三效蒸发结晶回收氯离子工艺

王国磊，谢 潭

（西安航天华威化工生物工程有限公司，陕西西安 710100）

三效蒸发结晶回收氯离子工艺

王国磊，谢 潭

（西安航天华威化工生物工程有限公司，陕西西安 710100）

利用三效蒸发结晶技术，回收废水中的氯化钠，该工艺能够回收废水中98% 以上的氯离子。大大减少了氯离子的排放，控制了工业废水对环境的污染。

蒸发结晶；回收；氯离子；工艺

某化工企 业在生产 过程中会 产 生 2 595.625kg/h 的废水，废水中含有 5.586% 的氯化钠和 0.164% 的氯化钾。含氯离子的废水直接排放会对环境造成污染，国家标准明确规定了氯离子排放浓度不高于 1×10-6/L，所以须对废水中的氯离子进行处理。

1 工艺流程说明

该工艺采用顺流的三效蒸发方式。总流量为 2 595.625kg/ h 的废水通过初步预热到80℃，然后从一效降膜蒸发器顶部进入到其管程，用 1 030.2kg/h、0.5MPa 的饱和水蒸气在其壳程加热使废水蒸发，蒸发出 757.822kg/h、0.27MPa 的饱和水蒸气，水蒸气和浓缩液在一效分离室分离 ；分离出来 1 837.803 kg/h的一效浓缩液，在压力差的作用下从二效蒸发器顶部进入到其管程，用一效蒸发的水蒸气在其壳程加热使一效浓缩液继续蒸发，蒸发出 823.501kg/h、0.12MPa 的饱和水蒸气，同样汽液在二效分离室分离 ；分离出来 1 014.302 kg/h 的二效浓缩液，在压力差的作用下与闪蒸罐出来的循环物料以及回流母液混合，经循环泵输送至三效加热器管程，用二效蒸发的水蒸气在其壳程加热，加热后的二效浓缩液进入闪蒸罐，闪蒸出 841.441kg/h、0.02MPa 的饱和水蒸气。剩余的三效浓缩液一部分作为循环物料，一部分作为出料进行固液分离。分离出 141.793kg/h（含母液量 4.254kg/h）的结晶产品氯化钠，母液一部分回流进入三效蒸发器循环加热、蒸发，31.068kg/h 母液作为杂质平衡采出母液。

2 工艺技术要点分析

2.1 废水预热

蒸汽冷凝后排出的冷凝水有较高的温度，可利用其余热预热废溶液，减少系统运行中生蒸汽的用量。

2.2 浓缩浓度控制

废水经过一效和二效蒸发浓缩后，要控制氯化钠浓度低于结晶浓度，即不能使一效和二效有氯化钠晶体产生，否则换热器会很容易结垢，严重影响传热效果及系统的运行。

2.3 采出母液

氯化钠晶体分离后，剩余的母液如果全部回流，则会造成氯化钾在系统的富集，当氯化钾的浓度富集到一定程度，氯化钠和氯化钾会同时结晶出来，影响氯化钠产品的纯度。

2.4 蒸发设备型式

经过一、二效蒸发浓缩后废水浓度还没有达到结晶浓度，所以一效蒸发和二效蒸发选用降膜蒸发器，该种蒸发器传热系数高，但处理有结晶的物料时容易结垢。在三效蒸发中，废水中的氯化钠已经开始结晶，所以三效蒸发采用强制循环蒸发器，该种蒸发器中的废水在加热室中受热但不沸腾，待废水到闪蒸罐中压力降低而闪蒸，可有效地减少加热面上结垢的可能性，同时高速流体对管壁的冲刷也使污垢不易沉积。

2.5 蒸发系统的效数

多效蒸发中，前一效产生的蒸汽作为后一效的加热蒸汽，增加效数可以减少生蒸汽的消耗量，但效数受到经济及技术上的限制。

3 工艺节能、经济分析

3.1 节能分析

废水经过系统收集的冷凝水预热到80℃后，蒸发需要消耗 0.5MPa 的饱和生蒸汽量是 1 030.2kg/h。如不经过冷凝水预热，按照常温20℃直接进料蒸发，则废水从20℃升高到80℃需要的能量要由生蒸汽提供，转换成生蒸汽的量为：

Q—废水从20℃升高到80℃需要的能量 kJ/h

r—0.5MPa 饱和生蒸汽汽化潜热 kJ

m—废水流量 kg/h

Δt—温差变化 ℃

Cp—废水比热容 kJ/（kg ·K）

由此可见，使用冷凝水的余热预热废水后，能够节省22.0% 的生蒸汽。

3.2 经济分析

根据物料衡算，该工艺能够回收 141.793kg/h（含母液量4.254kg/h，即含湿量 3%）的结晶产品氯化钠，生蒸汽和二次蒸汽冷凝后会产生 3 453.0kg/h 的无离子水。这些副产品能够产生一定的经济效益，减少废水处理的运行成本。

4 工艺特点

1）该工艺适用于回收电解质溶液中的盐类，既适合单一电解质溶液也适合含有少量杂质的混合电解质溶液。针对该废水，回收了其中绝大部分的氯化钠，有效地处理了氯离子的排放问题。

2）三效蒸发中，总的蒸发量分配与各个蒸发器，但只有第一效才使用生蒸汽，故加热蒸汽的使用率大为提高，减少了能源的浪费。

3）三效蒸发是将废水分段浓缩，大约2/3 的水是在一效和二效中蒸发出去的，此时废水的浓度和黏度变化，传热条件得以改善，可以降低蒸发器的换热面积，减少了设备的投资。

4）采用顺流的三效蒸发方式，由于前一效的蒸发器管程压力比后一效蒸发器管程压力高，溶液可以在压力差的作用下自动流动，无需泵输送，减少了动设备的投资，方便后期操作、维护。

[1] 陈敏恒 .化工原理教与学 [M].北京 ：化学工业出版社，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 国 磊（1985—）， 男， 陕 西 西 安 人， 工 程 师， 主 要 从 事化工分离技术研究工作。