偏氯乙烯皂化廢水回收蒸發濃縮工藝的改進

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）產品在三氯乙烷的皂化過程中，會產生CaCl2質量分數約11%的堿性廢水，目前國內尚無一家企業能較好解決，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VDC皂化廢水的綜合利用，采用3效逆流蒸發裝置對CaCl2堿性廢水進行提濃，供進一步蒸發結晶成固體工業氯化鈣，但處理成本較高，且因易結垢等而導致經常停產。故利用機械式蒸汽再壓縮技術（MVR）進行技術改造，以期提高裝置運行的穩定性，解決CaCl2堿性廢水處理成本高的問題。

1 改造前運行情況

VDC皂化過程主要反應式：

堿性廢水中Ca(OH)2和CaCl2的質量分數分別為2.0%和11%。理論上，1 t VDC產出的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效流逆蒸發裝置將CaCl2廢水蒸發濃縮至質量分數30%～35%。3效流逆蒸發裝置原用于隔膜燒堿生產質量分數46%的NaOH溶液，但NaOH蒸發與CaCl2蒸發存在差異：質量分數46%的NaOH溶液沸點為145℃，質量分數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，以致操作控制不穩定、液位低等，易發生加熱室內局部CaCl2含量過高以及“干燒”等現象，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，蒸發提濃產生1 t質量分數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的理論基礎由波義耳定律pV/T=K推導而出，其含義是一定質量的氣體的壓力×體積/溫度為常數，當氣體的體積減小，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，即利用電能轉化為機械能再轉化為用以提高蒸汽熱焓的內能。而被壓縮后的二次蒸汽再打進換熱器的殼程用以作為物料蒸發的熱源，以此來循環利用系統的熱源，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等易結垢物質，濃縮后析出，易堵塞設備管道。加熱器選擇MVR耦合強制循環連續蒸發系統，可以減小結垢傾向，延長清洗周期。此外，MVR系統溫差在6～10℃，可有效防止局部含量過高以及“干燒”等情況發生，減少結垢量，降低垢層強度。

利用原3效流逆蒸發裝置進行了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，先后經過汽凝水預熱器、蒸汽預熱器預熱后進入1#加熱器，通過強制循環泵使物料在1#加熱器和2#加熱器循環，物料在列管中受熱上升，并形成汽液混合物，通過導管進入分離器蒸發，蒸發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。分離器工作狀態為壓力38.64 kPa，二次蒸汽溫度為75℃，經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，加熱列管內外溫度差縮小，緩減了結垢現象，連續運行周期原來的1個月增加到4個月，提高了蒸發濃縮裝置的生產穩定性，同時降低了蒸發濃縮過程中的綜合能耗。

處理1 t氯化鈣廢水采用3效逆流蒸發工藝與MVR蒸發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效逆流蒸發工藝降低費用62.7元-43.35元=19.35元，生產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，并減少因結垢而導致停產損失48萬元，降低檢修費用21萬元，提高了濃縮液產品的穩定性。

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

4 結論

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

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

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

[3]程殿彬,陳伯森,施孝奎.離子膜法制堿生產技術[M].北京:化學工業出版社,1998:175-203.