蒸发结晶|MVR蒸发器在高盐水行业的应用及案例介绍
1.内蒙古联合药业
本项目蒸发量为180吨/小时，系统采用德国钛材压缩机，所有泵均采用一台，另一台备用，总功率分配。项目对降膜系统进行了优化，不仅有常规降膜强制循环系统，而且在降膜期间，将其做成二效或三效系统，大大降低了蒸汽消耗量和压缩机的能耗。
从下面的示意图中可以看出，降膜采用三效，每效采用三级，共用一个分离器，减少了分离器的占地面积和投资。
2.浙江上虞项目
3. 其他案件清单
4. 关于盐和硝酸盐分离
盐与硝酸盐的分离，需要找到氯化钠与水相、硫酸钠与水相结晶的区别，目前硝酸盐的分离多采用热结晶法，即在85℃时硫酸钠析出，在45℃时冷却取出氯化钠晶体，最后将初始混合盐浓缩。
以下是为上海客户提供的盐及硝酸盐分离设计方案，供讨论。
安装地点：
南方较热，钢结构不需要保温，所以多采用钢框架结构；北方冬季寒冷，施工工期短，所以混凝土结构强度高、可靠，且经过保温设计，便于冬季操作和维护。
案例：内蒙古伊利资源煤化工项目
提供的是高温下的硫酸钠和低温下的氯化钠。
物料经板式换热器预热后，经过两台降膜换热器后进入强制循环系统，在高温下硫酸钠达到饱和状态，结晶出盐，剩余母液中含有的氯化钠经冷却水结晶，其余母液进入混盐系统，实际能产出多少好盐、混盐，需根据实际情况判断，不能一概而论。
例：分离15吨硝石的场地约为30m*20m*30m。
微水会·问答
1.沸点上升是怎么回事？结垢怎么解决？我觉得是相变过程。潜热和显热的焓利用。现在有聚合物膜做热交换器，可以防止结垢。贵公司有考虑这方面吗？
答：沸点升高是指不同盐溶液沸腾时的温度，氯化钠饱和时沸点升高到107℃，氯化铵为112℃。结垢很难解决，最好能预防，一要控制Ca2、Mg2，二要控制硅。如果结垢，需要水洗，可以是水洗，也可以是酸洗。
热交换器常用的金属材料有钛材、碳钢、316、2205、304等，目前以316、2205、钛材因传热系数较好而被广泛应用。
2. 可以达到的最小进出温升是多少？温升越小越节能？
答：国产压缩机温升为20℃，进口压缩机温升为8-9℃。
3. 沸点不能上升超过15°C，对吗？
答：沸点不能升高超过10-12℃；压缩机总能量升高20℃，如果沸点升高超过15℃，考虑到2℃的损耗和3℃的温差，蒸发效果会很差，我们希望有效蒸发温差越大越好，5-6℃比较好。
4、请问强制循环蒸发的传热系数只有600~800吗？
答：降膜传热系数一般为1200-1500，强制循环传热系数为600-800。传热系数应尽量保守，传热面积要大一些，压缩机温升要充分，保证最终蒸发量，这样可以使系统更加可靠。
5、MVR与多效蒸发能理解为MVR比多效蒸发多一个压缩机系统吗？
答：MVR由降膜系统、强制循环系统、压缩机三部分组成；多效又分为单效、双效、三效加结晶器，前端有三个压力段：负压、常压、正压，系统操作非常复杂。
6、蒸汽压缩机均需注水，耗水量是多少？
答：蒸汽压缩机需要注水，是因为压缩机在压缩二次蒸汽的时候会有一个过热的过程，需要把过热变成饱和；一般来说，一吨蒸汽会补充50公斤左右的水，但是国产和进口压缩机会有差别。
7、有一家膜分离浓缩电镀废水，含盐量只有4W多，主要为硫酸钠、氯化钠，考虑MVR是否经济？
答：经济性最重要是考虑用电量和蒸汽的投资成本，如果蒸汽价格超过150元，电价在1元左右，MVR系统比较划算。
8、为什么我们的MVR不会结晶？压缩机喘振怎么办？
答：有几种情况，一种是系统设计时只考虑了浓缩，没有做结晶器，另一种是设计时没有做到充分蒸发，比如进料氯化钠浓度8%，出来的时候是20%，还没有达到饱和状态，不会结晶（因为氯化钠要到27-28%才会结晶）。
喘振的产生是因为转速和风量（设计额定量）不匹配，此时需要快速调节蒸发量，使转速、风量、进料量达到平衡，这也需要根据现场情况来判断。
9、废水COD为/L，主要成分为硫酸钠，如何使用MVR蒸发器？
A：硫酸钠比较容易制作，如果不考虑氯化钠或者不含氯化钠，硫酸钠的沸点是103℃。如果水量足够大，需要进行预处理，才能得到较好的硫酸钠；如果水量只有3、5吨，可以直接蒸发进体系中。此时需要做一个简单的蒸发实验，测试水样是否结晶，结晶效果如何。
10、MVR启动时也需要蒸汽，这个蒸汽发生器是怎么配置的？
答：需要蒸汽。综合的前提是尽量利用系统的冷凝水，因为冷凝水出来是80℃，尽量把冷凝水温度降到30℃。其次冷凝水不足以把进料全部升到85℃，需要蒸汽补充热量，保证进料温度85℃。所以要计算蒸汽发生器配比，根据进料量和温升，计算出冷凝水吨数和蒸汽需求量。
11. 如果我们的盐水中含有10％氯化钠，4％氯化钙和2％磷酸盐/L，可以使用MVR吗？（附水样）
答：看上去应该没问题，只是需要去除硫氢化钠、氰化物、Ca2、Mg2，一般来说没问题，但是需要测沸点，cod 过高会影响沸点。
12.MVR的COD一般要求是什么？
答：一般来说COD在/L以内出盐效果会比较好，-/L出盐可能会是黄色或者黑色，具体需要通过实验室水样检测来确定。
13、如何保证蒸馏水的质量？
答：MVR、多效蒸发只是蒸发的一种方式，水质很难保证，但要尽量判断、尽量预防。比如进料/L，冷凝水可以保证500-800mg/L。怎么做到的：一是要有除膜器，二是蒸发温度比较低，让水中的轻组分不完全蒸发，三是国产压缩机后加二级除膜器。
14、有机物过高会不会形成粘膜影响结晶脱盐？
A：有机物高的话结晶会比较难，影响结晶的质量。COD高的水可以浓缩，但是稀糊状的就不能很好的结晶。所以一是通过实验来判断能否结晶，二是记录结晶过程中发现的一些情况，比如起泡、冒泡、沸点、结晶情况等。只有通过这些方法才能真正判断是否适合用MVR，能否结晶，用什么材料（根据体系中是否有氯化钠、氯化铵来判断）。
15、蒸发量、进水量越来越小，但结晶釜内没有盐，是否与冷却不足有关？
A：首先要确定含盐量，降膜、强制循环系统都是按照设计量设计的，但实际进水中含盐量远小于设计值，所以降膜中肯定不含盐，此时需要对水样进行检测，确定含盐量。
16. 处理后的水可以直接排放吗？还需要处理吗？
答：能否排放，是一个不确定的问题，需要进行判断分析，主要看COD和氨氮含量。
17、我司碳酸铜废水1000吨/L可以用MVR处理吗？ 答：如果是水蒸发的话应该是可以的，但是要看碳酸的沸点，正常的沸点升不会超过12℃，10-12℃都可以接受。MVR是否合适，第一个因素是材质是否合适，2205，316，钛都可以，不用加料，对压缩机无腐蚀；第二个因素是物料最终沸点升不会超过12℃，12℃也可以，但是压缩机能耗会大一些，蒸发面积要大一些。
18、板式换热器后的原蒸汽是否再循环进入压缩机？蒸发器如何清洗？
答：生蒸汽进入板式换热器、物料换热器后，排出送往冷凝水系统或另一水回收系统。生蒸汽只将进入的物料加热到85℃，生蒸汽不直接进入系统。如果考虑系统的简单性，生蒸汽不直接预热物料，也可以直接进入换热器系统进行热交换。两种方式总热量平衡，相同。
尽量减少Ca2+、Mg2+的进入量；用水洗、净料、酸洗（盐酸）；加入适量的阻垢剂，减少结垢的发生。
19、水环真空泵的真空度是不是越高越好？
答：系统真空不是真空泵造成的，系统真空是二次蒸汽凝结造成的，如果二次蒸汽不能凝结却经过真空泵，就是系统不匹配。
20、我们做MVR中试的时候，结果计算出来相当于12.5效蒸发器，你们计算过相当于多少效吗？
答：计算效率随蒸汽价格不同而不同，最高可以达到30，主要取决于蒸汽价格。
21、每吨水投资多少钱？
答：大概在80万到120万左右，根据换热器材质、压缩机不同，投资也会有所不同。
22、请问榆林这个活性炭吸附再生装置，再生是热能再生还是化学再生，是否有二次废气排放？
答：是热再生，尾气满足欧5标准，尾气成本稍高。
23. 使用MVR的系统需要考虑备份吗？如果出现问题，蒸汽是否可以暂时用作单效驱动？热交换器是共用的还是独立配置的？
答：MVR系统一般不考虑压缩机备用，因为压缩机太贵，占MVR系统价格的35%左右；如果要临时用蒸汽备用，就要考虑承压问题。MVR是负压容器，除非有减压阀把它减压到一公斤以下，否则就是压力容器，不允许用。这种情况下，设计时就需要考虑压力容器的设计。
24、MVR设备一般需要多长时间维护检修一次？是否需要考虑应急水池来储存饲料？停机一般需要多长时间？
答：MVR如果发生事故，一般会停机很长时间，特别是进口设备（进口压缩机故障率一般在1%以下）。MVR事故池（5-10天的库存）一定要配合MVR维修周期，所有泵密封件必须为备件。正常情况下压缩机问题不严重，一般一年维修一次；如果非正常情况下损坏，维修时间会更长。
25、您提到预处理主要针对COD去除，也提到了二氧化硅，那么MVR进水中COD和二氧化硅的具体限值是什么？除了COD和二氧化硅，MVR对进水还有其他要求吗？
答：MVR处理COD时，分为轻组分和重组分，轻组分一般易挥发，可以进入浓水蒸发；重组分会形成底液，不会蒸发，所以要区别处理，硅酸盐只有在碱性条件下才会结垢，对换热管有影响。
26、上次咨询贵公司一个项目，因为氯离子浓度太高，他们说要用钛合金，压缩机受不了，成本太高。请问MVR对于盐或离子浓度的进水条件是怎样的？一般设备成本怎么算？
答：氯离子压缩机叶轮用钛没有问题，蒸发器材质也没有问题，氯化钠、氯化铵、硫酸钠、硫酸铵都可以通过MVR来制作。
27、您认为负压蒸发和微正压蒸发哪一个优势更大？
答：MVR一般采用85度蒸发，可以保证系统的可靠性和节能性，但是根据不同的物质会有不同的要求。
28、压缩机能耗与整体MVR能耗相同吗？
答：压缩机能耗是指压缩机功率，不包括其他泵、离心机的功耗。
29、如果进水中有氟离子，对材质选择有什么要求？钛能承受的最大氟浓度是多少？ 答：有氟离子时建议不要使用钛，钛对氟离子的耐腐蚀性较差，可以考虑用2205在80度左右蒸发，避免氟离子和氯离子的双重腐蚀。
渭水会·结束语
首先感谢瑞盛华和@王一飞分享他多年的经验以及MVR蒸发器在高盐水行业的应用。
本文中，王老师以案例为主线，循序渐进，详细讲解了什么是MVR、MVR与多效蒸发相比有哪些优势、降膜系统和强制循环系统、MVR工作流程、进水要求等。随后他强调，除盐是关键，但预处理也不容小觑。他结合实际案例，介绍了五种常用的不同性质高盐废水的预处理方法。最后，对盐和硝酸盐的分离做了详细介绍。在问答环节，他耐心透彻地解答了启友提出的沸点上升、蒸发器比、结垢处理方法、压缩机喘振、蒸发器清洗、吨水投资等问题。针对启友提出的因水质原因是否可以采用MVR工艺的问题，他进行了具体的分析。可以说，受益匪浅。
小编想说的是，随着资源能源消耗的不断增长，环保压力也越来越大，在产业转型的道路上，废水处理也越来越严格，本次分享的MVR蒸发器具有节能的突出优势，广泛应用于化工、制药、食品、生物工程等高浓度废水处理行业，与相关工艺相结合，未来市场前景看好。