述裝置將現(xiàn)有的加熱和蒸發(fā)為一體的設(shè)備（中間進(jìn)料、底部加熱、 頂部冷凝）改為蒸發(fā)罐和蒸發(fā)分離段外加熱強(qiáng)制循環(huán)和外冷凝的結(jié)構(gòu)，更有效地節(jié)能，并 進(jìn)一步提尚易揮發(fā)有機(jī)組分的回收。
[0030] 具體地，蒸發(fā)器包括蒸發(fā)罐4和位于蒸發(fā)罐4頂部的豎直分離段5,蒸發(fā)罐5的側(cè) 壁上設(shè)置有進(jìn)氣口c且底壁上設(shè)置有出水口d和罐底液出口f，豎直分離段5的頂部設(shè)置有 出氣口h和回液口i且側(cè)壁上設(shè)置有物料進(jìn)口g。蒸發(fā)罐4的直徑大于豎直分離段5的直 徑，蒸發(fā)罐4的高度小于豎直分離段5的直徑，蒸發(fā)罐4可以對(duì)預(yù)加熱的廢水進(jìn)行進(jìn)一步的 蒸發(fā)濃縮，豎直分離段5可以延長(zhǎng)氣水之間的接觸時(shí)間和接觸緊密程度，并利用氣體中氨 的分壓與廢水中氨的濃度相當(dāng)?shù)钠胶夥謮褐g的差值形成的推動(dòng)力進(jìn)行傳質(zhì)，使得低沸點(diǎn) 易揮發(fā)的有機(jī)物和氨氮隨著氣體的上行而富集并進(jìn)入冷凝器中而被分離出來(lái)。
[0031] 蒸發(fā)罐4的內(nèi)部設(shè)置有與出水口d連接的中心導(dǎo)流管10,蒸發(fā)罐4上部設(shè)置有絲 網(wǎng)傳質(zhì)器9。絲網(wǎng)傳質(zhì)器9可以對(duì)有泡沫的水體攔截泡沫，提高水體純凈度；與常規(guī)蒸發(fā)罐 相比，設(shè)置的軸向中心導(dǎo)流管10可以使液體短路溫差損失大幅度下降從而增加系統(tǒng)的有 效溫差，還可使料液循環(huán)系統(tǒng)的流體阻力大幅降低從而有效降低循環(huán)栗的運(yùn)行電耗。優(yōu)選 地，中心導(dǎo)流管10具有漏斗狀的入口管，并且入口管設(shè)置在蒸發(fā)罐4的中心軸處。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，蒸發(fā)罐4的底壁上還設(shè)置有排污口e以進(jìn)行污垢的排 放和處理，豎直分離段5中設(shè)置有多層塔板或填充有填料。也即，豎直分離段5可以是板式 塔結(jié)構(gòu)或填料塔結(jié)構(gòu)。
[0033]具體地，廢水在加熱器2中預(yù)熱后進(jìn)入蒸發(fā)罐4中蒸發(fā)濃縮，產(chǎn)生的蒸汽自下而上 進(jìn)入豎直分離段5,水體中的泡沫經(jīng)絲網(wǎng)傳質(zhì)器9攔截，蒸發(fā)罐4中低沸點(diǎn)易揮發(fā)的有機(jī)組 分（C0D)和氨氮也隨之一起進(jìn)入豎直分離段5,并且氣相越往上移，上部溫度越低，則水蒸 汽冷凝為液相并逐層級(jí)回流。上升的氣相與下降的液相進(jìn)行逆流接觸，在兩相接觸的過(guò)程 中，下降液中大部分低沸點(diǎn)易揮發(fā)組分不斷地向氣相中轉(zhuǎn)移，氣相愈接近塔頂，其中的低沸 點(diǎn)組分濃度愈高，而原料液中的難揮發(fā)有機(jī)組分則隨著下降液回流并殘留于罐底液中，從 而達(dá)到組分分離的目的。
[0034]加熱器2通過(guò)上循環(huán)管3與蒸發(fā)罐4的進(jìn)氣口 c連接并且通過(guò)下循環(huán)管9與蒸發(fā) 罐4的出水口 d連接，循環(huán)栗1設(shè)置在下循環(huán)管9上。冷凝器8通過(guò)上回流管6與豎直分 離段5的出氣口 h連接并且通過(guò)下回流管7與豎直分離段5的回液口 i連接，下回流管7 上設(shè)置有低沸物出口 1。
[0035]其中，加熱器2包括加熱室并且加熱室上設(shè)置有加熱蒸汽進(jìn)口a和冷凝水出口b， 進(jìn)入加熱器2的廢水的流動(dòng)方向與加熱蒸汽的流動(dòng)方向相對(duì)，則廢水可以與加熱蒸汽換熱 實(shí)現(xiàn)廢水的預(yù)加熱，預(yù)加熱后的廢水蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)罐4,加熱蒸汽冷凝后得到的冷凝水則通 過(guò)冷凝水出口b排出。同樣的，冷凝器8包括冷凝室并且冷凝室上設(shè)置有冷卻水進(jìn)口j、冷 卻水出口k和真空栗接口m，進(jìn)入冷凝器8的富集低沸物的蒸汽的流動(dòng)方向與冷卻水的流動(dòng) 方向相對(duì)，則富集低沸物的蒸汽可以與冷卻水換熱實(shí)現(xiàn)蒸汽的冷凝，冷凝后的富集低沸物 的罐頂液從低沸物出口 1排出，升溫的冷卻水則從冷卻水出口k排出。
[0036] 下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明連續(xù)分離天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水中低沸物的裝置的 使用方法和原理進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0037]通過(guò)循環(huán)栗1將待處理的天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水打入加熱器2的加熱室中預(yù) 熱，預(yù)熱后的廢水蒸汽經(jīng)上循環(huán)管3進(jìn)入蒸發(fā)罐4中進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮，低沸點(diǎn)易揮發(fā)的有機(jī) 物（C0D)和氨氮以蒸汽的形式上升并通過(guò)蒸發(fā)分離段5,富集有機(jī)物和氨氮的蒸汽通過(guò)出 氣口h和上回流管6進(jìn)入冷凝器8中冷卻為液相，從低沸物出口 1排出，收集得到富集低沸 物的罐頂液；其中，一大部分液體在豎直分離段中冷凝并通過(guò)多級(jí)回流回到蒸發(fā)罐4的罐 底，一小部分液體會(huì)在冷凝器8中冷凝之后通過(guò)下回流管7回流至豎直分離段5中并匯集 到蒸發(fā)罐4的罐底，蒸發(fā)罐4中匯集的液體再通過(guò)下循環(huán)管9繼續(xù)栗入加熱室2中進(jìn)行循 環(huán)處理，達(dá)標(biāo)后的罐底液則通過(guò)罐底液出口f?排出，收集得到基本不含有低沸物或含有很 少量低沸物的罐底液。
[0038]其中，開(kāi)始進(jìn)行連續(xù)分離時(shí)的天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水可以通過(guò)物料進(jìn)口g加入 蒸發(fā)器中，也可以通過(guò)循環(huán)栗1和暫不與蒸發(fā)罐4相連的下循環(huán)管9栗入加熱器2中，之后 即可以進(jìn)行連續(xù)分離處理。
[0039]本發(fā)明還提供了連續(xù)分離天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水中低沸物的方法，其利用上述 連續(xù)分離天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水中低沸物的裝置，其中，天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水經(jīng)所 述裝置連續(xù)分離后，從所述低沸物出口收集得到富集低沸物的罐頂液并從所述罐底液出口 收集得到罐底液。
[0040]本發(fā)明中方法的思路在于采用上述裝置對(duì)天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水先進(jìn)行預(yù)蒸 餾，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中低沸物的有效分離，進(jìn)一步使得分離低沸物之后的廢水可以進(jìn)行多 效蒸發(fā)脫鹽等處理，進(jìn)而獲得達(dá)標(biāo)的冷凝水。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在對(duì)天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水進(jìn)行連續(xù)分離之前，先 對(duì)天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水進(jìn)行脫除懸浮物的預(yù)處理，得到預(yù)處理后的天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi) 采廢水。具體地，向天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水中加入氫氧化鈉和碳酸鈉混合沉淀脫除鈣鎂 和懸浮物。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明，在連續(xù)分離的過(guò)程中，控制加熱器的加熱溫度為55~130°C，控制蒸 發(fā)罐與豎直分離段的溫度為50~120°C，回流比為2:1~20:1。
[0043] 在獲得罐底液和富集低沸物的罐頂液之后，就可以分別對(duì)其進(jìn)行后續(xù)的處理。根 據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述方法還包括再將所述罐底液進(jìn)行多效蒸發(fā)得到達(dá)標(biāo)冷凝水 和鹽漿的步驟和將所述罐頂液回注或再處理的步驟，其中，回收或排放所述達(dá)標(biāo)冷凝水，脫 水干燥所述鹽漿。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明，罐頂液中的低沸物含量占天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水中低沸物總量的 90%以上。
[0045] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的連續(xù)分離天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水中低 沸物的方法的工藝流程圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，先將天然氣及頁(yè)巖 氣開(kāi)采廢水進(jìn)行預(yù)處理以除去其中的鈣鎂和懸浮物，利用上述裝置將預(yù)處理之后的天然氣 及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水進(jìn)行連續(xù)分離，獲得罐底液和富集低沸物的罐頂液，將罐底液進(jìn)行多效 蒸發(fā)處理獲得冷凝水和鹽漿，其中，將達(dá)標(biāo)的冷凝水進(jìn)行回用或排放，將鹽漿脫水干燥后回 收，將罐頂液回注井下或再處理以深度脫除有機(jī)物或氨氮。
[0046] 下面將結(jié)合具體示例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明的連續(xù)分離天然氣及頁(yè)巖氣開(kāi)采廢水中低 沸物的方法和裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0047]示例1:
[0048] 以表1所示水質(zhì)指標(biāo)的天然氣開(kāi)采廢水為原料，先向其中加入NaOH和Na2C03去除 鈣、鎂和懸浮物。向圖1所示的裝置中連續(xù)栗入預(yù)處理后的天然氣開(kāi)采廢水，控制蒸發(fā)器溫 度為50°C、回流比為2:1，進(jìn)行連續(xù)分離處理。
[0049] 運(yùn)行8小時(shí)后，停止連續(xù)分離處理，分別收集罐頂液和罐底液。其中，罐頂液中氨 氮和有機(jī)物含量較高，可采用生化法或化學(xué)法進(jìn)一步處理；罐底液則可以直接進(jìn)入多效蒸 發(fā)，蒸發(fā)所得冷凝水可達(dá)標(biāo)排放或回用。
[0050] 表1天然氣開(kāi)采廢水的水質(zhì)成分
[0051]
[0052] 取罐底液進(jìn)行真空多效蒸發(fā)，控制沸點(diǎn)為50°C以上，濃縮析鹽，同時(shí)收集冷凝水， 排出鹽漿進(jìn)入脫水干燥，各段出水的水質(zhì)成分見(jiàn)表2。
[0053] 表2本示例中各段出水的水質(zhì)成分
[0054]
[0055]
[0056] 由表2中結(jié)果可以看出，連續(xù)分離低沸物后，低沸點(diǎn)有機(jī)物和氨氮大量富集于罐 頂液中，高沸點(diǎn)有機(jī)物和鹽留在罐底液中并最終富集于罐底液中，罐底液蒸發(fā)所得冷凝水 中有機(jī)物、氨氮和鹽含量極低，完全能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。也即大量的低沸點(diǎn)易揮發(fā)組分已進(jìn)入 少量的罐頂液中，易于