某煤化工浓水零排放蒸发分盐项目 一、氯化钠蒸发系统 1、物料分析 氯化钠浓盐水成分表 序号 成分 含量 备注 1 Na+ 1.7% 2 K+ 0.3% 3 CL- 2.8%
某煤化工浓水零排放蒸发分盐项目
一、氯化钠蒸发系统
1、物料分析
氯化钠浓盐水成分表
序号 |
成分 |
含量 |
备注 |
1 |
Na+ |
1.7% |
|
2 |
K+ |
0.3% |
|
3 |
CL- |
2.8% |
|
4 |
NO3- |
0.3% |
|
5 |
CODcr |
124.3mg/l |
|
6 |
F- |
15.7mg/l |
|
7 |
TDS |
5.2% |
依据氯化钠浓盐水的成分表，可得知氯化钠含量为4.32%，总盐含量为5.2%，此外，尚含有少量氯化钾与硝酸钾。
2、工艺分析
鉴于氯化钠溶液沸点上升的最大值为8℃，而氯化钾与硝酸钾溶液均表现出随浓度增加沸点显著上升的特性，因此，采用多效蒸发与外排处理相结合的工艺是适宜的。
考虑到氯化钠浓盐水的进料量为每小时6.0吨，其中包含两股水源。一股源自浓盐水处理装置，流量为每小时4.5吨；另一股源自界区事故罐，流量为每小时1.5吨。两股水源的成分相同。若事故罐的物料并非连续进料，则应以每小时4.5吨的进料量进行处理。然而，本项目设计的进料量为每小时6.0吨，此点存在疑问，或许是为了留有余量的考虑。
以当前进料量每小时6.0吨为基准，蒸水量为每小时5.5吨。原设计计划采用一套氯化钠双效顺流强制蒸发结晶系统，从进料浓度来看，一效亦可采用降膜浓缩，而二效氯化钠溶液属于蒸发结晶，应采用具有强抗盐析、抗结垢堵管能力的强制循环蒸发器。
原设计中物料预热采用二次蒸汽预热与蒸汽预热，均采用板式换热器，且配置两套，可能为一用一备。
离心机选用的是卧式双级活塞推料离心机。
3、设备分析
在设备选型方面，杂盐一、二效强制循环换热器采用立式单管程管壳式换热器，换热管规格为Φ38*1.2*6000mm，换热面积为160平方米。根据经验，此设计具有一定的余量。
4、材质分析
加热室与分离室接触物料的材质选用TA2，轴流泵接触物料的材质选用2507，二次蒸汽接触材质选用316L，生蒸汽接触材质选用304；总体材质选择是可行的。
二、杂盐蒸发系统
杂盐系统的进料量为每小时3.64吨，其中氯化钠双效顺流蒸发结晶系统的外母液为每小时0.24吨，浓度为26.3%；硫酸钠结晶系统的外母液为每小时3.4吨，浓度为7%。蒸发水量为每小时3.34吨。设计考虑采用一套单效蒸发结晶系统，鉴于此处盐成分复杂，因此蒸发器应采用具有强抗盐析、抗结垢堵管能力的强制循环蒸发器。高沸点母液亦定量外排，外排量为每小时0.05吨，高沸点母液将进入干燥系统处理。
从设备选型来看，杂盐一效强制循环换热器采用立式单管程管壳式换热器，换热管规格为Φ38*1.2*6000mm，换热面积为180平方米。根据BT经验，此设计亦具有一定的余量。
材质选择：加热室与分离室接触物料的材质选用TA2，轴流泵接触物料的材质选用2507，二次蒸汽接触材质选用316L，生蒸汽接触材质选用304；总体材质选择是可行的。
三、硫酸钠蒸发结晶系统
1、物料分析
硫酸钠浓盐水成分表
序号 |
成分 |
含量% |
备注 |
1 |
Na+ |
3.1% |
|
2 |
K+ |
0.1% |
|
3 |
CL- |
0.7% |
|
4 |
SO4- |
5.5% |
|
5 |
CODcr |
944.6mg/l |
|
6 |
SiO2 |
29.7mg/l |
|
7 |
F- |
4.0mg/l |
|
8 |
TDS |
9.4% |
根据硫酸钠浓盐水的成分表，硫酸钠的含量为8.13%，总盐含量为9.4%，氯化钠含量为1.15%，氯化钾含量为0.19%。
氯化钠浓盐水的进料量为每小时11.4吨，由两股水源组成：一股来自浓盐水处理装置，流量为每小时9.9吨；另一股来自界区事故罐，流量为每小时1.5吨。两股水的成分相同。如果事故罐的物料不是连续进料，那么处理量应按9.9吨/小时计算，这里存在疑问，可能是出于安全考虑而预留了余量。
2、工艺分析
以当前进料量11.4吨/小时计算，蒸水量为6.1吨/小时，出料量为5.3吨/小时。原设计采用一套MVR降膜蒸发浓缩系统，考虑到硫酸钠溶液沸点最多上升3℃，尽管氯化钾和硝酸钾溶液的沸点随着浓度增加而显著上升。浓缩后，氯化钠浓度为2.47%，氯化钾浓度为0.41%，沸点上升可以忽略不计，COD影响也不大，因此可以采用MVR蒸发工艺。
物料预热采用三级板式预热，且每种板式换热器均配备两套，可能是一套备用。蒸汽压缩机采用低速离心式（变频）压缩机，规格为处理能力8吨/小时，变频控制。原方案中沸点温升为10℃，进口压力为101KPa，总功率为200kW。流程图中硫酸钠浓缩的蒸水量为6.1吨/小时，若压缩机选型为8吨/小时，使用时可能会出现喘振。进口温度为98℃，若沸点温度上升10℃，则压缩机温度上升10℃，BT认为此压缩机温升或压比选择不够安全。若将物料沸点上升定为10℃，压缩机温升定为20℃，则文件中压缩机总功率200kW可能不足。
从设备选型来看，降膜加热室的换热管采用Φ38*1.2*12000mm规格，换热面积为600m?。BT方面认为设计足够使用。
材质选择：加热室、分离室接触物料的材质采用TA2，轴流泵接触物料的材质采用2205，二次汽接触材质316L，生蒸汽接触材质304。总体材质选择是可行的。
四、硫酸钠冷冻结晶系统
来自MVR硫酸钠蒸发浓缩系统的浓缩液，硫酸钠含量为17.2%，氯化钠含量为2.47%，氯化钾含量为0.41%。浓盐水温度较高，为90-100℃，先用循环水降温，再用冷冻母液降温，最后进入冷冻循环器。设计新颖之处在于冷却介质循环量大，采用1050m?/h的循环量，由轴流泵实现。冷冻温度控制在-2℃，估计出料结晶温度控制在0℃。冷却系统采用两套制冷量为200kw的冷冻机组，冷媒介质为30%乙二醇。循环冷冻液进来的温度为-10℃，返回温度为-5℃。芒硝离心机采用卧式双推形式。
材质选择：接触物料的材质采用2205，接触冷媒介质材质316L。总体材质选择是可行的。
五、硫酸钠重结晶系统
来自冷冻系统的十水硫酸钠为1.9吨/小时，含水率为5%，加入1.4吨/小时的乏汽冷凝水，重新溶解后进入重结晶蒸发结晶系统，采用单效强制循环蒸发结晶系统，换热面积为50㎡，硫酸钠生蒸汽预热器为10㎡，一用一备。芒硝离心机采用卧式双推形式。
材质选择：加热室、分离室接触物料的材质采用TA2，轴流泵接触物料的材质采用2205，二次汽接触材质316L，生蒸汽接触材质304；总体材质选择是可行的。
六、干燥系统
氯化钠干燥系统进料量为0.3吨/小时，进口含水率≤5%，出口含水率≤0.5%，采用震动流化床干燥，总功率为37kW。加热形式为热风加热。
硫酸钠干燥系统进料量为1.0吨/小时，进口含水率≤5%，出口含水率≤0.5%，采用震动流化床干燥，总功率为40kW。加热形式为热风加热。
七、除尘系统
干燥系统配套的除尘系统均为干式除尘系统，采用布袋除尘器加引风机。
八、加药系统
1、一套除垢剂加药装置，由罐和计量泵组成。
2、一套消泡剂加药装置，由罐和计量泵组成。
九、包装系统
氯化钠、硫酸钠、杂盐半自动吨包机，各选用一台。半自动包装能力为10bags/h，包装规格为1000kg/bag；称量形式为电子式；进料方式为自重式，总功率为30kW，配备称重料仓。
