偏氯乙烯皂化廢水回收蒸發(fā)濃縮工藝的改進(jìn)

鄧建明 何堅華 王文生

（浙江巨化股份有限公司電化廠，浙江 衢州 324004）

偏氯乙烯（VDC）產(chǎn)品在三氯乙烷的皂化過程中，會產(chǎn)生CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)約11%的堿性廢水，目前國內(nèi)尚無一家企業(yè)能較好解決，主要的方法是排入城市污水處理廠，用生物法與物理、物化組合工藝處理[1]。

某公司為實現(xiàn)VDC皂化廢水的綜合利用，采用3效逆流蒸發(fā)裝置對CaCl2堿性廢水進(jìn)行提濃，供進(jìn)一步蒸發(fā)結(jié)晶成固體工業(yè)氯化鈣，但處理成本較高，且因易結(jié)垢等而導(dǎo)致經(jīng)常停產(chǎn)。故利用機械式蒸汽再壓縮技術(shù)（MVR）進(jìn)行技術(shù)改造，以期提高裝置運行的穩(wěn)定性，解決CaCl2堿性廢水處理成本高的問題。

1 改造前運行情況

VDC皂化過程主要反應(yīng)式：

堿性廢水中Ca(OH)2和CaCl2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.0%和11%。理論上，1 t VDC產(chǎn)出的CaCl2為111/194=0.572 t，過量的Ca(OH)2將以沉淀的形式析出。因此每噸VDC產(chǎn)生的皂化殘液總量為0.572 t/11%=5.2 t，約 5.0 m3/t[2]。

該公司原采用3效流逆蒸發(fā)裝置將CaCl2廢水蒸發(fā)濃縮至質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%～35%。3效流逆蒸發(fā)裝置原用于隔膜燒堿生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)46%的NaOH溶液，但NaOH蒸發(fā)與CaCl2蒸發(fā)存在差異：質(zhì)量分?jǐn)?shù)46%的NaOH溶液沸點為145℃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%的CaCl2溶液沸點為115℃。

存在的主要問題：

1)加熱源為180～200℃的中壓蒸汽，加熱溫度較高，以致操作控制不穩(wěn)定、液位低等，易發(fā)生加熱室內(nèi)局部CaCl2含量過高以及“干燒”等現(xiàn)象，增加固體顆粒析出量及管壁上垢層堅硬度，運行周期短，清洗難度大。

2)能耗較高，蒸發(fā)提濃產(chǎn)生1 t質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的CaCl2母液蒸汽消耗為0.5 t，水耗20 t，電耗36 kWh，廢水處理成本高。

2 改造方案

MVR的理論基礎(chǔ)由波義耳定律pV/T=K推導(dǎo)而出，其含義是一定質(zhì)量的氣體的壓力×體積/溫度為常數(shù)，當(dāng)氣體的體積減小，壓力增大時，氣體的溫度也會隨即升高；根據(jù)此原理，MVR利用壓縮機將二次蒸汽回收并且壓縮，即利用電能轉(zhuǎn)化為機械能再轉(zhuǎn)化為用以提高蒸汽熱焓的內(nèi)能。而被壓縮后的二次蒸汽再打進(jìn)換熱器的殼程用以作為物料蒸發(fā)的熱源，以此來循環(huán)利用系統(tǒng)的熱源，而消耗的電能只是用于壓縮蒸汽所需要的能量。

氯化鈣廢水中含有CaCO3、Ca(OH)2等易結(jié)垢物質(zhì)，濃縮后析出，易堵塞設(shè)備管道。加熱器選擇MVR耦合強制循環(huán)連續(xù)蒸發(fā)系統(tǒng)，可以減小結(jié)垢傾向，延長清洗周期。此外，MVR系統(tǒng)溫差在6～10℃，可有效防止局部含量過高以及“干燒”等情況發(fā)生，減少結(jié)垢量，降低垢層強度。

利用原3效流逆蒸發(fā)裝置進(jìn)行了MVR改造。改造后的工藝流程如圖1所示。

圖1 MVR廢水蒸發(fā)工藝流程Fig 1 Flow diagram of MVR waste water evaporation process

物料由原料罐用加料泵輸送，先后經(jīng)過汽凝水預(yù)熱器、蒸汽預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入1#加熱器，通過強制循環(huán)泵使物料在1#加熱器和2#加熱器循環(huán)，物料在列管中受熱上升，并形成汽液混合物，通過導(dǎo)管進(jìn)入分離器蒸發(fā)，蒸發(fā)提濃后的物料一部分從底部回流至1#加熱器，另一部分合格濃縮液用出料泵打出。分離器工作狀態(tài)為壓力38.64 kPa，二次蒸汽溫度為75℃，經(jīng)過壓縮機后二次蒸汽被壓縮為72.9 kPa，溫度為91℃，被壓縮機升壓后的蒸汽回用于加熱 1#和 2#加熱器[3]。

3 改造后的運行效果

改造后，加熱列管內(nèi)外溫度差縮小，緩減了結(jié)垢現(xiàn)象，連續(xù)運行周期原來的1個月增加到4個月，提高了蒸發(fā)濃縮裝置的生產(chǎn)穩(wěn)定性，同時降低了蒸發(fā)濃縮過程中的綜合能耗。

處理1 t氯化鈣廢水采用3效逆流蒸發(fā)工藝與MVR蒸發(fā)濃縮工藝消耗對比如表1所示。

從表1可以看出，采用MVR工藝每處理1 t廢水，可比3效逆流蒸發(fā)工藝降低費用62.7元-43.35元=19.35元，生產(chǎn)1 t VDC可減少廢水處理費用19.35元×5.0 m3/t×1.1 t/m3=106.42元。 年降低成本156萬元，并減少因結(jié)垢而導(dǎo)致停產(chǎn)損失48萬元，降低檢修費用21萬元，提高了濃縮液產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

表1 蒸發(fā)濃縮技術(shù)改造前后效果對比Tab 1 Effect comparison before and after modification of evaporation and concentration technology

4 結(jié)論

采用MVR技術(shù)對低含量氯化鈣廢水蒸發(fā)提濃，每處理1 t廢水可比采用3效逆流蒸發(fā)工藝降低費用19.35元，低含量氯化鈣廢水得到了回收利用，也確保了VDC單體裝置的穩(wěn)定運行，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1]何光輝,祝柏林.生化處理在高鹽度皂化廢水中的應(yīng)用[J].環(huán)境污染染與防治,1998,20(3):25-27.

[2]趙春躍,桂建舟,薛之化,等.無渣皂化生產(chǎn)環(huán)氧丙烷新技術(shù)的開發(fā)[J].氯堿工業(yè),2009(10):25-28.

[3]程殿彬,陳伯森,施孝奎.離子膜法制堿生產(chǎn)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998:175-203.