Обзор технологии низкотемпературного испарения: принципы и применение

Технология низкотемпературного испарения является эффективным и энергосберегающим методом испарения. Низкотемпературное испарение относится к процессу испарения с рабочей температурой, как правило, от 35 до 50 °C. Он особенно подходит для обработки растворов с высокой концентрацией, высоким содержанием соли или термочувствительных веществ. Его основной принцип заключается в использовании вакуумного насоса для снижения давления внутри испарителя, тем самым снижая температуру кипения раствора, так что испарение может быть выполнено при относительно низкой температуре.

Принцип работы технологии низкотемпературного испарения:

Предварительный нагрев: Этот шаг полностью автоматизирован. После того, как ведро с сырой водой достигает среднего уровня жидкости, водяной насос начинает работать для создания вакуума, испаритель автоматически заполняется водой, а компрессор работает для выработки тепла для нагрева сточных вод в испарительном баке. Под действием вакуума температура сточных вод повышается примерно до 30 °C, сточные воды начинают испаряться, и предварительный нагрев завершается.

Процесс испарения и концентрации: температура испарения устанавливается на 35-40 °C, компрессор сжимает хладагент для генерации тепла, и пока вода быстро испаряется, хладагент поглощает тепло после газификации через расширительный клапан для охлаждения, пар поднимается и встречается с холодной жидкостью для сжижения и попадания в резервуар для хранения воды, хладагент поглощает тепло и сжимается и нагревается компрессором для повторного нагрева сточных вод. Если в процессе испарения поднимаются пузырьки, датчик обнаруживает это, и автоматически добавляется пеногаситель для устранения пузырьков. После завершения одного цикла начинается выгрузка концентрата (можно установить время одного цикла).

Выгрузка концентрата: После завершения одного цикла выпаривания компрессионный насос прекращает работу, открывается пневматический клапан трубопровода концентрата, в испарительном баке создается давление, и концентрат выдавливается в бочку для концентрата.

Принцип и характеристики технологии низкотемпературного испарения:

Вакуумная декомпрессия: Газ внутри испарителя извлекается через вакуумный насос для формирования среды низкого давления. Поскольку точка кипения пропорциональна давлению, снижение давления может снизить точку кипения раствора. Например, при стандартном атмосферном давлении точка кипения воды составляет 100°C, но в вакуумной среде точка кипения может упасть примерно до 30°C-40°C.

Испарение и конденсация: В среде низкого давления раствор начинает испаряться и производить пар. Затем эта часть пара вводится в конденсатор, где охлаждается и конденсируется обратно в жидкое состояние, тем самым достигая разделения растворителя и растворенного вещества.

Сжатие и повторное использование пара: в некоторых низкотемпературных системах испарения пар дополнительно сжимается компрессором, что повышает температуру и давление пара, позволяя повторно использовать его в системе в качестве источника тепла для нагрева других частей раствора. Эта технология рекомпрессии пара значительно повышает энергоэффективность системы.

Энергосберегающие характеристики: Низкотемпературный испаритель использует принцип низкотемпературных тепловых насосов для повторного использования низкотемпературного пара, образующегося в процессе испарения после повышения температуры посредством компрессора, что значительно снижает потребление дополнительной тепловой энергии. По сравнению с традиционной технологией испарения, он может значительно снизить эксплуатационные расходы.

Теплообмен: Обычно в испарителе устанавливается теплообменник для рекуперации части тепловой энергии и дальнейшего повышения энергоэффективности.

Статус применения технологии низкотемпературного испарения

В настоящее время для обработки промышленных отходов обычно используются физические и химические методы, мембранная обработка, высокотемпературная дистилляция, биохимическая обработка, низкотемпературное испарение и другие методы обработки. Преимуществами низкотемпературной системы испарения являются низкотемпературное испарение, нелегкое масштабирование, очень короткая технологическая цепочка, простота эксплуатации оборудования, высокая степень автоматизации, более высокая эффективность концентрации, более удобное обслуживание, и она хорошо применяется для обработки промышленных отходов, концентрации отходов, использования ресурсов отходов, специальной обработки отходов и т. д.

A. Концентрация фильтрата мусора: Фильтрат мусора представляет собой высококонцентрированную органическую жидкую очистку с характеристиками высокой концентрации ХПК, высокой цветности, сильного запаха и трудной обработки. В настоящее время для очистки используется технология обратного осмоса (RO), которая по-прежнему производит концентрат RO с высоким содержанием соли, высокой цветностью, высоким ХПК и трудной биодеградацией, что составляет около 20% - 50% объема очистки жидких отходов.

Концентрат фильтрата далее концентрируется вакуумным низкотемпературным испарением. Неорганические соли и летучие вещества попадают в пар, а некоторые нелетучие загрязняющие вещества, тяжелые металлы, твердые примеси и другие вещества остаются в концентрате. Концентрат далее восстанавливается центробежным разделением, фильтр-прессованием и другими мерами. Жидкость возвращается в переднюю часть низкотемпературного испарителя для циркуляционного испарения, а полученный конденсат соответствует стандартам для сброса или повторного использования.

После низкотемпературной технологии выпаривания вода отделяется от фильтрата, летучие органические кислоты, аммиак и летучие углеводороды попадут в конденсат с паром, а неорганические вещества, тяжелые металлы и большинство органических веществ останутся в оставшемся концентрате. Содержание ХПК, TDS и NH3-N в конденсате снижается. Процесс выпаривания может концентрировать фильтрат примерно до 2% - 10% от исходного объема.

B. Концентрация опасных жидких отходов: В настоящее время опасные жидкие отходы, образующиеся в промышленности, в основном включают отходы механической обработки, гальванические отходы, смазочно-охлаждающую жидкость, чистящие отходы, флуоресцентные отходы и другие жидкие отходы, и их компоненты часто содержат компоненты, четко указанные в «Национальном списке опасных отходов». В настоящее время основным методом является передача утилизации на аутсорсинг стороннему предприятию с квалификацией по утилизации. Если отходы обрабатываются путем низкотемпературного испарения перед вывозом, это может значительно сэкономить расходы на утилизацию опасных промышленных отходов и потребление энергии.

Технология низкотемпературного испарения используется для концентрации и снижения содержания опасных жидких отходов. Уровень концентрации жидких отходов достигает 75%, концентрация примесей в концентрированной жидкости составляет 80%, а загрязняющие вещества в жидких отходах хорошо удаляются.

C. Высокосолевые и трудноразлагаемые органические отходы в угольной химической промышленности: Жидкие отходы угольной химической промышленности обычно имеют характеристики высокого ХПК, высокого содержания соли, трудноразлагаемые и токсичные вещества. Некоторые поверхностно-активные вещества характеризуются сильной липофильностью, сильной эмульгирующей и диспергирующей способностью, стабильными свойствами и нелегко разлагаются. Концентрированный маточный раствор выпаривается и кристаллизуется для получения смешанной соли. Система низкотемпературного испарения может быть введена в конце для кристаллизации и сушки маточного раствора, что может обеспечить нулевой сброс высокосолевых сточных вод в угольной химической промышленности.

D. Обработка жидких отходов нефтяного месторождения: Тяжелая жидкая нефть имеет характеристики высокого содержания нефти, большого количества взвешенных веществ и высокой минерализации. Как правило, разделение нефти и воды осуществляется путем нагрева змеевика. Необходимое тепло обычно подается котлом. Для сжигания в котле требуется большое количество высококачественной воды. Вода, нагретая до определенной температуры, поступает в змеевик для теплообмена. На месте сложно получить воду. Обычно процесс испарения используется для испарения жидких отходов нефтяного месторождения в высококачественную питательную воду для котла. Это не только реализует очистку воды нефтяного месторождения, но и обеспечивает высококачественные источники воды для котлов, формируя хорошую модель переработки и повторного использования ресурсов.

Используйте низкотемпературное испарение для очистки сточных вод нефтяных и газовых месторождений, сточных вод с высоким содержанием соли и высокой жесткости, а также сточных вод с газовых месторождений с высоким содержанием серы. Концентрация кремния в сточных водах с тяжелыми нефтяными отходами после очистки составляет ≤ 50 мг/л, содержание масла ≤ 2,0 мг/л, а проводимость дистиллированной воды, полученной путем испарения, составляет всего 17 мкСм/см, что соответствует требованиям к питательной воде котлов. Серосодержащие сточные воды смягчаются путем добавления композитной щелочи, коагулянта и флокулянта, а глубокая очистка повторно используется в котлах-утилизаторах. Нулевой сброс достигается за счет разумного планирования и сочетания с другими процессами очистки воды. Кроме того, технология низкотемпературного испарения используется для очистки сточных вод с высоким содержанием соли, отработанного бурового раствора, возвратной жидкости гидроразрыва пласта и других сточных жидкостей, образующихся в процессе бурения. Очищенная вода может соответствовать соответствующим стандартам в «Комплексном стандарте сброса сточных вод».

E. Обработка специальных жидких отходов: Низкотемпературное испарение также используется при обработке специальных жидких отходов, таких как жидкие отходы краски, смазочно-охлаждающая жидкость, отработанная эмульсия, жидкие отходы тонкой химии и гальванические отходы. Из-за характеристик небольшого объема производства, высокого содержания трудноразлагаемых органических загрязнителей, сложного состава и трудности обработки, использование физических и химических методов и методов мембранной обработки имеет длительный технологический процесс, частое техническое обслуживание и ремонт и высокие затраты на обработку.

F. Использование ресурсов жидких отходов: Низкотемпературное испарение в основном используется для очистки отработанной кислоты и извлечения тяжелых металлов из ресурсов жидких отходов, что снижает загрязнение окружающей среды и в определенной степени реализует переработку ресурсов, а также соответствует национальным требованиям по обработке для защиты окружающей среды.

Для отработанной азотной кислоты, содержащей медь, и азотной кислоты, содержащей титан, и плавиковой кислоты низкотемпературный нагрев используется для испарения азотной кислоты или плавиковой кислоты и воды в отработанной кислоте в газ, а испаренный кислый газ охлаждается и конденсируется для образования азотной кислоты или регенерационной плавиковой кислоты.