針對(duì)6噸/小時(shí)(6T/h)二元酸廢水的蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備設(shè)計(jì),需綜合考慮廢水特性(如成分、濃度、腐蝕性)、結(jié)晶目標(biāo)(回收產(chǎn)品純度、晶體粒度)及能耗經(jīng)濟(jì)性。以下是完整的工藝方案及設(shè)備選型建議:
1.二元酸廢水特性分析
典型成分:含丁二酸、戊二酸、己二酸等有機(jī)二元酸,可能伴隨無機(jī)鹽(如硫酸鈉)、少量有機(jī)物或重金屬。
關(guān)鍵參數(shù):
pH值:通常酸性(pH2~5),需耐腐蝕材料。
沸點(diǎn)升高:二元酸水溶液沸點(diǎn)升高顯著(可能達(dá)10~20℃),影響蒸發(fā)器選型。
結(jié)垢傾向:有機(jī)物可能熱聚合結(jié)焦,需防垢設(shè)計(jì)。
結(jié)晶目標(biāo):回收二元酸晶體(純度≥95%),或分離無機(jī)鹽(如分鹽結(jié)晶)。
2.推薦工藝路線
方案一:MVR強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶(主流程)
適用場(chǎng)景:廢水含單一二元酸為主,目標(biāo)為酸回收。
方案二:多效蒸發(fā)+分步結(jié)晶(復(fù)雜組分)
適用場(chǎng)景:廢水含二元酸與無機(jī)鹽混合,需分鹽回收。
3.核心設(shè)備選型及參數(shù)
(1)蒸發(fā)器類型
MVR強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器:
壓縮機(jī):選用羅茨式壓縮機(jī)(耐沸點(diǎn)升高,壓比1.8~2.5)。
循環(huán)泵:鈦材或2205雙相不銹鋼,流量≥200m3/h(保證循環(huán)流速≥1.5m/s防結(jié)垢)。
加熱面積:按6T/h水蒸發(fā)量,約需300~400m2(傳熱系數(shù)取1500W/m2·℃)。
(2)結(jié)晶器選型
DTB結(jié)晶器(推薦):
直徑2.5~3m,帶導(dǎo)流筒及細(xì)晶消除系統(tǒng)。
控制過飽和度在1.05~1.15,晶體粒度可達(dá)0.5~1mm。
奧斯陸結(jié)晶器:若需更大顆粒(如≥1.5mm),但投資更高。
(3)輔助設(shè)備
預(yù)處理系統(tǒng):袋式過濾(精度50μm)+pH調(diào)節(jié)(NaOH中和至pH4~5)。
離心機(jī):臥式螺旋卸料離心機(jī)(分離因數(shù)≥2000,材質(zhì)316L)。
冷凝器:板式冷凝器(回收冷凝水,COD<50mg/L)。
4.關(guān)鍵工藝參數(shù)
參數(shù) | 設(shè)定值 | 控制要點(diǎn) |
蒸發(fā)溫度 | 一效85~90℃(MVR出口) | 避免二元酸熱分解(如≤100℃) |
系統(tǒng)真空度 | 0.08~0.09MPa(絕壓20~30kPa) | 降低沸點(diǎn),節(jié)能 |
循環(huán)流速 | ≥1.5m/s | 防止加熱管結(jié)垢 |
結(jié)晶停留時(shí)間 | 4~6小時(shí)(DTB) | 保證晶體生長(zhǎng)時(shí)間 |
母液回流比 | 20~30% | 減少細(xì)晶,提高收率 |
5.材料選擇
蒸發(fā)器/結(jié)晶器:2205雙相不銹鋼(耐Cl?腐蝕)或鈦材(若含鹵素離子)。
密封墊片:EPDM(耐酸、耐溫≤120℃)。
管道閥門:襯氟閥門(防酸腐蝕)。
6.能耗與經(jīng)濟(jì)性
項(xiàng)目 | MVR方案 | 三效蒸發(fā)方案 |
蒸汽消耗 | 0(僅用電) | 1.2~1.5T蒸汽/T水 |
電耗 | 45~50kWh/T水 | 20~25kWh/T水 |
投資成本 | 約500~600萬元 | 約350~450萬元 |
運(yùn)行成本 | 約60~70元/T水(按0.6元/kWh) | 約90~110元/T水(蒸汽200元/T) |
注:MVR長(zhǎng)期運(yùn)行更經(jīng)濟(jì),適合連續(xù)生產(chǎn);多效蒸發(fā)適合蒸汽廉價(jià)的地區(qū)。
7.特殊問題解決
防垢措施:
在線CIP清洗(每班次用1%硝酸循環(huán)沖洗)。
添加阻垢劑(如聚丙烯酸類,劑量50~100ppm)。
泡沫控制:蒸發(fā)室頂部設(shè)機(jī)械消泡器或添加硅油消泡劑。
COD控制:冷凝水可接生化處理或RO系統(tǒng),確保達(dá)標(biāo)排放。
8.推薦供應(yīng)商
國(guó)內(nèi):藍(lán)科高新、上海神農(nóng)、重慶江增(MVR核心設(shè)備)。
國(guó)際:GEA(德國(guó))、Swenson(美國(guó),DTB結(jié)晶器專長(zhǎng))。
對(duì)于6T/h二元酸廢水,MVR強(qiáng)制循環(huán)+DTB結(jié)晶是高效節(jié)能的首選方案,尤其適合高附加值酸回收。若廢水成分復(fù)雜(含鹽量高),可考慮多效蒸發(fā)分步結(jié)晶。設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于:
1.材料耐腐蝕性(pH、Cl?);
2.過飽和度精確控制(避免爆發(fā)成核);
3.系統(tǒng)自動(dòng)化(PLC控制溫度、壓力、循環(huán)量)。
建議先進(jìn)行小試確定結(jié)晶動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù),再放大設(shè)計(jì)。