公布日：2022.04.29

申請(qǐng)日：2022.03.05

分類號(hào)：C02F1/06(2006.01)I;C02F1/04(2006.01)I;C02F1/02(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/34(2006.01)N

摘要

節(jié)能資源化處理含揮發(fā)性物質(zhì)廢水的工藝，包括以下步驟：（1）：廢水依次進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器、第二級(jí)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸蒸汽進(jìn)入汽提精餾塔精餾；（2）：塔釜有再沸器、塔頂有換熱器，再沸器冷凝水進(jìn)入換熱器，含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽在換熱器中將冷凝水汽化，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮后返回再沸器作為熱源；（3）：換熱器排出的冷凝液及未冷凝氣體進(jìn)入冷凝器二級(jí)冷凝，用廢水作循環(huán)冷卻水；冷凝液部分回流至塔頂、部分采出；（4）：塔釜出水依次進(jìn)入第二級(jí)預(yù)熱器、第一級(jí)預(yù)熱器回收熱量后達(dá)標(biāo)排放；（5）：閃蒸罐中剩余水與原水混合返回第二級(jí)預(yù)熱器，鹽達(dá)到一定濃度后送往蒸發(fā)器，蒸發(fā)冷凝水和廢水原水混合后進(jìn)入一級(jí)預(yù)熱器。

權(quán)利要求書(shū)

1.節(jié)能資源化處理含揮發(fā)性物質(zhì)廢水的工藝，其特征在于，包括以下步驟：（1）：含揮發(fā)物質(zhì)廢水進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器預(yù)熱，然后進(jìn)入第二級(jí)預(yù)熱器預(yù)熱，再進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐得到的含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽進(jìn)入汽提精餾塔精餾；（2）：汽提精餾塔塔釜設(shè)有再沸器、塔頂設(shè)有換熱器，再沸器冷凝水進(jìn)入塔頂換熱器，塔頂含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽在塔頂換熱器中將冷凝水汽化，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮得到的二次蒸汽返回塔釜再沸器作為熱源；（3）：塔頂換熱器中排出的含揮發(fā)物質(zhì)冷凝液及未冷凝氣體進(jìn)入冷凝器進(jìn)行二級(jí)冷凝，用含揮發(fā)物質(zhì)廢水原水作循環(huán)冷卻水；含揮發(fā)物質(zhì)冷凝液部分回流至汽提精餾塔塔頂，部分采出；（4）：汽提精餾塔塔釜出水，先進(jìn)入第二級(jí)預(yù)熱器回收大部分熱量，然后進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器回收剩余熱量，最后達(dá)標(biāo)排放；（5）：閃蒸罐中剩余水與含揮發(fā)物質(zhì)原水混合后返回第二級(jí)預(yù)熱器；待閃蒸罐中剩余水中鹽達(dá)到一定濃度，將其從閃蒸罐排出送往蒸發(fā)器，蒸發(fā)冷凝水和含揮發(fā)物質(zhì)原水混合一起進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器，然后去后續(xù)的精餾系統(tǒng)。

2.節(jié)能資源化處理含揮發(fā)性物質(zhì)廢水的工藝，其特征在于，包括以下步驟：（1）：含揮發(fā)物質(zhì)廢水進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器預(yù)熱，然后進(jìn)入第二級(jí)預(yù)熱器預(yù)熱，再進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐得到的含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽進(jìn)入汽提精餾塔精餾；（2）：汽提精餾塔塔釜設(shè)有再沸器，塔頂含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮得到的二次蒸汽返回塔釜再沸器作為熱源；（3）：塔釜再沸器排出的含揮發(fā)物質(zhì)冷凝液及未冷凝氣體進(jìn)入冷凝器進(jìn)行二級(jí)冷凝，用含揮發(fā)物質(zhì)廢水原水作循環(huán)冷卻水；含揮發(fā)物質(zhì)冷凝液部分回流至汽提精餾塔塔頂，部分采出；（4）：汽提精餾塔塔釜出水，先進(jìn)入第二級(jí)預(yù)熱器回收大部分熱量，然后進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器回收剩余熱量，最后達(dá)標(biāo)排放；（5）：閃蒸罐中剩余水與含揮發(fā)物質(zhì)原水混合后返回第二級(jí)預(yù)熱器；待閃蒸罐中剩余水中鹽達(dá)到一定濃度，將其從閃蒸罐排出送往蒸發(fā)器，蒸發(fā)冷凝水和含揮發(fā)物質(zhì)原水混合一起進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器，然后去后續(xù)的精餾系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于，所述揮發(fā)性物質(zhì)是指沸點(diǎn)小于水、具有揮發(fā)性且氣相狀態(tài)下可被壓縮的物質(zhì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于，所述含揮發(fā)性物質(zhì)廢水為氨氮廢水，氨氮含量為10mg/L~100g/L。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于，所述含揮發(fā)性物質(zhì)廢水為含醇或酮類廢水，醇或酮類質(zhì)量分?jǐn)?shù)>1%。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)處理含揮發(fā)性物質(zhì)廢水的不足，本發(fā)明的目的是提供節(jié)能資源化處理含揮發(fā)性物質(zhì)廢水的工藝，所述揮發(fā)性物質(zhì)是指沸點(diǎn)小于水、具有揮發(fā)性且氣相狀態(tài)下可被壓縮的物質(zhì)，如氨等無(wú)機(jī)物和醇類、酮類等有機(jī)物，其中的一個(gè)技術(shù)方案包括以下步驟：（1）：含揮發(fā)物質(zhì)廢水進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器預(yù)熱，然后進(jìn)入第二級(jí)預(yù)熱器預(yù)熱，再進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐得到的含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽進(jìn)入汽提精餾塔精餾；（2）：汽提精餾塔塔釜設(shè)有再沸器、塔頂設(shè)有換熱器，再沸器冷凝水進(jìn)入塔頂換熱器，塔頂含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽在塔頂換熱器中將冷凝水汽化，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮得到的二次蒸汽返回塔釜再沸器作為熱源；（3）：塔頂換熱器中排出的含揮發(fā)物質(zhì)冷凝液及未冷凝氣體進(jìn)入冷凝器進(jìn)行二級(jí)冷凝，用含揮發(fā)物質(zhì)廢水原水作循環(huán)冷卻水；含揮發(fā)物質(zhì)冷凝液部分回流至汽提精餾塔塔頂，部分采出；（4）：汽提精餾塔塔釜出水，先進(jìn)入第二級(jí)預(yù)熱器回收大部分熱量，然后進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器回收剩余熱量，最后達(dá)標(biāo)排放；（5）：閃蒸罐中剩余水與含揮發(fā)物質(zhì)原水混合后返回第二級(jí)預(yù)熱器；待閃蒸罐中剩余水中鹽達(dá)到一定濃度，將其從閃蒸罐排出送往蒸發(fā)器，蒸發(fā)冷凝水和含揮發(fā)物質(zhì)原水混合一起進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器，然后去后續(xù)的精餾系統(tǒng)。

當(dāng)含揮發(fā)性物質(zhì)廢水為氨氮廢水（氨氮含量為10mg/L~100g/L）時(shí)：廢水經(jīng)一級(jí)預(yù)熱后的出水溫度為40~50℃，二級(jí)預(yù)熱后出水溫度為90~100℃，之后進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐獲得溫度為90~100℃的含氨蒸汽，進(jìn)入到汽提精餾塔進(jìn)行氨水提濃，汽提精餾塔塔釜設(shè)有再沸器，其冷凝水溫度為100~105℃，進(jìn)入汽提塔頂換熱器，塔頂含氨蒸汽溫度為100~110℃，其在塔頂將再沸器的冷凝水汽化，產(chǎn)生的蒸汽溫度為100~105℃進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后獲得二次蒸汽，其溫度為120~150℃返回塔釜作為換熱器熱源，冷凝器出水為回收的氨水，其濃度≥10%，汽提精餾塔塔釜出水氨氮<10mg/L，此達(dá)標(biāo)廢水（100~110℃）首先進(jìn)入二級(jí)預(yù)熱，之后再進(jìn)入一級(jí)預(yù)熱后溫度為30~40℃，達(dá)標(biāo)排放。

當(dāng)含揮發(fā)性物質(zhì)廢水為含醇或酮類廢水（醇酮類質(zhì)量分?jǐn)?shù)>1%）時(shí)：廢水經(jīng)一級(jí)預(yù)熱后的出水溫度為40~50℃，二級(jí)預(yù)熱后出水溫度為90~100℃，之后進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐獲得溫度為90~100℃的含醇（酮）類蒸汽，進(jìn)入到汽提精餾塔進(jìn)行醇（酮）類的提濃，汽提精餾塔塔釜設(shè)有再沸器，其冷凝水溫度為100~105℃，進(jìn)入汽提塔頂換熱器，塔頂含醇（酮類）蒸汽溫度為100~110℃，其在塔頂將再沸器的冷凝水汽化，產(chǎn)生的蒸汽溫度為100~105℃進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后獲得二次蒸汽，其溫度為110~130℃返回塔釜作為換熱器熱源，冷凝器出水為回收的醇（酮）類溶液，其濃度>50%，汽提精餾塔塔釜出水醇（酮）類質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.0005%，此達(dá)標(biāo)廢水（100~110℃）首先進(jìn)入二級(jí)預(yù)熱，之后再進(jìn)入一級(jí)預(yù)熱后溫度為30~40℃，達(dá)標(biāo)排放。

這一技術(shù)方案具有如下技術(shù)效果：（1）廢水兩級(jí)預(yù)熱后閃蒸，含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽進(jìn)入汽提精餾塔，廢水中的鹽分不直接進(jìn)入汽提精餾塔，避免了廢水中腐蝕性物質(zhì)對(duì)汽提精餾塔的腐蝕，塔材質(zhì)要求較低，設(shè)備投資大大下降。（2）塔頂含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽不直接壓縮，避免了壓縮后的含揮發(fā)物質(zhì)過(guò)熱蒸汽對(duì)壓縮機(jī)設(shè)備和管道的腐蝕，設(shè)備投資也大大降低。塔頂含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽將再沸器冷凝水汽化，有效回收了熱量，并且大大降低了用于含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽冷凝的冷量需求。用廢水原水對(duì)含揮發(fā)物質(zhì)冷凝液冷凝冷卻，將熱流體攜帶的熱量幾乎全部回收，且不需要外界額外的循環(huán)冷卻水。（3）塔釜出水經(jīng)兩級(jí)換熱，攜帶的熱量全部被回收，并以不含雜質(zhì)的純水形式被回收，可直接回用于工藝。（4）全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廢水中揮發(fā)物質(zhì)、水和鹽分的同步回收，進(jìn)入蒸發(fā)器的溶液量減少90%，大大降低了蒸發(fā)器的投資費(fèi)用。（5）全系統(tǒng)熱量回收率超過(guò)95%，大大降低了能耗。

本發(fā)明提供的另一個(gè)技術(shù)方案包括以下步驟：（1）：含揮發(fā)物質(zhì)廢水進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器預(yù)熱，然后進(jìn)入第二級(jí)預(yù)熱器預(yù)熱，再進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐得到的含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽進(jìn)入汽提精餾塔精餾；（2）：汽提精餾塔塔釜設(shè)有再沸器，塔頂含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮得到的二次蒸汽返回塔釜再沸器作為熱源；（3）：塔釜再沸器排出的含揮發(fā)物質(zhì)冷凝液及未冷凝氣體進(jìn)入冷凝器進(jìn)行二級(jí)冷凝，用含揮發(fā)物質(zhì)廢水原水作循環(huán)冷卻水；含揮發(fā)物質(zhì)冷凝液部分回流至汽提精餾塔塔頂，部分采出；（4）：汽提精餾塔塔釜出水，先進(jìn)入第二級(jí)預(yù)熱器回收大部分熱量，然后進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器回收剩余熱量，最后達(dá)標(biāo)排放。

（5）：閃蒸罐中剩余水與含揮發(fā)物質(zhì)原水混合后返回第二級(jí)預(yù)熱器；待閃蒸罐中剩余水中鹽達(dá)到一定濃度，將其從閃蒸罐排出送往蒸發(fā)器，蒸發(fā)冷凝水和含揮發(fā)物質(zhì)原水混合一起進(jìn)入第一級(jí)預(yù)熱器，然后去后續(xù)的精餾系統(tǒng)。

這一技術(shù)方案具有如下技術(shù)效果：（1）廢水兩級(jí)預(yù)熱后閃蒸，含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽進(jìn)入汽提精餾塔，廢水中的鹽分不直接進(jìn)入汽提精餾塔，避免了廢水中腐蝕性物質(zhì)對(duì)汽提精餾塔的腐蝕，塔材質(zhì)要求較低，設(shè)備投資大大下降。（2）塔頂含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽直接壓縮為高壓蒸汽，給再沸器供熱，有效回收了熱量，并且大大降低了用于含揮發(fā)物質(zhì)蒸汽冷凝的冷量需求。用廢水原水對(duì)含揮發(fā)物質(zhì)冷凝液冷凝冷卻，將熱流體攜帶的熱量幾乎全部回收，且不需要外界額外的循環(huán)冷卻水。（3）塔釜出水經(jīng)兩級(jí)換熱，攜帶的熱量全部被回收，并以不含雜質(zhì)的純水形式被回收，可直接回用于工藝。（4）全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廢水中揮發(fā)物質(zhì)、水和鹽分的同步回收，進(jìn)入蒸發(fā)器的溶液量減少90%，大大降低了蒸發(fā)器的投資費(fèi)用。（5）全系統(tǒng)熱量回收率超過(guò)95%，大大降低了能耗。

當(dāng)含揮發(fā)性物質(zhì)廢水為氨氮廢水（氨氮含量為10mg/L~100g/L）時(shí)：廢水經(jīng)一級(jí)預(yù)熱后的出水溫度為40~50℃，二級(jí)預(yù)熱后出水溫度為90~100℃，之后進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐獲得溫度為90~100℃的含氨蒸汽，進(jìn)入到汽提精餾塔進(jìn)行氨水提濃，汽提精餾塔塔釜設(shè)有再沸器，塔頂含氨蒸汽的溫度為100~110℃，此蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后獲得二次蒸汽，其溫度為120~150℃返回塔釜再沸器，作為再沸器熱源，經(jīng)再沸器換熱后的冷凝液進(jìn)入冷凝器再次降溫得到回收氨水，其濃度≥10%，汽提精餾塔塔釜出水氨氮<10mg/L，此達(dá)標(biāo)廢水（100~110℃）首先進(jìn)入二級(jí)預(yù)熱，之后再進(jìn)入一級(jí)預(yù)熱后溫度為30~40℃，達(dá)標(biāo)排放。

當(dāng)含揮發(fā)性物質(zhì)廢水為含醇或酮類廢水（醇酮類質(zhì)量分?jǐn)?shù)>1%）時(shí)：廢水經(jīng)一級(jí)預(yù)熱后的出水溫度為40~50℃，二級(jí)預(yù)熱后出水溫度為90~100℃，之后進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐獲得溫度為90~100℃的含醇（酮）蒸汽，進(jìn)入到汽提精餾塔進(jìn)行醇（酮）類的提濃，汽提精餾塔塔釜設(shè)有再沸器，塔頂含醇（酮）類蒸汽的溫度為100~110℃，此蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后獲得二次蒸汽，其溫度為110~130℃返回塔釜再沸器，作為再沸器熱源，經(jīng)再沸器換熱后的冷凝液進(jìn)入冷凝器再次降溫得到回收的醇（酮）類溶液，其濃度≥50%，汽提精餾塔塔釜出水醇（酮）類質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.0005%，此達(dá)標(biāo)廢水（100~110℃）首先進(jìn)入二級(jí)預(yù)熱，之后再進(jìn)入一級(jí)預(yù)熱后溫度為30~40℃，達(dá)標(biāo)排放。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）全系統(tǒng)不僅適用于氨氮等堿性溶液，也同時(shí)適用于醇（酮）類有機(jī)廢水中揮發(fā)性物質(zhì)的回收；（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)塔兩級(jí)換熱，蒸發(fā)器、閃蒸罐、汽提精餾塔均作為上述換熱器的熱源，不引入額外蒸汽換熱，充分利用了塔釜、閃蒸罐、蒸發(fā)器的熱量，使熱量回收效果更高，全系統(tǒng)熱量回收率超過(guò)95%，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗；（3）使用汽提精餾塔頂蒸汽冷凝后壓縮升溫，作為塔釜換熱器的熱源，不額外引入熱源，蒸汽不與廢水接觸；（4）用廢水原水對(duì)含揮發(fā)物質(zhì)冷凝液冷凝冷卻，不需要額外的冷卻水；（5）整個(gè)系統(tǒng)的熱量全部自循環(huán)，包括初次開(kāi)車在內(nèi)，不需要額外引入熱蒸汽，冷凝水；（6）全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廢水中揮發(fā)物質(zhì)、水和鹽分的同步回收和資源化處理；（7）增設(shè)閃蒸罐，使廢水中僅揮發(fā)性成分進(jìn)入汽提精餾塔，其中的鹽分不直接進(jìn)入汽提精餾塔，避免了廢水中腐蝕性物質(zhì)對(duì)汽提精餾塔的腐蝕，塔材質(zhì)要求較低，降低設(shè)備投資；（8）傳統(tǒng)方式中無(wú)閃蒸罐，則含鹽水直接進(jìn)入汽提精餾塔，后塔釜出水進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，而塔釜出水量與進(jìn)水水量相比無(wú)減少，水量較大，甚至若蒸汽耗量大時(shí)可能造成塔釜出水膨脹，使蒸發(fā)器的投資費(fèi)用很高，本專利增設(shè)閃蒸罐后，揮發(fā)性組分進(jìn)入汽提精餾塔，含鹽組分進(jìn)入蒸發(fā)器，使進(jìn)入蒸發(fā)器的溶液量減少90%，大大降低了蒸發(fā)器的投資費(fèi)用。

（發(fā)明人：王啟偉;劉晨明;李志強(qiáng);李雅）