MVR成套装置工程化应用研究

王辛幸，黄帅，王磊（天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃 兰州 730060）

0 引言

近年来，随着人们对环保关注的日益增加，国家环保排放标准的日趋严格，企业对水资源的控制和管理不断加强，对废水的处理要求越来越高。文章设计范围包含预处理、膜浓缩、蒸发结晶三个工序。

综合废水通过预处理初步处理脱硬、脱硅，去除悬浮物后，达到膜浓缩单元的进水水质要求[1]，再通过纳滤分盐和浓缩、反渗透浓缩、电渗析膜浓缩[2]。膜浓缩产水通过二级反渗透进一步脱盐，得到产品软化水[3]，并达到催化剂生产工艺水水质要求[4]；将分盐浓缩后的浓盐水分别进行蒸发结晶，得到GB/T 5462—2015《工业盐》日晒工业盐I级的氯化钠[5]、GB/T6009—2014《工业无水硫酸钠》III类一等品的硫酸钠结晶盐和浓度8%～18%硫酸铵溶液等副产品[6]；最终达到综合污水的近零排放及资源化利用。

1 工艺流程

1.1 硝盐联产工序

硝盐联产装置是蒸发结晶车间重要装置之一，硫酸钠浓水经泵升压、升温和pH调节后，在分离室内闪蒸分离，当蒸发浓度接近氯化钠的饱和点时，硫酸钠大部分析出，固液分离后，得到硫酸钠滤饼与母液，硫酸钠经过干燥包装后外运，母液转入第二效闪蒸罐继续闪蒸浓缩，然后再排入第三效闪蒸罐，氯化钠在第三效闪蒸罐降温结晶出来，从三效闪蒸罐中排出，固液分离后得到氯化钠滤饼与母液，氯化钠滤饼与来自电渗析的高氨氯化钠浓水混合后蒸发制取低硅氯化钠，母液循环至硫酸钠蒸发器，部分与来自纳滤的硫酸钠浓水混合后用于氨洗涤塔中和蒸汽夹带的硫酸。

第一效蒸发汽引入预热器，剩余大部分先经洗涤后进入压缩机压缩，升压后的蒸汽进入一效蒸发罐的加热室，作为加热热源，二效的二次蒸汽作为预热器的热源。第三效的二次蒸汽引入冷凝器抽真空，采用循环冷却水对第三效的二次蒸汽进行冷凝。

MVR蒸发罐加热室的冷凝水顺排进入下一级冷凝水罐，闪发出部分二次蒸汽以回收热量，最后一级冷凝水收集到水罐中回用。从硝蒸发结晶罐排出的硝浆进入硝浆罐，泵入稠厚器增稠后进入离心机脱水，母液回到蒸发系统。湿硝再经过干燥器干燥后进行包装。

1.2 MVR工序

MVR汽提蒸发结晶单元蒸发体系由加热室、分离室、蒸发压缩机和循环泵组成。来自MVR原料罐的高氨氯化钠浓水与盐硝联产工序得到的氯化钠滤饼混合后，经过升压、升温、PH调节后进入MVR蒸发体系中分离室闪蒸分离：气体进入汽提脱氨系统脱氨分离，液体氯化钠浓水进入加热室循环蒸发。汽提脱氨后的氯化钠浓水与分离室来的浓水经强制循环泵进入到加热室加热升温，在分离室内汽化，分离出来的二次蒸汽首先对高氨氯化钠浓水进行汽提脱氨，脱氨后的含氨蒸汽首先进入到吸收塔内进行吸收，吸收塔采用两级吸收，含氨的尾气由吸收段下部进入塔第一级吸收内，循环吸收液经吸收循环泵由吸收段上部进入塔内。

蒸发浓缩后的高盐污水经分离室底部流入盐浆罐进一步浓缩，盐浆进入母液罐冷却析出，然后进入离心机进一步固液分离，分离后的盐经过干燥包装后外运。MVR工序流程图如图1所示。

图1 MVR工序流程图

1.3 干燥包装工序

来自上游工段的硫酸钠物料进入到流化床干燥段第一室，与从流化床底部进入的热空气沸腾接触，然后依次再经干燥段第二室，逐步干燥至设计要求水分。干燥后的硫酸钠颗粒进入流化床干燥器冷却段，冷空气从冷却段底部进入，在冷却室中物料被逐步冷却，从流化床干燥器冷却段出来的硫酸钠颗粒被冷空气冷却至60 ℃以下，由卸料阀卸出，通过包装机对干燥后的硫酸钠固体进行包装并送到下游储仓。

2 工程化应用

2.1 MVR工序技术指标

MVR工序技术控制指标，如表1所示。

表1 MVR工序技术控制指标

2.2 MVR工序主要设备

MVR工序设备：配碱罐、阻垢剂储罐、钠盐液储存罐、进料泵、第一预热器、第二预热器、冷凝水罐、凝结水泵、蒸发室、脱氨分离室、循环泵、转料泵、盐浆转料泵、盐浆罐、钠盐浆泵、母液罐、盐母液泵、盐增稠器、盐离心机、输送机、蒸汽压缩机、氨气吸收塔、循环泵，共31台设备。

2.3 MVR工序运行步骤

本装置进行开车运行中，连续长周期进料运行，记录相关数据及试验分析数据。

来自电渗析的含氨氯化钠浓水与硝盐联产主项得到的氯化钠滤饼混合后进料罐，经过液位控制进料泵出口控制阀门大小，控制浓水流量，同时从配碱罐中加入NaOH溶液，并通过阻垢剂储罐加入阻垢剂，控制电渗析浓水pH至8～9，依次通过一级预热器和二级预热器对浓水进行加热，预热后进入到脱氨分离室闪蒸分离，气体进入汽提脱氨系统脱氨分离，液体氯化钠浓水进入蒸发室循环蒸发。

汽提脱氨后的氯化钠浓水与分离室来的浓水经强制循环泵进入到蒸发室加热升温，在分离室内汽化，利用分离出来的二次蒸汽首先对含氨氯化钠浓水进行汽提脱氨，然后氨蒸汽经过压缩机加压加热进入蒸发室进行换热冷凝，凝结水进入冷凝水罐由冷凝水泵送入界区回用，蒸发室内的含氨不凝气经过预热器换热后进入氨气吸收塔，采用硫酸进行吸收形成硫酸铵外送。

蒸发浓缩后的高盐污水经分离室底部流入盐浆罐进一步浓缩，经钠盐浆泵入钠盐增稠器，再进入盐离心机脱水，得到固体钠盐进入干燥单元，得到盐浆进入母液罐冷却析出，通过钠盐母液泵返回进料罐。

装置过程记录的操作运行数据如表2所示。

表2 操作运行数据表

2.4 MVR工序分析

MVR工序连续运行，取样每天进行取样分析，干燥前后氯化钠含量进行对比分析，并对干燥前后的氯化钠颗粒进行取样分析，具体数据如表3所示。

表3 分析取样数据表

2.5 MVR工序运行结果及讨论

通过MVR工序连续运行调试及数据分析，可得到如下结果：

⑴干燥后的氯化钠含量≥97%，水含量≤1.5%，颗粒分布均匀，初步达到设计需求。

⑵该套工业化试验装置具备工业化应用的能力，能干燥出达到99%氯化钠盐，实现了汽提脱氨和蒸发结晶相结合。

3 结语

文章针对废水特性采取一种成本低、能耗低的既能脱氨分离又能蒸发结晶的一体化设备装置，将高氨高盐废水进行汽提脱氨同时将脱氨后高盐废水进行蒸发分离，蒸发结晶后产生的二次蒸汽作为汽提脱氨的热源，用作脱氨系统的加热源[6]。既能干燥得到99%的氯化钠，又节约了成本降低了费用，实现了废水零排放的需求。同时也证明该套工业化试验装置具备工业化应用的能力。