摘要：本文综述了纤维素醚生产废水处理存在的问题，提出一种新的基于机械蒸汽再压缩蒸发浓缩节能工艺及装置。介绍了机械蒸汽再压缩蒸发浓缩节能新工艺的工作原理，并以30 t/h的蒸发浓缩为工程实例,对采用MVR蒸发技术和传统的多效蒸发技术进行了能效对比分析研究。
关键词：MVR；纤维素醚；废水；脱盐；节能
1 引言
纤维素醚俗称“工业味精”，主要用在建筑、食品、医药、纺织、合成等行业，近几年发展甚为迅速。在其生产过程中所产生的废水的盐度高达6%以上，高盐度引起的渗透压会增高对微生物的抑制作用。此外，废水中含有的环氧丙烷等物质以及一氯甲烷等对微生物生长有抑制作用，难于生物降解，因此目前很多厂家采取蒸发脱盐方式进行处理，但蒸发过程中需要消耗大量的能源。本文综述了提出一种新的基于机械蒸汽再压缩蒸发浓缩节能工艺及装置。介绍了机械蒸汽再压缩蒸发浓缩节能新工艺的工作原理，以30 t/h的蒸发浓缩为工程实例,对采用MVR蒸发技术和传统的多效蒸发技术进行了能效对比分析研究。研究结果表明，采用MVR蒸发技术比传统的多效蒸发技术每年可节省费用达851万元。
2 纤维素醚废水情况
纤维素醚类工业废水是一类难降解的高浓度有机废水，国内几十家企业生产近十个品种的纤维素醚，每年排放废水水量在数千万吨计，处理的压力很大。由于其所产生的废水的盐度高达6%以上，高盐度引起的渗透压会增高对微生物的抑制作用。此外，废水中含有的环氧丙烷等物质以及一氯甲烷等对微生物生长有抑制作用，难于生物降解，目前国内外处理纤维素醚废水的应用技术不多且不成熟，已建成的以厌氧＋耗氧工艺为主的工程，投资和处理成本高，废水实际处理率很低，近年来，以山东赫达股份有限公司为代表的纤维素醚生产厂家开始采用多效蒸发，先将高盐废水蒸发冷凝，将其中盐份分离出来作为副产物进行处理，然后脱盐后的不含盐废水即可通过常规的生化法顺利解决。但因此而产生的问题就是，废水在蒸发过程中，需要消耗大量蒸汽，这样就造成生产成本的飙升。
3. MVR 蒸发技术简介
3.1 MVR 简介
MVR 是蒸汽机械再压缩技术的简称。MVR 是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。早在60 年代，国外就已成功的将该技术用于化工、食品、医药、海水淡化及污水处理等领域。在MVR 蒸发系统中，蒸发产生的二次蒸汽经压缩机压缩，把电能转换成热能，使蒸汽的温度、压力提高，热焓增加，然后重新进入蒸发器的加热室作为热源，充分利用蒸汽的潜热，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。在整个蒸发过程中需用生蒸汽量很少。使原来要废弃的蒸汽得到了充分的利用，提高了热效率，理论上生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30 效。
3.2 MVR 的特点
MVR 蒸发系统与多效蒸发相比具有以下优点：
(1) 低能耗、低运行费用；从理论上来看，使用MVR 蒸发器比传统蒸发器节省75%以上的能源；实际上蒸发1吨水分的能耗大约是传统蒸发器的1/5（当物料不同时，能耗有所改变），运行成本大大降低，一般只有传统蒸发器的50%。
(2) 蒸发设备紧凑，占地面积小，与多效蒸发相比可以减少50%以上的占地面积。
(3) 少量生蒸汽，无需冷却系统，可以节省90%以上的冷却水。
(4) 运行平稳，自动化程度高，通过计算机形式来控制：系统温度、压力、电机，保持系统蒸发平衡。
(5) 单级真空蒸发，蒸发温度低，特别适合热敏性较强的物料，不易使物料变性。采用低温负压蒸发（60~85℃），有利于防止被蒸发物料的高温变性。
3.3 MVR 蒸发器和传统多效蒸发器的比较
(1) 能耗低：目前从市场上看，电能的价格较平稳，采用MVR 蒸发器对企业来说是很有竞争力的。
(2) 自动化程度高：从设计原理上来看，传统蒸发器自动化程度都比较低，人工操作量大，而MVR 蒸发器可完全实现全自动运行，只有极少的人工操作量。
(3) 人力成本低：MVR 蒸发器可完全实现自动化运行，仅仅需要极少数的操作工就能满足设备的正常运转。
4. 方案阐述
4.1 技术说明：
本项目为纤维素醚废水（盐成份主要为氯化钠）处理量为每天600t；每天20 小时；每小时进料量30t/h，每小时蒸发28t；根据甲方要求和物料工艺要求、为产品零排放、低运行成本、节能、环保的原则，设备选用MVR 强制循环结晶蒸发器工艺，采用盐类热结晶工艺。这种蒸发器是目前国內技术先进、节能、环保、低运行成本的蒸发器，这种蒸发器的原理是用强制循环泵，将循环管下降的料液送到加热室加热，使料液达到沸点后进入蒸发室汽液分离。因强制循环泵流量大，这样加快了循环速度，循环速度的大小可通过调节泵转速来控制，一般循环速度在1.0～2.0 m/s 范围之内。这种蒸发器的结构形式适用于结晶物料、高粘度物料。目前国内蒸汽压缩机温升在15～20℃，设备运行平稳、性能可靠、价格合理、售后服务好。
4.2 技术参数
1、物料名称：氯化钠
2、蒸发量： 28 t/h 浓度： 6% 进料温度：50℃
3、进料量： 30t/h 浓度： 结晶
4、总功率： 1442.5 kw
5、蒸汽耗量：2 t/h
6、冷却水循环用量：2 t/h
7、外形尺寸：（长×宽× 高）10×10×16 米
8、pH 值： (6～9)
9、材料的选用：钛材
10、沸点升高：10℃ 左右
4.3 工艺流程：
Ⅰ、物料流程：原液→一级板式预热→二级板式预热→三级板式预热器→加热器→蒸发分离器→离心机
Ⅱ、热源流程：加热器至分离器中的二次蒸汽→离心蒸汽压缩机增加压力和温度→再至加热器→无限循环。
Ⅲ、冷凝水流程：加热器→进板式预热器→冷凝水罐→排出系统。
4.4 流程阐述：
（1） 原料预热：物料储存在平衡罐中，由进料泵送入一级预热(板式换热器)，在板式换热器内物料与加热器排出的不冷凝汽体进行热交换，在真空作用下物料升温在5℃左右。然后将物料送至二级预热器(板式换热器)，在板式换热器内物料与加热器不冷凝水进行热交换，回收冷凝水余热，使冷凝水温度降至50℃以下，然后排入冷凝水罐。物料继续进入三级预热器(板式换热器)，用蒸汽预热至85℃之上，再进入加热器。
（2）物料蒸发浓缩：物料进入加热器加热，然后进入分离器气液分离， 浓缩后的物料由出料泵送至离心机使固体与液体分离。
（3）MVR 系统：加热器至分离器排出的二次蒸汽（温度在80℃）送至离心蒸汽压缩机压缩，温度可升高到95℃，压缩后的蒸汽再送入加热器加热物料，在加热物料的过程中，产生的蒸汽冷凝水由冷凝水泵排出。
5、自动化控制糸统
MVR系统集成度高，因此整套蒸发系统的运作可通过DCS或PLC软件来控制的，所有的输出和输入信号，还有系统的操作都由配套的计算机完成。上位机采用性能优良的组态软件，具有强大组态功能，能够最合理的完成整个项目总系统图，工艺流程画面，控制流程总图等多窗口显示；动态的工艺流程画面；设备运行状态和过程参数；各个独立控制站的状态显示，报警及事件的自动记录；在线打印，趋势图，生产报表生成，数据处理，上位控制命令发送，自动手动切换等技术功能。
6 MVR 蒸发器的运行成本
6.1 运行成本的计算根据以下数据：
(1) 进料量: 30 t/h ，600 t/天
(2) 蒸发量: 28 t/h ，560 t/天
(3) 进料浓度: 6 %
(4) 出料浓度: 结晶
(5) 工作时间： 20 h/天，300 天/年
(6) 电价： 0.80 元/ KW.h
(7) 蒸汽价： 200 元/吨
6.2 四效蒸发器能耗
（1）耗汽：每蒸发1 吨水消耗蒸汽0.45 吨，每蒸发1 吨水耗汽0.45*200=90 元；
（2）耗电：真空系统蒸发每吨水耗电：1 元/吨
循环水及冷却塔耗电： 2.5 元/吨
循环泵及公用配套泵总耗电：8 元
每蒸发1 吨水综合费用：90+1+2.5+8=101.5 元
6.3 MVR 能耗：
根据统计，一套28 t/h 蒸发器，平均每蒸发1 吨水耗电46 度，吨水耗费用36.8 元；补充蒸汽（70Kg）=14 元，每吨水合计费用：50.8 元
6.4 使用MVR 和四效蒸发器比较：
每蒸发1 吨水节约101.5 元-50.8 元=50.7 元，节能率约50%左右。
6.5 MVR 蒸发器全年节能效果：
每天蒸发560 t 水，全年运行300 天，全年蒸发水量为168000 吨/年，每年可节约851 万元。

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The Application Of MVR During Waste Water Treament For Cellulose Ether
Bi Xinde
(Shandong Head Co.,Ltd., Zibo, Shandong)
Abstract: This article summarizes the existing problems of waste water treatment during cellulose ether production. And puts forward one new energy saving process and installation based on mechanical steam recompression, evaporation and concentration. It introduces the operating principal of this new energy saving process based on mechanical steam recompression, evaporation and concentration. Besides, it takes 30t/h of evaporation and concentration as programme example, making energy efficiency analysis and research which compare using MVR evaporation technology and traditional multi-effect evaporation technology.
Keywords: MVR ; Cellulose Ether ; Waste Water ; Desalination ; Energy Saving.

                                                           （山东赫达股份有限公司，山东淄博）毕心德