用于废水处理的双效顺流蒸发工艺的优化改造

姬红，白生军，陈祥波

(新疆中泰化学阜康能源有限公司，新疆 乌鲁木齐 830015)

PVC生产过程中产生的废水直接排入地下水环境，会带来无法挽回的危害，因此要加大废水的处理力度，降低废水给环境造成的危害。随着PVC装置规模的不断扩大，为符合国家要求的节能、减排政策，新疆中泰化学阜康能源有限公司(以下简称阜康能源)采用双效顺流蒸发工艺来处理PVC废水，形成一套零排放、闭路循环生产的装置，可满足国家对氯碱行业发展的要求，最大化节约资源，降低生产成本。

1 氯乙烯生产过程中废水的来源

乙炔与氯化氢在合成混合器内按1∶(1.05～1.1)的摩尔比混合，混合气经过间接冷却除水后，再经过预热器预热至100 ℃以上，经过反应生成氯乙烯体积分数≥80.0%的粗氯乙烯气体。粗氯乙烯气体被送入脱酸塔、水洗塔去除未反应的氯化氢气体，得到的粗氯乙烯气体中仍含有微量二氧化碳及少量氯化氢气体，其在碱洗塔中被进一步去除。当脱酸塔、水洗塔、碱洗塔内的溶液达到一定浓度后，需要进行置换，产生酸性/碱性废水。酸性废水经过常规解吸、深度解吸装置处理后送回脱酸塔、水洗塔进行循环利用，而产生的碱性废水就成为处理的难点。

2 双效顺流蒸发工艺

目前，废水的处理方法有很多种，常用的有化学沉淀法、活性炭吸附法、离子交换法、电解法等。综合考虑之后，阜康能源采用双效顺流蒸发工艺来处理碱性废水，希望能为PVC行业的废水处理开辟一条新的路径。在一效蒸发过程中，物料不出现结晶析出现象，因此采用温差损失少、传热效率好、能耗低、升温时间短、易操作的降膜蒸发器；在二效蒸发时存在晶体析出现象，因此采用抗结疤、抗盐析强的强制循环蒸发器。为了降低生蒸气的单耗，稀溶液首先通过一、二级预热器预加热，然后送进一、二效蒸发装置蒸发提浓，浓缩液通过二效出料泵进入稠厚器内析出，然后经过离心机进行固液分离。固体是氯化钠晶体，离心出的母液水送到母液罐，再经过母液泵输送至二效分离室[1]。

3 双效顺流蒸发装置运行状况

3.1 增加冲洗水装置

双效顺流蒸发装置采用减压蒸发、提浓离心的方式对碱性废水进行处理再利用，会出现管道结垢阻塞的现象。为了提高装置运行效率，主要改进措施是在二效分离室顶部增加冲洗水装置(结构示意图见图1，现场照片见图2)，对易沉积结晶的地方进行反向冲洗，反向冲洗水使用经过处理的冷凝废水。改造后，有效解决了二效分离室顶部易堵塞的问题，减少了停车检修次数，大大降低了现场劳动强度。

图1 二效分离室顶部增加冲洗水装置的示意图

图2 冲洗水装置的现场照片

3.2 碱性废水pH值的调节

3.2.1 存在的问题

碱性废水的pH值为14，影响一、二效分离室内晶型的成长及盐颗粒的形成，且在输送过程中容易结垢而堵塞管道；同时，氯化钠含量较低，造成废水处理量、出盐量明显不足。

3.2.2 改造措施及效果

为了降低废水的pH值，同时提高氯化钠含量，首先把碱性废水排入调节池，然后加入来自水洗塔的废盐酸进行中和，将pH值调节到7～9，同时静置一定时间去除影响装置运行的污泥、悬浮物等固体杂质，将调节池中上部的清液通过废水泵打入含汞废水缓冲罐，最后进行处理。处理前后的碱性废水见表1。

表1 处理前后的碱性废水

经过改造后，碱性废水的处理量、出盐量明显增加，如图3、图4所示。

图3 改造前后处理量对比

图4 改造前后出盐量对比

3.3 稠厚器改造

3.3.1 存在问题

经过二效分离室处理的浓缩液(含固质量分数达到25%，温度为70～75 ℃)由出料泵输送至稠厚器进行增稠，再进入离心机进行分离，固体产品送去包装区。离心后的母液水进入母液水罐，经母液水泵输送至二效分离室继续蒸发浓缩分离。由于二效分离室内的浓缩液温度较高，不利于饱和盐溶液的结晶沉淀，造成离心机效率低下，同时固含量较大的母液水在循环输送过程中容易堵塞母液水罐、母液水泵至二效分离室的管道，严重时甚至会造成整套装置停车。

3.3.2 解决措施及效果

采取的措施为：降低稠厚器内部的温度，从而加快溶质的析出速度。由于稠厚器内无冷却设备，而来自二效分离室的液体温度较高，盐的溶解度也较大。为了较快地降低浓缩液温度，使其中的氯化钠结晶析出，降低溶液的固含量，笔者在稠厚器的外围及底部增加了循环冷却水盘管(如图5所示)。

图5 稠厚器改造示意图

改造完成后，稠厚器内液体温度比改造前下降1 ℃左右，出盐量比改造前提升了5%～8%(如表2所示)。

表2 改造前后母液水固含量对比

4 结语

笔者针对双效顺流蒸发装置运行过程中产生的问题进行了优化改造，处理后碱性废水的氯离子质量浓度控制在300 mg/L左右。由于氯离子的富集会影响解吸系统的运行，因此处理后的碱性废水不能作为净化系统的补加水。阜康能源的下一个目标是将碱性废水的氯离子质量浓度进一步降低到100 mg/L左右。双效顺流蒸发装置的投入使用为碱性废水的回收利用开辟了新的道路，同时也体现了PVC企业的社会责任感。

[参考文献]

[1] 宋小华，杨海棠，白生军.电石法PVC含汞废水处理与运行实践[J].聚氯乙烯，2017，45(1)：41-42.