罐繼續閃蒸濃縮，然后再排入第三效閃蒸罐，氯化鈉在第三效閃蒸罐降溫結晶出來，從三效閃蒸罐中排出，固液分離后得到氯化鈉濾餅與母液，氯化鈉濾餅與來自電滲析的高氨氯化鈉濃水混合后蒸發制取低硅氯化鈉，母液循環至硫酸鈉蒸發器，部分與來自納濾的硫酸鈉濃水混合后用于氨洗滌塔中和蒸汽夾帶的硫酸。

第一效蒸發汽引入預熱器，剩余大部分先經洗滌后進入壓縮機壓縮，升壓后的蒸汽進入一效蒸發罐的加熱室，作為加熱熱源，二效的二次蒸汽作為預熱器的熱源。第三效的二次蒸汽引入冷凝器抽真空，采用循環冷卻水對第三效的二次蒸汽進行冷凝。

MVR蒸發罐加熱室的冷凝水順排進入下一級冷凝水罐，閃發出部分二次蒸汽以回收熱量，最后一級冷凝水收集到水罐中回用。從硝蒸發結晶罐排出的硝漿進入硝漿罐，泵入稠厚器增稠后進入離心機脫水，母液回到蒸發系統。濕硝再經過干燥器干燥后進行包裝。

1.2 MVR工序

MVR汽提蒸發結晶單元蒸發體系由加熱室、分離室、蒸發壓縮機和循環泵組成。來自MVR原料罐的高氨氯化鈉濃水與鹽硝聯產工序得到的氯化鈉濾餅混合后，經過升壓、升溫、PH調節后進入MVR蒸發體系中分離室閃蒸分離：氣體進入汽提脫氨系統脫氨分離，液體氯化鈉濃水進入加熱室循環蒸發。汽提脫氨后的氯化鈉濃水與分離室來的濃水經強制循環泵進入到加熱室加熱升溫，在分離室內汽化，分離出來的二次蒸汽首先對高氨氯化鈉濃水進行汽提脫氨，脫氨后的含氨蒸汽首先進入到吸收塔內進行吸收，吸收塔采用兩級吸收，含氨的尾氣由吸收段下部進入塔第一級吸收內，循環吸收液經吸收循環泵由吸收段上部進入塔內。

蒸發濃縮后的高鹽污水經分離室底部流入鹽漿罐進一步濃縮，鹽漿進入母液罐冷卻析出，然后進入離心機進一步固液分離，分離后的鹽經過干燥包裝后外運。MVR工序流程圖如圖1所示。

圖1 MVR工序流程圖

1.3 干燥包裝工序

來自上游工段的硫酸鈉物料進入到流化床干燥段第一室，與從流化床底部進入的熱空氣沸騰接觸，然后依次再經干燥段第二室，逐步干燥至設計要求水分。干燥后的硫酸鈉顆粒進入流化床干燥器冷卻段，冷空氣從冷卻段底部進入，在冷卻室中物料被逐步冷卻，從流化床干燥器冷卻段出來的硫酸鈉顆粒被冷空氣冷卻至60 ℃以下，由卸料閥卸出，通過包裝機對干燥后的硫酸鈉固體進行包裝并送到下游儲倉。

2 工程化應用

2.1 MVR工序技術指標

MVR工序技術控制指標，如表1所示。

表1 MVR工序技術控制指標

2.2 MVR工序主要設備

MVR工序設備：配堿罐、阻垢劑儲罐、鈉鹽液儲存罐、進料泵、第一預熱器、第二預熱器、冷凝水罐、凝結水泵、蒸發室、脫氨分離室、循環泵、轉料泵、鹽漿轉料泵、鹽漿罐、鈉鹽漿泵、母液罐、鹽母液泵、鹽增稠器、鹽離心機、輸送機、蒸汽壓縮機、氨氣吸收塔、循環泵，共31臺設備。

2.3 MVR工序運行步驟

本裝置進行開車運行中，連續長周期進料運行，記錄相關數據及試驗分析數據。

來自電滲析的含氨氯化鈉濃水與硝鹽聯產主項得到的氯化鈉濾餅混合后進料罐，經過液位控制進料泵出口控制閥門大小，控制濃水流量，同時從配堿罐中加入NaOH溶液，并通過阻垢劑儲罐加入阻垢劑，控制電滲析濃水pH至8～9，依次通過一級預熱器和二級預熱器對濃水進行加熱，預熱后進入到脫氨分離室閃蒸分離，氣體進入汽提脫氨系統脫氨分離，液體氯化鈉濃水進入蒸發室循環蒸發。

汽提脫氨后的氯化鈉濃水與分離室來的濃水經強制循環泵進入到蒸發室加熱升溫，在分離室內汽化，利用分離出來的二次蒸汽首先對含氨氯化鈉濃水進行汽提脫氨，然后氨蒸汽經過壓縮機加壓加熱進入蒸發室進行換熱冷凝，凝結水進入冷凝水罐由冷凝水泵送入界區回用，蒸發室內的含氨不凝氣經過預熱器換熱后進入氨氣吸收塔，采用硫酸進行吸收形成硫酸銨外送。

蒸發濃縮后的高鹽污水經分離室底部流入鹽漿罐進一步濃縮，經鈉鹽漿泵入鈉鹽增稠器，再進入鹽離心機脫水，得到固體鈉鹽進入干燥單元，得到鹽漿進入母液罐冷卻析出，通過鈉鹽母液泵返回進料罐。

裝置過程記錄的操作運行數據如表2所示。

表2 操作運行數據表

2.4 MVR工序分析

MVR工序連續運行，取樣每天進行取樣分析，干燥前后氯化鈉含量進行對比分析，并對干燥前后的氯化鈉顆粒進行取樣分析，具體數據如表3所示。

表3 分析取樣數據表

2.5 MVR工序運行結果及討論

通過MVR工序連續運行調試及數據分析，可得到如下結果：

⑴干燥后的氯化鈉含量≥97%，水含量≤1.5%，顆粒分布均勻，初步達到設計需求。

⑵該套工業化試驗裝置具備工業化應用的能力，能干燥出達到99%氯化鈉鹽，實現了汽提脫氨和蒸發結晶相結合。

3 結語

文章針對廢水特性采取一種成本低、能耗低的既能脫氨分離又能蒸發結晶的一體化設備裝置，將高氨高鹽廢水進行汽提脫氨同時將脫氨后高鹽廢水進行蒸發分離，蒸發結晶后產生的二次蒸汽作為汽提脫氨的熱源，用作脫氨系統的加熱源[6]。既能干燥得到99%的氯化鈉，又節約了成本降低了費用，實現了廢水零排放的需求。同時也證明該套工業化試驗裝置具備工業化應用的能力。