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蒸发结晶器行业市场运行格局及应用领域需求预测

蒸发结晶器是利用蒸发部分溶剂来达到溶液的过饱和度的,这使得其与普通料液浓缩所用的蒸发器在原理和结构上非常相似。普通的蒸发器虽然能够容许操作过程中有固形物沉淀,但难以实现对晶粒分级的有效控制,因此蒸发结晶器与普通的蒸发器往往还有着一些区别。与减压蒸发类似,蒸发结晶器也可在减压条件下操作。通过减压可以降低料液的沸点,从而可以通过多效蒸发来充分利用热量,NaCl生产曾采用了这种多效蒸发形式的结晶器。强制循环蒸发结晶器广泛用于医药、食品、化工、轻工等行业的水或有机溶媒溶液的蒸发浓缩浓和废液处理,尤其是适用于热敏性物料。连续蒸发结晶器广泛应用于化工行业、金属矿业的冶炼、大型钢厂的酸洗废液、电厂的湿法脱硫废液处理等。

蒸发结晶器应用领域广泛,国家和地方规划政策、装备制造业政策、节能环保政策等都对其产生重要影响。在当前国家已将资源节约作为基本国策的背景下,具有节水、节能、环保、有利于清洁生产的蒸发结晶器的推广应用受到国家政策的支持和鼓励。据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国蒸发结晶器市场供需发展前景及投资战略预测报告》统计数据显示:2018年市场规模92.53亿元,较上一年增长10.7%,预计未来随着我蒸发结晶器下游市场的快速发展,对蒸发结晶器的需求将进一步增加,到2019年底将达到97.71亿元。

蒸发结晶器应用方向

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糠醛废水处理

利用糠醛厂水解工艺产生醛气的余热去蒸发废水,被蒸发的废水经冷凝后,冷凝水回锅炉继续使用或经处理后排放;浓缩液经脱色、精制后得到成品融雪荆CMA。

粗馏塔塔下废水的沸点均在100℃以上。使用简单的蒸发法对下水进行处理时,由于醋酸与水有共沸点,所以无法将水与醋酸分离开。为达到醋酸与水分离的目的,必须首先将醋酸稳定在液相中,再将水蒸发出去,最后将醋酸钙镁结晶出来,得到醋酸钙镁成品。稳定剂可以是氢氧化钠、氧氧化钙、碳酸钠及其他氢氧化物。

为了提高蒸发效率,本方案采用双效蒸发法。一效蒸发器采用生产过程中产生的醛汽对废水进行加热,即按照工艺对醛气进行冷却。又解决了加热的热源。二效蒸发器采用一效蒸发器蒸出的气体对废水进行加热。为提高工作效率,二效蒸发器采用减压蒸发。水的沸点为100℃,蒸发过程中只有100℃以下的有机物才能被蒸发到汽相。所以在汽相中物质温度的组成在99—100 ℃之间,基本就是纯净的蒸馏水,完全符合锅炉用水标准,可以回锅炉作为锅炉水使用。蒸发后得到的浓缩液,经脱色、提纯、结晶可以得到融雪剂CMA成品。

2造纸黑液浓缩

黑液蒸发目的是除去稀黑液中多余的水分,以适应燃烧的需要。从提取工段送来的黑液含水分达80%以上,这样的稀黑液是不能燃烧的,必须将其蒸发浓缩。

黑液蒸发的原理是借助加热作用把黑液中的水分汽化逸出,使黑液浓缩。蒸发方法有两种:间接蒸发和直接蒸发。黑液的间接蒸发就象制糖一样,这是大家都理解的。但它只能把黑液浓缩到含固形物50%以下,再要提高浓度就很困难了。还要进行直接蒸发。生产中,是用碱炉出来的热烟气与黑液直接接触,提高黑液浓度过的。

多效蒸发流程包括黑液、蒸汽、冷凝水三个系统。

黑液蒸发流程包括顺流蒸发、逆流蒸发、混流蒸发三种蒸发流程。

3垃圾渗滤(沥)液蒸发处理

一、垃圾渗滤(沥)液特点

1.1 水质复杂,危害性大。渗沥液中还含有10 多种金属和植物营养素(氨氮等),水质成分十分复杂。

1.2 CODCr 和BOD5 浓度高。特别是在垃圾填埋场运行初期,垃圾渗沥液中的CODCr 最高达到90000mg/L,BOD5 最高达到38000mg/L,和城市污水相比,浓度极高。显然这就要求其处理构筑物的有机负荷率高,水力停留时间长构筑物容积大。

1.3 金属含量高。垃圾渗沥液中含有10多种金属离子,其中铁2050mg/L,铅12.3mg/L,锌370mg/L,钾、钠2500mg/L,钙甚至高达4300mg/L。生物处理系统中如金属离子含量过高,对微生物有强烈抑制作用,长时间运行,会导致污泥中的无机物含量增加,影响系统正常运行,故须先调pH值使重金属离子沉淀。

1.4 氨氮含量高、含盐量高。氨氮浓度随填埋时间的增加而相应增加,最高可达1700mg/L,渗沥液中的氮多以氨氮形式存在,约占TKN40%~50%。如此高浓度的氨氮,使微生物营养元素比例严重失调,仅靠硝化细菌和反硝化细菌脱氮不仅不能去除,反而会影响处理系统的正常运行,因此,在渗沥液进入生化处理前常需用物化法脱氮,渗沥液中的盐主要为氯化物(100~4000mg/L)和磷酸盐(9~1600mg/L),若在缺水地区需对渗沥液回收利用时,应对其脱盐处理。

1.5 色度深且有恶臭,需考虑脱色处理,臭味给运行操作带来困难。

1.6 微生物营养元素比例失调。垃圾渗沥液通常有机物和氨氮含量高,而磷元素较为缺乏,其C/P比较大,C/N比较小,NH3-N 含量过高。加上碱度高,对厌氧消化不利。磷元素的缺乏也影响系统的稳定。因此,处理工艺中需在生化前进行脱氮处理,并往往需向系统投加磷等营养元素。

1.7 水质变化大。填埋时间是影响渗沥液水质的主要因素。渗沥液BOD/COD一般在0.4~0.75,采用生物处理可达到良好的去除效果。但随着填埋时间的增加,垃圾层日趋稳定,垃圾渗沥液中的有机物浓度降低,可生化性差的相对分子质量大的有机化合物占优势,其BOD/COD值甚至可低于0.1。这表明生物法处理垃圾渗沥液的效率随填埋龄的增加越来越低,后序处理构筑物负荷逐渐加大,可见在设计中应留有余地,渗沥液的水质受季节降雨影响而波动较大,其变化规律很难确定。渗沥液水质如此不稳定,这就要求其处理系统要有很强的抗冲击负荷能力。

蒸发是一个把挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程,由2 部分组成:加热溶液使水沸腾气化和不断除去气化的水蒸气。垃圾渗滤液蒸发处理时,水从渗滤液中沸出,污染物残留在浓缩液中。所有重金属和无机物以及大部分有机物的挥发性均比水弱,因此会保留在浓缩液中,只有部分挥发性烃、挥发性有机酸和氨等污染物会进入蒸气,最终存在于冷凝液中。蒸发处理工艺可把渗滤液浓缩到不足原液体积2%~10%。填埋气体是垃圾填埋场另一主要二次污染,对于现代化卫生填埋场,填埋气体可以足够供给渗滤液蒸发所需的能量,此时,蒸发处理是经济低廉的,它也就成为惟一可同时有效控制渗滤液和填埋气体的工艺。与常规处理不同,蒸发对水质特性,如BOD、COD、SS 及进料温度的变化不敏感,但pH 是蒸发的重要影响因素,pH影响渗滤液中挥发性有机酸和氨的离解状态,从而改变它们的挥发程度,另外,酸性条件下对蒸发器金属材料腐蚀性较强。蒸发系统在应用中通常要求烟气排放达标和浓缩液进行处置。在一些蒸发系统中,来自蒸发器的蒸气仅简单地与火焰燃尽后的空气尾气一起直接排放。在另一些蒸发系统中,设置热氧化过程以满足有机污染物排放要求。在火焰热氧化区,对渗滤液蒸气中的有机物的破坏率与填埋气体直接燃烧的效果一致,甚至前者的燃烧停留时间还会长一些。渗滤液蒸发后浓缩液的处理处置包括回灌、反渗透和纳滤联合处理、进一步蒸发、焚烧干燥或直接固化后与垃圾一起填埋等。蒸发处理工艺通常不需要前处理,如果需要,一般只作重力沉淀分离颗粒物,但对渗滤液蒸气冷凝液的后处理有时是需要的,根据冷凝液中有机物种类和排放要求,后处理方法有:膜分离、生物膜法、活性炭吸附和化学氧化。

4废水蒸发器在光伏废水处理中的应用

太阳能晶体硅生产企业在生产过程中产生三类废水,主要为NP(氮磷)含氟废水、氟系废水以及含氨氮废水。污水处理系统采用先加药将F--和PO43-去除后采用“预处理+UF+RO”的全膜法,最终将废水中分离。RO产水还可回用于生产线上对水质要求不高的地方, 离子进入膜的浓缩水部分,采用三效蒸发装置对其蒸发浓缩,变成硝酸钠晶体从而使其分离。

RO浓缩水进入三效蒸发装置进行蒸发浓缩,浓水中主要含有氟化钠、硝酸钠等盐分和离子。硝酸钠在水中溶解度很大,并且随着温度的升高而升高;而氟化钠则在水中溶解度很小,且随着温度的升高其溶解度变化不大的性质,采用蒸发溶液方式,使得氟化钠得以结晶,并且在较高温度下进行分离;而硝酸钠溶解度因对温度较为敏感,因此采用冷却降温的方式,使得其结晶并进行分离。从而将这两种物质进行分开结晶并分离出来。残留物为晶体和乳浊液的混合液。

5氨法烟气脱硫生成硫酸铵溶液蒸发结晶

氨法烟气脱硫及硫酸铵蒸发结晶技术

氨法烟气脱硫工艺能实现SO2的高效脱除,并可将其充分回收转化为高价值的农用化肥,因此该工艺可分为吸收和副产物处理两部分,具体则由烟气系统、吸收循环系统、氧化空气系统、副产物处理系统、吸收剂储存供给系统、自控及在线监测系统等组成。

其一般流程是:锅炉引风机来的原烟气直接进吸收塔(或通过脱硫系统增压风机增压后进吸收塔),加氨后的吸收液循环吸收烟气中的SO2,生成亚硫酸(氢)铵,脱硫后的烟气成为净烟气按符合要求的方式排放。

吸收生成的亚硫酸(氢)铵在吸收塔的氧化池(或单独的氧化设备)中用氧化风机来的空气氧化成硫酸铵。

硫酸铵溶液处理工艺路线可分为塔内结晶和塔外结晶,两者最主要区别就在于不同的热源。塔内结晶是利用原烟气热量在脱硫塔内实现溶液的浓缩提浓,塔外结晶是利用高温蒸汽为热源结合单独设置的蒸发设备使结晶析出。析出结晶后的硫酸铵料浆 经固液分离得到湿物料中间产品,母液回吸收系统进行再结晶,湿物料产品进干燥系统干燥成含水符合要求的干物料,干物料经包装得最终产品

氨法烟气脱硫具有较大的灵活性,可根据需求,将吸收中间产物进行酸解生成SO2气体及相应的铵盐,进行处理后得相应的产品。

硫酸铵蒸发系统

硫酸铵蒸发工序采用国内已应用较多的三效顺流强制循环加热泵蒸发工艺,25%的硫酸铵稀溶液,经电磁流量计计量后,经乏汽预热器预热,进入冷凝水预热器二次预热,预热后进入一效蒸发器,将硫酸铵溶液浓缩到一定浓度后,通过一效与二效压力差从一效轴流泵底部出口压入至二效轴流泵底部进口,进入二效蒸发器继续蒸发浓缩, 然后通过二效与三效的压力差,由二效轴流泵底部出口进入三效轴流泵底部进口,送料至三效蒸发器,在三效蒸发器内继续浓缩到固含量达到25%后,通过出料泵进入旋流器增浓,增浓后的45%固含量的硫酸铵溶液进入稠厚器结晶长大,然后出料至离心机分离,离心后的母液进入母液池,母液由液下泵返回到三效蒸发器继续蒸发。其间旋流器后设置分层器,分离出长时间积累的油,在系统内油含量较高时,关闭旋流器直接返回三效分离室的阀门,开启分层器阀门,硫酸铵溶液进入分层器,进行分层,油量组分较轻,在分层器的上部经过压力平衡管被取出,经过分离油后的硫酸铵溶液返回三效分离室。

加热用1.0 MPa饱和蒸汽,先缓慢通入一效蒸发器加热室, 使硫酸铵溶液蒸发产生二次蒸汽,一部分二次蒸汽由热泵吸入到一效蒸发器的加热室继续利用,剩余的一部分送入二效加热室加热蒸发,二效蒸发产生的二次蒸汽做为三效加热室的加热蒸汽,对三效进行加热蒸发。三效蒸发产生的二次蒸汽则送入乏汽预热器对原料进行预热,预热后的二次汽通过间接冷凝器冷凝后,进入冷凝水罐,由冷凝水泵排出。一效的冷凝水温度较高,用于对原料的二级预热使用,二效加热室的冷凝水通过管道进入三效加热室,一部分闪蒸为蒸汽对三效起到加热作用,然后绝大部分二效的冷凝水随三效加热室的冷凝水一起排放到冷凝水罐,然后冷凝水罐的冷凝水由冷凝水泵排出。

一效加热室的不凝气压力较高,直接排放到外界,二效三效加热室的不凝气压力较低,通过管路排放到真空管路,然后经真空泵排放到外界。

间接冷凝器后设置一个气液缓冲罐,由冷凝水泵分离出多余的水分。

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氯化钙溶液蒸发制固体二水氯化钙

氯化钙有无水物和水合物。无水氯化钙分子式CaCl2,市售氯化钙有液体氯化钙、二水氯化钙和无水氯化钙等产品。一般产品的白色或灰白色固体颗料,片状或粉状,味苦,无臭,吸湿性强,易溶于水同时放出大量热。无水氯化钙吸湿性强,主要用作干燥剂,二水氯化钙主要用于冷冻剂、防冻剂、凝固剂、融雪剂以及化工原料。

氯化钙溶液随着温度上升,溶解度增大,同时水溶液沸点增加很大。同时氯化钙溶液属于高氯根溶液,腐蚀性很强。

氯化钙与氯化钠的混合液,首先将混合液经预热器预热后送入多效逆流强制循环蒸发系统进行蒸发,当钙盐浓度浓缩至含氯化钙450g/L时,将混合液送至旋液分离器,旋流分离器的底液(氯化钠晶浆)储存至盐浆罐,分离器上清液作为氯化钙原液进入氯化钙蒸发系统。盐浆罐底液再次进入旋液分离器进行固液浓缩分离,氯化钠浓浆液进入离心机分离出固体氯化钠,离心机滤出液回一效蒸发系统再次蒸发。

氯化钙原液进入多效逆流降膜蒸发器,蒸发至含氯化钙70%-72%时,装桶,冷却后即得固体二水氯化钙产品。除了桶装的二水氯化钙外,还可以生产片状二水氯化钙产品。片状产品生产方法是:将降膜蒸发器蒸发出来的含氯化钙70%-72%的液体氯化钙放入蒸汽保温的储槽内,自流进入滚筒式制片机,滚筒同壁表面喷以冷却水,使滚筒外表面的液体氯化钙凝固成1-2mm厚度的固体氯化钙,经刮刀刮下即为片状氯化钙。

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MVR蒸发器处理高COD高盐度的制药废水

高COD高盐度制药废水无法直接采用生化处理工艺,采用MVR蒸发器对废水进行预处理,回收废盐,产生的冷凝水回用或进入生化系统深度处理。

MVR蒸发器处理流程:通过泵将预热器加热、浓缩处理的制药工业废水引入到MVR蒸发器中,在热交换器中,利用蒸汽对制药工业废水进行循环加热、蒸发、浓缩等处理,得到的蒸馏水回流到预热器中,以用于预热原液;得到的浓缩液和蒸汽则进入液气分离器中,通过液气分离器,分离出的蒸汽进入压缩机内,而分离出的浓缩液则被直接回流至收集罐中,对浓缩液进行处理可回收其中的有用物质;当MVR蒸发处理的饱和浓缩液满足一定的条件时(饱和度、粘稠度等),PLC控制系统将向固液分离器发出指令,阀门自动打开,浓缩液流入结晶器内。饱和浓缩液经结晶器处理,析出固体,实现固体与液体的分离。

主办单位​​​​​​​​​​​

中国石油和化学工业联合会

技术装备办公室蒸发结晶技术专业组
中国化工学会化学工程专业委员会
蒸发专业学组
​承办单位​​​​​​​​​​​
上海怡涵展览服务有限公司

展会倒计时 2019年12月11日

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