蒸发装置冷凝水的回收利用研究

2019-03-07 02:18:08邓建民杨国强
中国氯碱 2019年2期
关键词:烧碱冷凝水电解槽

邓建民,杨国强

(宁夏英力特化工股份有限公司,宁夏 石嘴山 753202)

1 蒸发装置冷凝水的来源及水质分析

宁夏英力特化工股份有限公司5万t/a烧碱蒸发采用阿法拉伐双效逆流蒸发技术,将来自电解槽的32%烧碱经二效蒸发为浓度48%的烧碱。蒸发装置中冷凝水的来源为生蒸汽冷凝水、一效蒸汽冷凝水、二效蒸汽冷凝水。生蒸汽在一效蒸发器中冷凝后再与进二效蒸发器的32%烧碱进行热交换回收热量后进入冷凝水罐;一效蒸汽与进二效蒸发器的被预热的32%烧碱换热冷凝后进入冷凝水罐,二效蒸汽被表面冷凝器冷凝后进入冷凝水罐。收集后的冷凝水量约为14 m3/h,温度约为40℃,电导率为110~160 μS/cm。因一效和二效蒸发蒸汽携带有碱液,冷凝水偏于碱性。蒸发冷凝水水质分析见表1。

2 冷凝水的利用途径

将冷凝水收集后根据水质和流量进行分质利用,经多次技术改造,其利用途径有如下几种。

2.1 用作一次盐水化盐

在蒸发冷凝水中含有少量的NaOH,pH值在11左右,与出电解槽的淡盐水及其他杂水混合收集后送至化盐配水槽。使用蒸发冷凝水用作化盐用水可以减少NaOH加入量。蒸发蒸汽冷凝水金属含量低,温度高,水质优,是优质的化盐用水。

2.2 用作循环水冷却水补充水

蒸发蒸汽冷凝水由蒸汽冷凝产生,期间接触介质为碱液,接触材质为不锈钢设备。与表2中循环水指标相比,只有pH值有超标,但金属含量低,电导率低,水质硬度低、COD含量低。因此可以作为循环水补充用水,但缺陷是温度较高,将部分热量带入循环水系统。

表1 蒸发冷凝水成分含量分析×10-6

表2 间冷开式系统循环水冷却水水质指标[1]

2.3 用作过热蒸汽减温水

该公司使用过热蒸汽作为物料干燥热源。外供过热蒸汽入口压力1.0 MPa,入口温度220℃,蒸汽流量55 m3/h,此时焓值2 875 kJ/kg。经减温减压处理后,要求达到用汽单位使用要求:压力0.65 MPa,温度166℃。(饱和蒸汽1.0MPa时,温度对应为180℃,焓值2 777 kJ/kg),温度40℃时水液体焓值为168 kJ/kg。减温减压过程是将低温脱盐水与过热蒸汽混合最终达到蒸汽饱和状态。根据热量平衡关系可计算得补水量为2.1 m3/h。

蒸汽冷凝水经收集后,进入减温水罐,经多级泵加压至1.2 MPa、大于蒸汽入口压力,注入减温阀中喷管,从小孔径中喷出与蒸汽混合,液滴吸收过热蒸汽热量,最终使蒸汽达到饱和状态。虽然将蒸发冷凝水用作过热蒸汽减温减压补水在使用过程没有出现问题,但由于补充水量过少,不能与蒸发产生的冷凝水量平衡。

2.4 用作电解槽阴极液补充水

电解过程盐水和碱液中的杂质如积蓄在离子交换膜中会损伤膜,引起膜的电流效率下降,膜电压升高。考虑将蒸发碱性冷凝液送到电解槽作为阴极补水用。存在的隐患是碱性冷凝液中金属离子超标,对电解槽阴极镍涂层造成污染,影响电解槽运行的电压和电流效率。电解槽阴极液补充水原使用脱盐水,脱盐水指标见表3。

表3 脱盐水指标要求

由表1和表3比较可以看出,蒸发冷凝水中金属成分都能达到脱盐水指标要求,只有pH值和电导率偏高,是因为一效和二效蒸发夹带碱液所致,电解槽阴极成分为烧碱,蒸发冷凝水中成分不会对电解槽中物质产生不利影响。

10万t/a 32%烧碱装置生产时阴极液补充水量为10 m3/h[2],而蒸发产生冷凝水量为14 m3/h,因此,可考虑对蒸发冷凝水收集系统进行改造,将生蒸汽冷凝水和一效蒸发冷凝水合并收集供电解使用,水量基本平衡。二效蒸发冷凝水用于其他用途。

3 电解槽补充水水质及液位控制

正常情况蒸发冷凝水经测量pH值及电导率合格后进入电解冷凝液罐,再由冷凝液泵输送至电解槽阴极加纯水管线上,代替脱盐水进入电解槽。一旦冷凝液检测pH值及电导率不合格,则将冷凝液送至一次盐水。并将冷凝液中金属含量作为重点监控对象进行每日分析,如有超标,则及时切换使用脱盐水。

为保证电解槽的用水量,避免蒸发低负荷下碱性冷凝液量不足,难以维持电解槽的补水量,在电解槽冷凝液罐管道上增加脱盐水管线,同时加装远传液位计。纯水管线上安装自控阀,碱性冷凝液罐液位由脱盐水管线上自控阀自动控制。

4 结语

按照水质对水量进行阶梯利用,根据减少外排水量的总体目的,将蒸发装置产生冷凝水回用于各用水装置,使蒸发冷凝液得以实现合理综合利用。在电解装置年回收利用蒸发冷凝水8万m3,可节约80万元,产生了较好的经济效益。

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