用于廢水處理的雙效順流蒸發工藝的優化改造

姬紅，白生軍，陳祥波

(新疆中泰化學阜康能源有限公司，新疆 烏魯木齊 830015)

PVC生產過程中產生的廢水直接排入地下水環境，會帶來無法挽回的危害，因此要加大廢水的處理力度，降低廢水給環境造成的危害。隨著PVC裝置規模的不斷擴大，為符合國家要求的節能、減排政策，新疆中泰化學阜康能源有限公司(以下簡稱阜康能源)采用雙效順流蒸發工藝來處理PVC廢水，形成一套零排放、閉路循環生產的裝置，可滿足國家對氯堿行業發展的要求，最大化節約資源，降低生產成本。

1 氯乙烯生產過程中廢水的來源

乙炔與氯化氫在合成混合器內按1∶(1.05～1.1)的摩爾比混合，混合氣經過間接冷卻除水后，再經過預熱器預熱至100 ℃以上，經過反應生成氯乙烯體積分數≥80.0%的粗氯乙烯氣體。粗氯乙烯氣體被送入脫酸塔、水洗塔去除未反應的氯化氫氣體，得到的粗氯乙烯氣體中仍含有微量二氧化碳及少量氯化氫氣體，其在堿洗塔中被進一步去除。當脫酸塔、水洗塔、堿洗塔內的溶液達到一定濃度后，需要進行置換，產生酸性/堿性廢水。酸性廢水經過常規解吸、深度解吸裝置處理后送回脫酸塔、水洗塔進行循環利用，而產生的堿性廢水就成為處理的難點。

2 雙效順流蒸發工藝

目前，廢水的處理方法有很多種，常用的有化學沉淀法、活性炭吸附法、離子交換法、電解法等。綜合考慮之后，阜康能源采用雙效順流蒸發工藝來處理堿性廢水，希望能為PVC行業的廢水處理開辟一條新的路徑。在一效蒸發過程中，物料不出現結晶析出現象，因此采用溫差損失少、傳熱效率好、能耗低、升溫時間短、易操作的降膜蒸發器；在二效蒸發時存在晶體析出現象，因此采用抗結疤、抗鹽析強的強制循環蒸發器。為了降低生蒸氣的單耗，稀溶液首先通過一、二級預熱器預加熱，然后送進一、二效蒸發裝置蒸發提濃，濃縮液通過二效出料泵進入稠厚器內析出，然后經過離心機進行固液分離。固體是氯化鈉晶體，離心出的母液水送到母液罐，再經過母液泵輸送至二效分離室[1]。

3 雙效順流蒸發裝置運行狀況

3.1 增加沖洗水裝置

雙效順流蒸發裝置采用減壓蒸發、提濃離心的方式對堿性廢水進行處理再利用，會出現管道結垢阻塞的現象。為了提高裝置運行效率，主要改進措施是在二效分離室頂部增加沖洗水裝置(結構示意圖見圖1，現場照片見圖2)，對易沉積結晶的地方進行反向沖洗，反向沖洗水使用經過處理的冷凝廢水。改造后，有效解決了二效分離室頂部易堵塞的問題，減少了停車檢修次數，大大降低了現場勞動強度。

圖1 二效分離室頂部增加沖洗水裝置的示意圖

圖2 沖洗水裝置的現場照片

3.2 堿性廢水pH值的調節

3.2.1 存在的問題

堿性廢水的pH值為14，影響一、二效分離室內晶型的成長及鹽顆粒的形成，且在輸送過程中容易結垢而堵塞管道；同時，氯化鈉含量較低，造成廢水處理量、出鹽量明顯不足。

3.2.2 改造措施及效果

為了降低廢水的pH值，同時提高氯化鈉含量，首先把堿性廢水排入調節池，然后加入來自水洗塔的廢鹽酸進行中和，將pH值調節到7～9，同時靜置一定時間去除影響裝置運行的污泥、懸浮物等固體雜質，將調節池中上部的清液通過廢水泵打入含汞廢水緩沖罐，最后進行處理。處理前后的堿性廢水見表1。

表1 處理前后的堿性廢水

經過改造后，堿性廢水的處理量、出鹽量明顯增加，如圖3、圖4所示。

圖3 改造前后處理量對比

圖4 改造前后出鹽量對比

3.3 稠厚器改造

3.3.1 存在問題

經過二效分離室處理的濃縮液(含固質量分數達到25%，溫度為70～75 ℃)由出料泵輸送至稠厚器進行增稠，再進入離心機進行分離，固體產品送去包裝區。離心后的母液水進入母液水罐，經母液水泵輸送至二效分離室繼續蒸發濃縮分離。由于二效分離室內的濃縮液溫度較高，不利于飽和鹽溶液的結晶沉淀，造成離心機效率低下，同時固含量較大的母液水在循環輸送過程中容易堵塞母液水罐、母液水泵至二效分離室的管道，嚴重時甚至會造成整套裝置停車。

3.3.2 解決措施及效果

采取的措施為：降低稠厚器內部的溫度，從而加快溶質的析出速度。由于稠厚器內無冷卻設備，而來自二效分離室的液體溫度較高，鹽的溶解度也較大。為了較快地降低濃縮液溫度，使其中的氯化鈉結晶析出，降低溶液的固含量，筆者在稠厚器的外圍及底部增加了循環冷卻水盤管(如圖5所示)。

圖5 稠厚器改造示意圖

改造完成后，稠厚器內液體溫度比改造前下降1 ℃左右，出鹽量比改造前提升了5%～8%(如表2所示)。

表2 改造前后母液水固含量對比

4 結語

筆者針對雙效順流蒸發裝置運行過程中產生的問題進行了優化改造，處理后堿性廢水的氯離子質量濃度控制在300 mg/L左右。由于氯離子的富集會影響解吸系統的運行，因此處理后的堿性廢水不能作為凈化系統的補加水。阜康能源的下一個目標是將堿性廢水的氯離子質量濃度進一步降低到100 mg/L左右。雙效順流蒸發裝置的投入使用為堿性廢水的回收利用開辟了新的道路，同時也體現了PVC企業的社會責任感。

[參考文獻]

[1] 宋小華，楊海棠，白生軍.電石法PVC含汞廢水處理與運行實踐[J].聚氯乙烯，2017，45(1)：41-42.