CN106277115A - 一种含盐污水蒸发结晶器、净化***及净化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含盐污水蒸发结晶器、净化***及净化工艺，属于石油化工行业污水处理技术领域。蒸发结晶器包括：蒸发换热部件(D12)，气液分离部件(D11)以及物料排放部件(D13)；其中，所述蒸发换热部件(D12)包括外壳(D10)、中心管(D2)、换热管(D3)、蒸汽入口(D7)以及凝结水出口(D8)；所述中心管(D2)用于输送含盐污水；所述换热管(D3)用于蒸发含盐污水的溶剂，使盐结晶析出；所述中心管(D2)的内径大于所述换热管(D3)的内径；本发明还将上述蒸发结晶器应用到含盐污水蒸发结晶净化***中，并对该净化***运行的工艺参数进行优化。该净化***及净化工艺在减小净化***占地面积、降低能耗的基础上保证了含盐污水的净化效果。

Description

一种含盐污水蒸发结晶器、净化***及净化工艺

技术领域

本发明涉及石油化工行业污水处理技术领域，特别涉及一种含盐污水蒸发结晶器、净化***及净化工艺。

背景技术

石油化工行业在生产过程中会产生含盐量较高的污水。对于这类含盐量较高的污水一般采用蒸发结晶的方法对其进行净化。

目前常用的蒸发结晶工艺主要包括压气蒸发结晶工艺和连续蒸发结晶工艺。其中，压气蒸发结晶工艺为：在蒸发结晶过程中，污水首先进入换热器，然后经循环泵进入蒸发器进行蒸发，蒸发后的气液混合物进入气液分离器，分离得到的二次蒸汽经压缩机后进入蒸发器作为热源用于蒸发，分离得到的液体经循环泵后送回蒸发器继续进行蒸发；连续蒸发结晶***主要包括多效蒸发组以及循环泵等设备，每一效蒸发组中又包括蒸发器、换热器、结晶腿等设备。其中，蒸发器用于蒸发污水的溶剂，来提高污水的浓度；换热器用来对污水进行加热；结晶腿用来收集析出的晶体。污水依次经过各效蒸发组进行溶剂蒸发，污水的浓度不断提高，当达到过饱和之后，盐从溶液中结晶析出。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：现有的含盐污水蒸发结晶净化工艺中，设备占地面积大、能耗较高。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种占地面积小、能耗较低的含盐污水蒸发结晶器、净化***及净化工艺。

具体而言，包括以下的技术方案：

本发明第一方面提供一种含盐污水蒸发结晶器：所述蒸发结晶器包括：

蒸发换热部件，用于蒸发所述含盐污水中的溶剂，使盐结晶析出；气液分离部件，用于将所述蒸发换热部件蒸发得到的蒸汽中的气体和液体分离；以及物料排放部件，用于将蒸发后的含盐污水和所得晶体从所述蒸发结晶器中输出；

所述气液分离部件与所述蒸发换热部件的顶部连通；所述物料排放部件与所述蒸发换热部件的底部连通；

其中，

所述蒸发换热部件包括：外壳、中心管、换热管、蒸汽入口以及凝结水出口；所述中心管用于输送含盐污水；所述换热管用于蒸发含盐污水的溶剂，使盐结晶析出；所述中心管以及换热管位于所述外壳内部，所述中心管与所述换热管平行，所述中心管以及所述换热管的两端分别与所述气液分离部件与所述物料排放部件连通；所述蒸汽入口位于所述外壳上部，所述凝结水出口位于所述外壳下部；所述中心管的内径与所述换热管的内径的关系为：n^0.5d₂≤d₁≤2n^0.5d₂，其中，d₁为所述中心管的内径，d₂为所述换热管的内径，n为所述换热管的数量；

所述气液分离部件包括气液分离器、物料入口以及蒸汽出口，所述蒸汽出口位于所述气液分离器上方，所述物料入口位于所述气液分离器下方；

所述物料排放部件包括料斗以及物料出口。

优选地，所述中心管的数量为1根，所述换热管的数量为50～300根。

优选地，所述气液分离器的高度为150～300mm。

优选地，所述料斗的形状为锥形。

本发明第二方面提供一种利用本发明第一方面的蒸发结晶器对含盐污水进行蒸发结晶净化的净化***，所述净化***包括：

含盐污水输入管线，所述含盐污水输入管线用于将含盐污水输送至所述蒸发结晶净化***；首效蒸发结晶器，所述首效蒸发结晶器为本发明第一方面的蒸发结晶器，首效蒸发结晶器物料入口与所述含盐污水输入管线连通；末效蒸发结晶器，所述末效蒸发结晶器为本发明第一方面的蒸发结晶器，末效蒸发结晶器物料入口与首效蒸发结晶器物料出口连通，末效蒸发结晶器蒸汽出口与首效蒸发结晶器蒸汽入口连通；加热热源输入管线，所述加热热源输入管线与末效蒸发结晶器蒸汽入口连通；以及真空泵，所述真空泵与首效蒸发结晶器蒸汽出口连通，用于对所述蒸发结晶净化***抽真空。

进一步地，所述蒸发结晶净化***还包括：中间效蒸发结晶器，所述中间效蒸发结晶器位于所述首效蒸发结晶器和末效蒸发结晶器之间，所述中间效蒸发结晶器为本发明第一方面的蒸发结晶器，中间效蒸发结晶器物料入口与所述首效蒸发结晶器物料出口连通，中间效蒸发结晶器蒸汽出口与所述首效蒸发结晶器蒸汽入口连通；中间效蒸发结晶器物料出口与所述末效蒸发结晶器物料入口连通，中间效蒸发结晶器蒸汽入口与所述末效蒸发结晶器蒸汽出口连通。

优选地，所述中间效蒸发器的数量为1～4个。

进一步地，所述蒸发结晶净化***还包括：过滤箱，所述过滤箱与末效蒸发结晶器物料出口连通；盐水槽，所述盐水槽与所述过滤箱连通；第一水泵第一水泵进水口与所述盐水槽连通，第一水泵出水口与所述末效蒸发结晶器物料入口连通。

进一步地，所述蒸发结晶净化***还包括：蒸汽冷凝器以及真空罐，所述蒸汽冷凝器以及真空罐位于首效蒸发结晶器蒸汽出口与真空泵连通的管线上，蒸汽冷凝器入口与所述首效蒸发结晶器蒸汽出口连通，蒸汽冷凝器出口与真空罐入口连通，真空罐第二出口与所述真空泵连通。

进一步地，所述蒸发结晶净化***还包括：水罐，所述水罐包括清水区和污水区，所述清水区与首效蒸发结晶器凝结水出口以及中间效蒸发结晶器凝结水出口连通；所述污水区与真空罐第一出口连通。

进一步地，所述蒸发结晶净化***还包括：第一凝结水输出管线，所述第一凝结水输出管线与末效蒸发结晶器凝结水出口连通。

优选地，所述第一凝结水输出管线与所述含盐污水输入管线相交，在所述相交处设置有预热器。

进一步地，所述含盐污水输入管线上还设置有缓冲罐以及进料泵。

进一步地，所述蒸发结晶净化***还包括：第二凝结水输出管线，所述第二凝结水输出管线与所述水罐的污水区连通；以及第三凝结水输出管线，所述第三凝结水输出管线与所述水罐的清水区连通。

本发明第三方面提供一种利用本发明第二方面的***的含盐污水蒸发结晶净化工艺。所述净化工艺为：

将初始含盐污水输送至首效蒸发结晶器，在所述首效蒸发结晶器中对初始含盐污水进行蒸发，得到第二含盐污水和第三二次蒸汽；将第二含盐污水输送至末效蒸发结晶器，在所述末效蒸发结晶器中对所述第二含盐污水进行蒸发，得到第三含盐污水、晶体以及第二二次蒸汽；将所述第二二次蒸汽输送至首效蒸发结晶器，对所述初始含盐污水进行加热使其蒸发；将加热热源输送至末效蒸发结晶器，对所述第二含盐污水进行加热使其蒸发；所述首效蒸发结晶器和末效蒸发结晶器为本发明第一方面的蒸发结晶器；

利用真空泵抽真空，使所述首效蒸发结晶器和末效蒸发结晶器内部处于真空状态，所述末效蒸发结晶器内部压力大于所述首效蒸发结晶器内部压力；所述末效蒸发结晶器的温度大于所述首效蒸发结晶器的温度。

优选地，所述首效蒸发结晶器的温度为45～50℃，所述末效蒸发结晶器的温度为70～75℃，所述加热热源的温度为85～95℃；所述首效蒸发结晶器内部压力为9.5～10KPa，所述末效蒸发结晶器内部压力为36～36.5KPa。

进一步地，所述净化工艺还包括：将所述第二含盐污水输送至中间效蒸发结晶器，在所述中间效蒸发器内利用所述第二二次蒸汽进行加热蒸发，所得含盐污水输送至所述末效蒸发结晶器，所得二次蒸汽输送至首效蒸发结晶器；所述中间效蒸发结晶器为本发明第一方面的蒸发结晶器；所述首效蒸发结晶器、中间效蒸发结晶器以及末效蒸发结晶器内部压力依次升高，所述首效蒸发结晶器、中间效蒸发结晶器以及末效蒸发结晶器的温度依次升高。

优选地，所述中间效蒸发结晶器的数量为1～4个。

进一步地，所述净化工艺还包括：将末效蒸发结晶器得到的第三含盐污水和晶体输送至过滤箱，将晶体过滤后所述第三含盐污水进入盐水槽，再由第一水泵输送回末效蒸发结晶器，与第二含盐污水一起在所述末效蒸发结晶器内进行蒸发。

进一步地，所述净化工艺还包括：将首效蒸发结晶器得到的第一凝结水以及中间效蒸发结晶器得到的凝结水输送至水罐的清水区；将所述首效蒸发结晶器得到的第三二次蒸汽输送至蒸汽冷凝器，所述蒸汽冷凝器中冷凝得到的第三凝结水经过真空罐后输送至水罐的污水区。

进一步地，所述净化工艺还包括：利用末效蒸发结晶器得到的第二凝结水对初始盐溶液进行加热。

进一步地，所述所述净化工艺还包括：将进入水罐的污水区内的第三凝结水输送至均质调节池，将进入水罐的清水区内的第一凝结水和中间效蒸发结晶器得到的凝结水输送至清水罐。

本发明的含盐污水蒸发结晶器、净化***以及净化工艺不仅仅适用于石油化工行业含盐污水的净化处理，还能够用于其他涉及蒸发结晶的领域，例如化工原料生产。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

1、本发明实施例提供的蒸发结晶器是一种集换热、蒸发以及结晶于一体的新型蒸发结晶器。当含盐污水进入中心管并从中心管底端流出时，会由于热虹吸的原理而被吸入换热管中，在换热管中蒸发掉一部分溶剂后析出晶体。换热管中蒸发得到的气液混合物进入气液分离部件进行气液分离，未被蒸发的液体、析出的晶体以及从中心管流出而未被吸入换热管的污水进入物料排放部件。该蒸发结晶器不需要动力设备，例如压缩机、循环泵等，即可实现对含盐污水的换热、蒸发以及结晶过程，能耗较低，节约能源、降低成本。而且该蒸发结晶装置占地面积小、节省空间。

2、本发明实施例将上述蒸发结晶器应用到连续蒸发结晶***中，将多个蒸发结晶器串联在一起，对含盐污水进行净化，在净化***中设置真空泵，对净化***抽真空，使每个蒸发结晶器在真空状态下运行，能够降低含盐污水的沸点，使含盐污水在较低温度下就能够蒸发，降低能耗。

3、本发明实施例的净化***中还设置有用于回收凝结水的水罐，可以有效解决石油化工行业含盐污水净化后的利用问题，减少污水排放，在保护环境的同时，节约水资源。此外，本发明实施例提供的净化***及净化工艺能够满足连续进料、连续排料的要求，运行平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的蒸发结晶器的结构示意图；

图2为本发明实施例的蒸发结晶器的工作原理示意图；

图3为本发明实施例的含盐污水净化***的结构示意图；

图4为本发明实施例的含盐污水净化***中首效蒸发结晶器的结构示意图；

图5为本发明实施例的含盐污水净化***中末效蒸发结晶器的结构示意图；

图6为本发明实施例的含盐污水净化工艺的工艺流程图；

图7为本发明实施例的含盐污水净化工艺中中间效蒸发器数量为4时的工艺流程示意图。

图中附图标记分别表示：

D1、气液分离器；D2、中心管；D3、换热管；D4、料斗；D5、物料出口；D6、蒸汽出口；D7、蒸汽入口；D8、凝结水出口；D9、物料出口；D10、外壳；D11、气液分离部件；D12、蒸发换热部件；D13、物料排放部件；

a1、含盐污水；a2、未被吸入换热管的含盐污水；b1、气液混合物；b2、未被蒸发的液体和析出的晶体；b3、气液分离后的蒸汽；b4、气液分离后的液体；c1、热源蒸汽；c2、热源蒸汽冷却得到的凝结水；

1、缓冲罐；2、进料泵；3、预热器；

4、首效蒸发结晶器；405、首效蒸发结晶器物料出口；406、首效蒸发结晶器蒸汽出口；407、首效蒸发结晶器蒸汽入口；408、首效蒸发结晶器凝结水出口；409、首效蒸发结晶器物料入口；

5、末效蒸发结晶器；505、末效蒸发结晶器物料出口；506、末效蒸发结晶器蒸汽出口；507、末效蒸发结晶器蒸汽入口；508、末效蒸发结晶器凝结水出口；509、末效蒸发结晶器物料入口；

6、蒸汽冷凝器；

7、真空罐；701、真空罐入口；702、真空罐第一出口；703、真空罐第二出口；

8、真空泵；

9、水罐；901，清水区；902、污水区；

10、第二水泵；11、第三水泵；12、过滤箱；13、第一水泵；14、盐水槽；

15、第一中间效蒸发结晶器；16、第二中间效蒸发结晶器；

17、第三中间效蒸发结晶器；18、第四中间效蒸发结晶器。

19、含盐污水输入管线；20、加热热源输入管线；

21、第一凝结水输出管线；22、第二凝结水输出管线；

23、第三凝结水输出管线；

S1、初始含盐污水；S2、第二含盐污水；S3、第三含盐污水；S4、第四含盐污水；S5、第五含盐污水；S6、第六含盐污水；S7、第七含盐污水；

Q1、加热热源；Q2、第二二次蒸汽；Q3、第三二次蒸汽；Q4、第四二次蒸汽；Q5、第五二次蒸汽；Q6、第六二次蒸汽；Q7、第七二次蒸汽；

N1、第一凝结水；N2、第二凝结水；N3、第三凝结水；N4、第四凝结水；N5、第五凝结水；N6、第六凝结水；N7、第七凝结水。

图中的箭头方向表示气体或者液体的流动方向。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一方面提供了一种含盐污水蒸发结晶器，该蒸发结晶器的结构如图1所示，该蒸发结晶器包括：

蒸发换热部件D12，用于蒸发所述含盐污水中的溶剂，使盐结晶析出；

气液分离部件D11，用于将所述蒸发换热部件D12蒸发得到的蒸汽中的气体和液体分离；以及

物料排放部件D13，用于将蒸发后的含盐污水和所得晶体从所述蒸发结晶器中输出；

所述气液分离部件D11与所述蒸发换热部件D12的顶部连通；所述物料排放部件D13与所述蒸发换热部件D12的底部连通；

其中，

所述蒸发换热部件D12包括：外壳D10、中心管D2、换热管D3、蒸汽入口D7以及凝结水出口D8；

所述中心管D2用于输送含盐污水；所述换热管D3用于蒸发含盐污水的溶剂，使盐结晶析出；所述中心管D2以及换热管D3位于所述外壳D10内部，所述中心管D2与所述换热管D3平行，所述中心管D2以及所述换热管D3的两端分别与所述气液分离部件D11与所述物料排放部件D13连通；所述蒸汽入口D7位于所述外壳D10上部，所述凝结水出口D8位于所述外壳D10下部；

所述中心管的内径与所述换热管的内径的关系为：n^0.5d₂≤d₁≤2n^0.5d₂，其中，d₁为所述中心管的内径，d₂为所述换热管的内径，n为所述换热管的数量；

所述气液分离部件D11包括气液分离器D1、物料入口D9以及蒸汽出口D6，所述蒸汽出口D6位于所述气液分离器D1上方，所述物料入口D9位于所述气液分离器D1下方；

所述物料排放部件D13包括料斗D4以及物料出口D5。

参见图2，本发明实施例提供的蒸发结晶器的工作原理是：在蒸发结晶器运行的初期，含盐污水a1自物料入口D9进入气液分离部件D11，进而进入中心管D2和换热管D3中，热源蒸汽c1自蒸汽入口D7进入蒸发换热部件D12的外壳D10内并将热量传递给中心管D2和换热管D3内的含盐污水a1，中心管D2和换热器D3内的盐溶液a1受热后蒸发产生气体，但是由于中心管D2的内径较大，受热后产生的蒸汽的量较少；而换热管D3内径较小，受热后产生的蒸汽量较大；由于气体密度小于液体密度，因此，中心管D2和换热管D3内产生密度差，根据“热虹吸”的原理，中心管D2内的含盐污水a1在从中心管D2底部流出时，会由于密度差被吸入换热管D3中。进入换热管D3的含盐污水a1的溶剂受热后会蒸发，蒸发得到的蒸汽由换热管D3顶部输出后进入气液分离部件D11，在气液分离部件D11中有部分蒸汽冷凝形成气液混合物b1，该气液混合物b1在气液分离部件D11中的气液分离器D1进行气液分离。当蒸发结晶器运行一段时间达到稳定状态后，由于溶剂蒸发产生的蒸汽不断从换热管D3中输出，含盐污水a1不会再进入换热管D3中。此时，含盐污水a1在中心管D2中自上而下流动，当从中心管D2底部流出时，一部分含盐污水a1由于“热虹吸”的原理而被吸入换热管D3，在换热管D3中经过与热源蒸汽c1的热量交换，一部分溶剂被蒸发，蒸发得到的蒸汽由换热管D3顶部进入气液分离部件D11，在气液分离部件D11中有部分蒸汽冷凝形成气液混合物b1，该气液混合物b1在气液分离部件D11中进行气液分离。气液分离后的液体b4回流到中心管D2中,气液分离后的气体b3由蒸汽出口D6输出。如此循环运行，当被吸入换热管D3的盐溶液达到饱和时，其中的盐就会结晶析出。自中心管D2底部流出而未被吸入换热管D3的含盐污水a2以及换热管D3中未被蒸发的液体和析出的晶体进入物料排放部件D13的料斗D4内，由物料出口D5输出。热源蒸汽c1经过与换热管D3中的含盐污水a1热量交换后，冷凝为液体，形成的凝结水c2由蒸发换热部件D12的凝结水出口D8输出。

综上，本发明实施例提供的蒸发结晶器集换热、蒸发以及结晶于一体，在不需要循环泵、压缩机等动力设备的前提下，利用“热虹吸”原理来实现对盐溶液的换热、蒸发以及结晶过程，有效降低能耗，节约能源、降低成本，同时还克服了传统的蒸发结晶设备换热器和蒸发器分开设置的问题，减小了蒸发结晶器的占地面积，节省空间。而且，在一个蒸发结晶器内。含盐污水就可以进行多次的溶剂蒸发，有利于析出更多的晶体，从而降低含盐污水的含盐量。

在上述的蒸发结晶器中，所述中心管D2的数量包括但不限于1根，优选1根；所述换热管D3的数量优选50～300根，例如可以是100根、150根、200根或者250根等。

在上述的蒸发结晶器中，所述中心管D2的内径与所述换热管D3的内径的关系优选：n^0.5d₂≤d₁≤2n^0.5d₂，其中，d₁为所述中心管D2的内径，d₂为所述换热管D3的内径，n为所述换热管D3的数量。如果换热管D3的内径较大，即与中心管D2的内径差距较小，则会导致进入换热管D3内的盐溶液的溶剂不能被大量的蒸发，使“热虹吸”现象不明显。如果换热管D3的内径过小，则从中心管D2底部流出的含盐污水a1较难进入换热管D3，影响该蒸发结晶器正常运行。

在上述的蒸发结晶器中，所述气液分离器D1的高度优选150～300mm。气液分离器D1的高度过低，则会使气液分离不充分；而气液分离器1的高度过高，则会增大蒸发结晶器整体的体积。

在上述的蒸发结晶器中，所述料斗D4的形状没有严格的要求，但是从物料输送的效果方面考虑，料斗D4的形状优选为锥形。

本发明第二方面提供一种利用本发明第一方面的蒸发结晶器对含盐污水进行蒸发结晶净化的净化***，该净化***的结构示意图如图3所示，并结合图4及图5，该净化***包括：

含盐污水输入管线19，所述含盐污水输入管线19用于将含盐污水输送至所述蒸发结晶净化***；

首效蒸发结晶器4，所述首效蒸发结晶器4为本发明第一方面的蒸发结晶器，首效蒸发结晶器物料入口409与所述含盐污水输入管线19连通；

末效蒸发结晶器5，所述末效蒸发结晶器5为本发明第一方面的蒸发结晶器，末效蒸发结晶器物料入口509与首效蒸发结晶器物料出口405连通，末效蒸发结晶器蒸汽出口506与首效蒸发结晶器蒸汽入口407连通；

加热热源输入管线20，所述加热热源输入管线20与末效蒸发结晶器蒸汽入口507连通；以及，

真空泵8，所述真空泵8与首效蒸发结晶器蒸汽出口406连通，用于对所述蒸发结晶净化***抽真空。

上述净化***中将多个本发明第一方面的蒸发结晶器串联在一起形成连续蒸发结晶***，结合图4，该净化***的工作原理为：

初始含盐污水S1通过含盐污水输入管线19自首效蒸发结晶器物料入口409进入首效蒸发结晶器4，根据上文对本发明第一方面的蒸发结晶器的工作原理的解释，初始含盐污水S1进入首效蒸发结晶器4后根据“热虹吸”的原理进行蒸发，得到的第三二次蒸汽Q3(溶剂蒸发后产生的蒸汽，相当于本发明第一方面中所述的自蒸发结晶器蒸汽出口D6输出的气液分离后的蒸汽b3，下同)由首效蒸发结晶器蒸汽出口406输出，得到的第二含盐污水S2(相当于本发明第一方面中所述的自蒸发结晶器物料出口D5输出的未进入换热管D3以及换热管D3中未蒸发的含盐污水)由首效蒸发结晶器物料出口405输出后由末效蒸发结晶器物料入口509进入末效蒸发结晶器5，同样按照本发明第一方面的蒸发结晶器的工作原理进行进一步蒸发，得到的第二二次蒸汽Q2由末效蒸发结晶器蒸汽出口506输出后由首效蒸发结晶器蒸汽入口407进入首效蒸发结晶器4对首效蒸发结晶器换热管内的含盐污水进行加热。加热热源Q1通过加热热源输入管线20由末效蒸发结晶器蒸汽入口507进入末效蒸发结晶器5，对末效蒸发结晶器换热管内的含盐污水进行加热。由于在末效蒸发结晶器5内含盐污水浓度达到过饱和，其中的盐结晶析出，从而使含盐污水中的含盐量降低，达到污水净化的目的。在净化***运行过程中，真空泵8对净化***抽真空，使各效蒸发结晶器在真空状态下运行。由于在真空状态下含盐污水的沸点会降低，因此本发明实施例的净化***能够在较低的温度下运行，一方面有利于含盐污水的蒸发，另一方面能够降低净化***的运行能耗。并且本发明实施例提供的净化***中，利用后一效蒸发结晶器产生的二次蒸汽对前一效蒸发结晶器中的含盐污水进行加热，合理利用了热源，进一步降低能耗，节约资源。

在上述的蒸发结晶净化***中，为了使含盐污水中更多的晶体能够析出，进一步降低污水中的含盐量，可以在首效蒸发结晶器4和末效蒸发结晶器5之间设置中间效蒸发结晶器。中间效蒸发结晶器仍为本发明第一方面提供的蒸发结晶器。中间效蒸发结晶器物料入口与首效蒸发结晶器物料出口405连通，中间效蒸发结晶器蒸汽出口与首效蒸发结晶器蒸汽入口407连通；中间效蒸发结晶器物料出口与末效蒸发结晶器物料入口509连通，中间效蒸发结晶器蒸汽入口与末效蒸发结晶器蒸汽出口506连通。自首效蒸发结晶器物料出口405输出的第二含盐污水S2由中间效蒸发结晶器物料入口进入中间效蒸发结晶器进行蒸发后，再由中间效蒸发结晶器物料出口输出，并进入末效蒸发结晶器5继续进行蒸发。中间效蒸发结晶器的数量优选为1～4个，可以是1个、2个、3个或者4个。当中间效蒸发结晶器的数量为2个以上时，各中间效蒸发结晶器之间的连接方式与首效蒸发结晶器和末效蒸发结晶器之间的连接方式相同，即当前蒸发结晶器的蒸汽出口与和其相邻的上一效蒸发结晶器蒸汽入口连通，当前蒸发结晶器的物料出口与和其相邻的下一效蒸发结晶器物料入口连通。

为了提高含盐污水的净化效果、析出更多的晶体，上述的蒸发结晶净化***还包括：过滤箱12，所述过滤箱12与末效蒸发结晶器物料出口505连通；盐水槽14，所述盐水槽14与所述过滤箱12连通；第一水泵13，第一水泵进水口(图中未标出)与所述盐水槽14连通，第一水泵出水口(图中未标出)与所述末效蒸发结晶器物料入口509连通。由末效蒸发结晶器物料出口505输出的第三含盐污水S3和析出的晶体进入过滤箱12进行过滤，所述析出的晶体留在过滤箱内，第三含盐污水S3进入盐水槽14，通过第一水泵13输送回末效蒸发结晶器5继续进行蒸发。

上述的蒸发结晶净化***还包括：蒸汽冷凝器6以及真空罐7，所述蒸汽冷凝器6以及真空罐7位于首效蒸发结晶器蒸汽出口406与真空泵8连通的管线上，蒸汽冷凝器入口(图中未标出)与所述首效蒸发结晶器蒸汽出口406连通，蒸汽冷凝器出口(图中未标出)与真空罐入口701连通，真空罐第二出口703与所述真空泵连通。由首效蒸发结晶器蒸汽出口406输出的第三蒸汽Q3经过蒸汽冷凝器6冷凝后进入真空罐7。未被冷凝的蒸汽由真空罐第二出口703输出。

为了实现水资源的回收再利用，上述的蒸发结晶净化***还包括水罐9。所述水罐9包括清水区901和污水区902，所述清水区901与首效蒸发结晶器凝结水出口408以及中间效蒸发结晶器凝结水出口连通；所述污水区901与真空罐第一出口702连通。在蒸汽冷凝器6中冷凝得到的凝结水进入真空罐7后由真空罐第一出口702输出进入水罐9的污水区901。由首效蒸发结晶器凝结水出口408及中间效蒸发结晶器凝结水出口输出的凝结水进入水罐9的清水区901。还可以在上述蒸发结晶净化***中设置和所述水罐的污水区连通的第二凝结水输出管线22，以及和所述水罐的清水区连通的第三凝结水输出管线23。并且在第二凝结水输出管线22上设置第二水泵10，在第三凝结水输出管线23上设置第三水泵11。清水区901内的水杂质较少，因此可以直接由第三凝结水输出管线23输送至清水池等水贮存设备进行储存使用。而污水区902内的水是由初始含盐污水的溶剂蒸发后冷凝得到，杂质含量相对较高，因此可以由第二凝结水输出管线22输送至均质调节池进行均质，是其中的杂质含量降低后在进行使用。

在上述的蒸发结晶净化***还包括：第一凝结水输出管线21，所述第一凝结水输出管线21与末效蒸发结晶器凝结水出口连通。加热热源Q1与末效蒸发结晶器5中的含盐污水换热后得到的凝结水由第一凝结水输出管线21输出。由于由末效蒸发结晶器5输出的凝结水仍然具有较高的温度，因此可以利用其对初始含盐污水S1进行预热，实现能源的有效利用。因此，可以将第一凝结水输出管线21与含盐污水输入管线19相交，在相交处设置预热器3。

在上述的蒸发结晶净化***还包括设置在所述含盐污水输入管线19上的缓冲罐1以及进料泵2。通过缓冲罐1和进料泵2调节初始含盐污水S1进入首效蒸发结晶器4的流速，使蒸发结晶净化***平稳运行。

本发明第三方面提供一种利用本发明第二方面的净化***的含盐污水蒸发结晶净化工艺。参见图4，该净化工艺为：

将初始含盐污水S1输送至首效蒸发结晶器4，在所述首效蒸发结晶器4中对初始含盐污水S1进行蒸发，得到第二含盐污水S2和第三二次蒸汽Q3；将第二含盐污水输送S2至末效蒸发结晶器5，在所述末效蒸发结晶器5中对所述第二含盐污水S2进行蒸发，得到第三含盐污水S3、晶体以及第二二次蒸汽Q2；将所述第二二次蒸汽Q2输送至首效蒸发结晶器4，对所述初始含盐污水S1进行加热使其蒸发；将加热热源输Q1送至末效蒸发结晶器5，对所述第二含盐污水S2进行加热使其蒸发；所述首效蒸发结晶器4和末效蒸发结晶器5为本发明第一方面的蒸发结晶器；利用真空泵8抽真空，使所述首效蒸发结晶器4和末效蒸发结晶器5内部处于真空状态，所述末效蒸发结晶器5内部压力大于所述首效蒸发结晶器4内部压力；所述末效蒸发结晶器的温度5大于所述首效蒸发结晶器4的温度。

本发明实施例提供的蒸发结晶净化工艺是一种逆流蒸发工艺，即蒸汽的流向和含盐污水的流向相反。后一效蒸发结晶器生成的二次蒸汽对前一效蒸发结晶器中的含盐污水进行加热，能够有效的利用能源。而且上述净化工艺中，首效蒸发结晶器4和末效蒸发结晶器5内部处于真空状态，在真空状态下含盐污水的沸点降低，一方面有利于含盐污水的蒸发，另一方面能够降低净化***的运行能耗。

在上述的蒸发结晶净化工艺中，首效蒸发结晶器4的温度优选为45～50℃，末效蒸发结晶器5的温度优选为70～75℃，加热热源的温度优选为85～95℃；首效蒸发结晶器内部压力优选为9.5～10KPa，末效蒸发结晶器内部压力优选为36～36.5KPa。其中，加热热源可以利用炼厂的低温热量，从而充分回收利用炼厂的低温热量，给企业带来直接的经济效益。

在上述的蒸发结晶净化工艺中，当本发明第二方面的净化***中包括中间效蒸发结晶器时，则将所述第二含盐污水S2输送至中间效蒸发结晶器，在所述中间效蒸发器内利用末效蒸发结晶器5输出的第二二次蒸汽Q2进行加热蒸发，所得含盐污水输送至所述末效蒸发结晶器5，所得二次蒸汽输送至首效蒸发结晶器4；此时，所述首效蒸发结晶器4、中间效蒸发结晶器以及末效蒸发结晶器5内部压力依次升高，温度也依次升高。

为了提高含盐污水的净化效果、析出更多的晶体，上述的蒸发结晶净化工艺还包括：将末效蒸发结晶器5得到的第三含盐污水S3和晶体输送至过滤箱12，将晶体过滤后所述第三含盐污水S3进入盐水槽14，再由第一水泵13输送回末效蒸发结晶器5，与第二含盐污水S2一起在末效蒸发结晶器5内进行蒸发。

为了实现水资源的回收再利用，上述的蒸发结晶净化工艺还包括：将首效蒸发结晶器4得到的第一凝结水N1以及中间效蒸发结晶器得到的凝结水输送至水罐9的清水区901；将所述首效蒸发结晶器得到的第三二次蒸汽Q3输送至蒸汽冷凝器6,冷凝得到的第三凝结水N3后经过真空罐7后输送至水罐9的污水区902。

在上述的蒸发结晶净化工艺中，还可以利用末效蒸发结晶器5得到的第二凝结水N2对初始盐溶液S1进行加热，以实现能源的充分利用。

在上述的蒸发结晶净化工艺中，还可以将进入水罐9的污水区902内的第三凝结水N3输送至均质调节池，将进入水罐9的清水区901内的第一凝结水N1和中间效蒸发结晶器得到的凝结水输送至清水池，实现对水资源的回收利用。

以下实施例中，以中间效蒸发器数量为4为例，即整个蒸发结晶净化***共有6效蒸发结晶器为例，对本发明的含盐污水蒸发结晶净化工艺进行更进一步的描述

实施例1

本实施例的含盐污水蒸发结晶净化工艺中，所用蒸发结晶器中中心管D2的数量为1，换热管D3的数量为200，换热管D3的内径d2与中心管D2的内径d1的关系为d2＝14d1，气液分离器D1的高度为200mm。

本实施例中，所用加热热源Q1为来自炼厂的90℃的低温热水，初始含盐污水S1的温度为25℃。

结合图7，本实施例的含盐污水蒸发结晶净化工艺为；

初始含盐污水S1首先进入缓冲罐1，再由进料泵2将流量调节为90000kg/h后输送至预热器3，在预热器3中与来自末效蒸发结晶器5的温度为76℃的第二凝结水N2进行换热后温度达到48℃，然后自首效蒸发结晶器物料入口409进入首效蒸发结晶器4，与来自第一中间效蒸发结晶器15的温度为56℃的第七二次蒸汽Q7进行换热蒸发后，得到的第三二次蒸汽Q3经蒸汽冷凝器6(热负荷为7.467MKcal/h)冷却后得到第三冷凝水N3，第三冷凝水N3经过真空罐7进入水罐9的污水区902，然后由第二水泵10以12896kg/h的流量输送至均质调节池进行均质。由首效蒸发结晶器物料出口405输出的第二含盐污水S2进入第一中间效蒸发结晶器15后与来自第二中间效蒸发结晶器16的温度为60℃的第六二次蒸汽Q6进行换热蒸发，所得第四含盐污水S4进入第二中间效蒸发结晶器16与来自第三中间效蒸发结晶器17的温度为60℃的第五二次蒸汽Q5进行换热蒸发，得到的第五含盐污水S5进入第三中间效蒸发结晶器17，与来自第四中间效蒸发结晶器18的温度为70℃的第四二次蒸汽Q4进行换热蒸发，所得第六含盐污水S6进入第四蒸发结晶器18，与来自末效蒸发结晶器5的温度为85℃的第二二次蒸汽Q2进行换热蒸发，得到的第七含盐污水S7进入末效蒸发结晶器5与来自炼厂的温度为90℃的低温热水(即加热热源Q1)进行换热蒸发后，其浓度达到过饱和，其中的盐结晶析出，析出的晶体和第三含盐污水S3一起进入过滤箱12，晶体留在过滤箱12内，第三含盐污水S3进入盐水槽14，第一水泵13将盐水槽14内的第三含盐污水S3以6750kg/h的流量输送回末效蒸发结晶器5继续进行换热蒸发。加热热源Q1在末效蒸发结晶器5中与第七含盐污水S7换热后，得到温度为76℃的第二凝结水N2，第二凝结水N2由第一凝结水输送管线21输送至预热器3对初始含盐污水S1进行预热。第七二次蒸汽Q7换热后得到的第一凝结水N1、第六二次蒸汽Q6换热后得到的第四凝结水N4、第五二次蒸汽Q5换热后得到的第五凝结水N5、第四二次蒸汽Q4换热后得到的第六凝结水N6以及第二二次蒸汽Q2换热后得到的第7凝结水N7进入水罐9的清水区901，然后由第三水泵11以70354kg/h的流量输送至清水池进行回收利用。

在上述的蒸发结晶过程中，真空泵8对蒸发结晶净化***抽真空，首效蒸发结晶器4、第一中间效蒸发结晶器15、第二中间效蒸发结晶器16、第三中间效蒸发结晶器17、第四中间效蒸发结晶器18以及末效蒸发结晶器5的压力依次为9.8kPa，16.1kPa，20.2kPa，24.3kPa，28.6kPa，36.1kPa，温度依次为46℃，56℃，60℃，65℃，68℃，74℃，热负荷依次为：7.151MKcal/h、7.878MKcal/h、8.088MKcal/h、8.244MKcal/h、8.331MKcal/h、8.425MKcal/h。

采用以上蒸发结晶净化工艺后，对水罐9的清水区901内的来自首效蒸发结晶器4、第一中间效蒸发结晶器15、第二中间效蒸发结晶器16、第三中间效蒸发结晶器17以及第四中间效蒸发结晶器18的凝结水的性质按照GB1576-2008进行检测，并与初始含盐污水的各项性质进行对比，所得结果如表1所示。

表1蒸汽凝结水性质表

项目	初始含盐污水	蒸汽凝结水
			pH	6-9	6.5-8.5
SS(mg/L)	≤50	≤10
			CODcr(mg/L)	≤200	≤30
BOD5(mg/L)	≤12	≤5
			石油类(mg/L)	≤10	≤5
挥发性酚(mg/L)	≤0.1	≤0.01
			NH3-N(mg/L)	≤12	≤3
TDS(mg/L)	≤5000	≤800
			Cl-(mg/L)	≤6500	≤200

综上，本发明实施例首先提供了一种集换热、蒸发以及结晶于一体的新型蒸发结晶器，该蒸发结晶器能耗低、占地面积小。本发明实施例将该蒸发结晶器应用到连续蒸发结晶***中，将多个蒸发结晶器串联在一起，对含盐污水进行净化，在净化***中设置真空泵，对净化***抽真空，使净化***在较低的温度下就能够实现对含盐污水的净化，本发明实施例还对上述含盐污水净化***运行的工艺参数进行优化，在降低能耗的基础上保证了含盐污水的净化效果。本发明实施例提供的净化***及净化工艺能够满足连续进料、连续排料的要求，运行平稳，可以有效解决石油化工行业含盐污水净化后的利用问题，减少污水排放。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种含盐污水蒸发结晶器，其特征在于，所述蒸发结晶器包括：

蒸发换热部件(D12)，用于蒸发所述含盐污水中的溶剂，使盐结晶析出；

气液分离部件(D11)，用于将所述蒸发换热部件(D12)蒸发得到的蒸汽中的气体和液体分离；以及

物料排放部件(D13)，用于将蒸发后的含盐污水和所得晶体从所述蒸发结晶器中输出；

所述气液分离部件(D11)与所述蒸发换热部件(D12)的顶部连通；所述物料排放部件(D13)与所述蒸发换热部件(D12)的底部连通；

其中，

所述蒸发换热部件(D12)包括：外壳(D10)、中心管(D2)、换热管(D3)、蒸汽入口(D7)以及凝结水出口(D8)；

所述中心管(D2)用于输送含盐污水；所述换热管(D3)用于蒸发含盐污水的溶剂，使盐结晶析出；所述中心管(D2)以及换热管(D3)位于所述外壳(D10)内部，所述中心管(D2)与所述换热管(D3)平行，所述中心管(D2)以及所述换热管(D3)的两端分别与所述气液分离部件(D11)与所述物料排放部件(D13)连通；所述蒸汽入口(D7)位于所述外壳(D10)上部，所述凝结水出口(D8)位于所述外壳(D10)下部；

所述中心管(D2)的内径与所述换热管(D3)的内径的关系为：n^0.5d₂≤d₁≤2n^0.5d₂，其中，d₁为所述中心管(D2)的内径，d₂为所述换热管(D3)的内径，n为所述换热管(D3)的数量；

所述气液分离部件(D11)包括气液分离器(D1)、物料入口(D9)以及蒸汽出口(D6)，所述蒸汽出口(D6)位于所述气液分离器(D1)上方，所述物料入口(D9)位于所述气液分离器(D1)下方；

所述物料排放部件(D13)包括料斗(D4)以及物料出口(D5)。

2.根据权利要求1所述的蒸发结晶器，其特征在于，所述中心管(D2)的数量为1根，所述换热管(D3)的数量为50～300根。

3.根据权利要求1所述的蒸发结晶器，其特征在于，所述气液分离器(D1)的高度为150～300mm。

4.一种含盐污水蒸发结晶净化***，其特征在于，所述净化***包括：

含盐污水输入管线(19)，所述含盐污水输入管线(19)用于将含盐污水输送至所述蒸发结晶净化***；

首效蒸发结晶器(4)，所述首效蒸发结晶器(4)为权利要求1所述的蒸发结晶器，首效蒸发结晶器物料入口(409)与所述含盐污水输入管线(19)连通；

末效蒸发结晶器(5)，所述末效蒸发结晶器(5)为权利要求1所述的蒸发结晶器，末效蒸发结晶器物料入口(509)与首效蒸发结晶器物料出口(405)连通，末效蒸发结晶器蒸汽出口(506)与首效蒸发结晶器蒸汽入口(407)连通；

加热热源输入管线(20)，所述加热热源输入管线(20)与末效蒸发结晶器蒸汽入口(507)连通；以及，

真空泵(8)，所述真空泵(8)与首效蒸发结晶器蒸汽出口(406)连通，用于对所述蒸发结晶净化***抽真空。

5.根据权利要求4所述的蒸发结晶净化***，其特征在于，所述蒸发结晶净化***还包括：

中间效蒸发结晶器，所述中间效蒸发结晶器位于所述首效蒸发结晶器(4)和末效蒸发结晶器(5)之间，所述中间效蒸发结晶器为权利要求1所述的蒸发结晶器，中间效蒸发结晶器物料入口与所述首效蒸发结晶器物料出口(405)连通，中间效蒸发结晶器蒸汽出口与所述首效蒸发结晶器蒸汽入口(407)连通；中间效蒸发结晶器物料出口与所述末效蒸发结晶器物料入口(509)连通，中间效蒸发结晶器蒸汽入口与所述末效蒸发结晶器蒸汽出口(506)连通。

6.根据权利要求5所述的蒸发结晶净化***，其特征在于，所述中间效蒸发器的数量为1～4个。

7.根据权利要求4所述的蒸发结晶净化***，其特征在于，所述蒸发结晶净化***还包括：

过滤箱(12)，所述过滤箱(12)与末效蒸发结晶器物料出口(505)连通；

盐水槽(14)，所述盐水槽(14)与所述过滤箱(12)连通；

第一水泵(13)，第一水泵进水口与所述盐水槽(14)连通，第一水泵出水口与所述末效蒸发结晶器物料入口(509)连通。

8.根据权利要求7所述的蒸发结晶净化***，其特征在于，所述蒸发结晶净化***还包括：

蒸汽冷凝器(6)以及真空罐(7)，所述蒸汽冷凝器(6)以及真空罐(7)位于首效蒸发结晶器蒸汽出口(406)与真空泵(8)连通的管线上，蒸汽冷凝器入口与所述首效蒸发结晶器蒸汽出口(406)连通，蒸汽冷凝器出口与真空罐入口(701)连通，真空罐第二出口(703)与所述真空泵连通。

9.根据权利要求8所述的蒸发结晶净化***，其特征在于，所述蒸发结晶净化***还包括：

水罐(9)，所述水罐(9)包括清水区(901)和污水区(902)，所述清水区(901)与首效蒸发结晶器凝结水出口(408)以及中间效蒸发结晶器凝结水出口连通；所述污水区(901)与真空罐第一出口(702)连通。

10.一种含盐污水蒸发结晶净化工艺，其特征在于，所述净化工艺为：

将初始含盐污水(S1)输送至首效蒸发结晶器(4)，在所述首效蒸发结晶器(4)中对初始含盐污水(S1)进行蒸发，得到第二含盐污水(S2)和第三二次蒸汽(Q3)；

将第二含盐污水(S2)输送至末效蒸发结晶器(5)，在所述末效蒸发结晶器(5)中对所述第二含盐污水(S2)进行蒸发，得到第三含盐污水(S3)、晶体以及第二二次蒸汽(Q2)；将所述第二二次蒸汽(Q2)输送至首效蒸发结晶器(4)，对所述初始含盐污水(S1)进行加热使其蒸发；

将加热热源(Q1)输送至末效蒸发结晶器(5)，对所述第二含盐污水(S2)进行加热使其蒸发；

所述首效蒸发结晶器(4)和末效蒸发结晶器(5)为权利要求1所述的蒸发结晶器；

利用真空泵(8)抽真空，使所述首效蒸发结晶器(4)和末效蒸发结晶器(5)内部处于真空状态，所述末效蒸发结晶器(5)内部压力大于所述首效蒸发结晶器(4)内部压力；所述末效蒸发结晶器(5)的温度大于所述首效蒸发结晶器(4)的温度。

11.根据权利要求10所述的净化工艺，其特征在于，所述首效蒸发结晶器(4)的温度为45～50℃，所述末效蒸发结晶器(5)的温度为70～75℃，所述加热热源(Q1)的温度为85～95℃；所述首效蒸发结晶器(4)内部压力为9.5～10KPa，所述末效蒸发结晶器(5)内部压力为36～36.5KPa。

12.根据权利要求10所述的净化工艺，其特征在于，所述净化工艺还包括：

将所述第二含盐污水(S2)输送至中间效蒸发结晶器，在所述中间效蒸发器内利用所述第二二次蒸汽(Q2)进行加热蒸发，所得含盐污水输送至所述末效蒸发结晶器(5)，所得二次蒸汽输送至首效蒸发结晶器(4)；

所述中间效蒸发结晶器为权利要求1所述的蒸发结晶器；

所述首效蒸发结晶器(4)、中间效蒸发结晶器以及末效蒸发结晶器(5)内部压力依次升高，所述首效蒸发结晶器(4)、中间效蒸发结晶器以及末效蒸发结晶器(5)的温度依次升高。

13.根据权利要求12所述的净化工艺，其特征在于，所述中间效蒸发结晶器的数量为1～4个。

14.根据权利要求10所述的净化工艺，其特征在于，所述净化工艺还包括：

将末效蒸发结晶器(5)得到的第三含盐污水(S3)和晶体输送至过滤箱(12)，将晶体过滤后所述第三含盐污水(S3)进入盐水槽(14)，再由第一水泵(13)输送回末效蒸发结晶器(5)，与第二含盐污水(S2)一起在所述末效蒸发结晶器(5)内进行蒸发。

15.根据权利要求12所述的净化工艺，其特征在于，所述净化工艺还包括：将首效蒸发结晶器(4)得到的第一凝结水(N1)以及中间效蒸发结晶器得到的凝结水输送至水罐(9)的清水区(901)；将所述首效蒸发结晶器(4)得到的第三二次蒸汽(Q3)输送至蒸汽冷凝器(6)，所述蒸汽冷凝器(6)中冷凝得到的第三凝结水(N3)经过真空罐(7)后输送至水罐(9)的污水区(902)。

16.根据权利要求10所述的净化工艺，其特征在于，所述净化工艺还包括：

利用末效蒸发结晶器(5)得到的第二凝结水(N2)对初始盐溶液(S1)进行加热。