淺析蒸發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

孫秀瑾

[摘要]結(jié)合蒸發(fā)運(yùn)行中的實(shí)際操作,分析進(jìn)料堿濃度與溫度、蒸發(fā)器的液位、真空度、蒸汽壓力、不凝氣等因素對(duì)蒸發(fā)穩(wěn)定運(yùn)行的影響,提出在蒸發(fā)裝置生產(chǎn)操作中要嚴(yán)格控制好這些指標(biāo),以維持蒸發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗。

[關(guān)鍵詞]堿濃度 真空度 蒸汽壓力 液位

中圖分類(lèi)號(hào):TK2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0910133-01

一、工藝流程簡(jiǎn)介

從離子膜電解單元來(lái)的32%堿液進(jìn)入32%堿液槽,然后由32%堿液泵送至Ⅰ效降膜蒸發(fā)器被濃縮至36.5%左右,其加熱的熱源為Ⅱ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次汽。在Ⅰ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次汽進(jìn)入表面冷凝器,用循環(huán)水進(jìn)行冷卻而被冷凝下來(lái),惰性氣體則被水環(huán)式的真空泵抽走,從而保證系統(tǒng)有足夠和穩(wěn)定的真空度。從Ⅰ效降膜蒸發(fā)器出來(lái)的36.5%堿液用36%堿液泵送經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入Ⅱ效降膜蒸發(fā)器被濃縮至41.8%左右,其加熱的熱源為Ⅲ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次汽。從Ⅱ效降膜蒸發(fā)器出來(lái)的41.8%堿液用42%堿液泵送經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入Ⅲ效降膜蒸發(fā)器被濃縮到規(guī)定的50%堿液。從界區(qū)來(lái)的中壓蒸汽經(jīng)減溫減壓后變成飽和蒸汽進(jìn)入Ⅲ效降膜蒸發(fā)器的加熱室作為該效的熱源,通過(guò)控制蒸發(fā)溫度來(lái)保證產(chǎn)品濃度。從Ⅲ效降膜蒸發(fā)器出來(lái)的50%堿液用濃堿泵送經(jīng)冷卻后進(jìn)入50%堿液槽,然后用50%堿液泵送至各用戶(hù)。工藝流程示意圖如圖1。

Ⅰ-Ⅰ效降膜蒸發(fā)器;Ⅱ-Ⅱ效降膜蒸發(fā)器;Ⅲ-Ⅲ效降膜蒸發(fā)器;

1-36%堿液泵;2-42%堿液泵;3-50%堿液泵

二、影響因素分析

(一)進(jìn)料堿濃度與溫度。蒸發(fā)的進(jìn)料堿是從離子膜電解來(lái)的堿液,濃度約為32%,進(jìn)料堿濃度低,則需要蒸發(fā)的水分也多,不僅會(huì)影響裝置的生產(chǎn)能力,也會(huì)增加蒸發(fā)裝置蒸汽的消耗量。但是電解液濃度過(guò)高,又會(huì)影響離子膜電槽的電流效率,增加電耗。為準(zhǔn)確控制好電解液的濃度,在電解單元設(shè)有一取樣點(diǎn),定時(shí)對(duì)電解液的濃度取樣分析,根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)進(jìn)行調(diào)整使電解液濃度嚴(yán)格控制在32%左右,當(dāng)濃度有偏差時(shí),可通過(guò)增加或減少高純水的流量來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

另外,來(lái)料堿液的溫度對(duì)蒸發(fā)也有影響,來(lái)料堿溫度高,可以節(jié)約消耗的蒸汽量,但是溫度過(guò)高又會(huì)加快堿液對(duì)蒸發(fā)器等的腐蝕。從電解槽流出的堿液溫度是通過(guò)一個(gè)堿換熱器來(lái)控制的,電解液與循環(huán)水進(jìn)行換熱,通過(guò)控制經(jīng)過(guò)堿換熱器的電解液流量來(lái)保證電解液的溫度維持在85-90℃,為保證進(jìn)入蒸發(fā)器的堿液溫度,我們?cè)谡舭l(fā)工序設(shè)有32%堿液槽,這樣同時(shí)也可以保證進(jìn)入蒸發(fā)器的堿液濃度以及供料相對(duì)穩(wěn)定,避免造成蒸發(fā)系統(tǒng)的波動(dòng)。

(二)蒸發(fā)器的液位。要穩(wěn)定蒸發(fā)操作,必須使蒸發(fā)器的液位保持恒定。因?yàn)檎舭l(fā)器液位過(guò)高,會(huì)增加液柱的靜壓頭,引起堿液沸點(diǎn)升高,蒸發(fā)量也會(huì)減小;液位過(guò)低,二次汽夾帶堿液量大,造成冷凝液中帶堿。因此,蒸發(fā)操作中必須維持蒸發(fā)器的液位穩(wěn)定。我裝置中降膜蒸發(fā)器的液位設(shè)定在固定值40%,能夠保證堿液有足夠的汽液分離空間,通過(guò)液位調(diào)節(jié)閥門(mén)自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的堿液流量,當(dāng)蒸發(fā)負(fù)荷過(guò)低時(shí),蒸發(fā)器的液位波動(dòng)很大,會(huì)導(dǎo)致整個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)的大幅度波動(dòng),為保證蒸發(fā)器能正常工作,蒸發(fā)的負(fù)荷不能低于蒸發(fā)器設(shè)計(jì)能力的60%,進(jìn)Ⅰ效蒸發(fā)器的32%堿流量要大于36m3/h。

(三)真空度。蒸發(fā)裝置的Ⅰ效和Ⅱ效都是在真空的條件下操作的,真空度是蒸發(fā)裝置的一個(gè)重要的控制指標(biāo),真空度增加,Ⅰ效的沸點(diǎn)降低,有效溫差提高。較高的真空度有利于提高裝置的生產(chǎn)能力和降低蒸汽的消耗量,但是由于真空受到冷凝水溫度等的限制,也不可無(wú)限制的提高,一般Ⅰ效壓力不低于-92KPa·G。真空度過(guò)高也會(huì)增加真空泵的負(fù)擔(dān)。

(四)蒸汽壓力。中壓蒸汽是蒸發(fā)裝置的加熱熱源,提高加熱蒸汽的壓力,有助于提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力。但是,蒸汽壓力過(guò)高,容易造成液體在管內(nèi)劇烈沸騰,形成汽膜,影響裝置生產(chǎn)能力;蒸汽壓力過(guò)低,經(jīng)過(guò)加熱器的堿液達(dá)不到所需要的溫度,也會(huì)降低蒸發(fā)強(qiáng)度,因此,選擇適宜的蒸汽壓力才能保證蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力。另外,生產(chǎn)中由于蒸汽壓力是共用系統(tǒng),有時(shí)會(huì)遇到壓力波動(dòng)的情況,不僅影響到整個(gè)系統(tǒng)物料和能量平衡,還會(huì)影響到對(duì)成品堿濃度和質(zhì)量的有效控制,所以要保證蒸汽壓力的穩(wěn)定,才能保證蒸發(fā)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行,保證產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的成品堿。

從界區(qū)來(lái)的中壓蒸汽壓力大約在1.4-1.5MPa,在進(jìn)蒸發(fā)器之前設(shè)置了減溫減壓裝置,并設(shè)有一臺(tái)增濕泵,經(jīng)增濕后使蒸汽壓力保持相對(duì)穩(wěn)定在1.0MPa。為避免停車(chē)后增濕水進(jìn)入蒸汽系統(tǒng),停車(chē)降蒸汽后要及時(shí)停增濕泵。在蒸汽系統(tǒng),我們還設(shè)有安全閥,當(dāng)壓力超過(guò)一定值時(shí)安全閥就會(huì)起跳,可以對(duì)系統(tǒng)起到保護(hù)作用。

(五)不凝氣。在蒸發(fā)裝置中,由于加熱蒸汽中含有一些空氣及揮發(fā)性物質(zhì),在效體中蒸汽冷凝后,剩下不凝性氣體,這些不凝性氣體不及時(shí)排除會(huì)在加熱室內(nèi)逐步積累,嚴(yán)重影響系統(tǒng)的真空度。不但會(huì)增加真空泵的負(fù)荷,而且也會(huì)在加熱管周?chē)纬梢粚託饽?降低蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力。生產(chǎn)中要定期排除不凝氣,才能保持必要的真空,有利于蒸發(fā)的穩(wěn)定。

蒸發(fā)裝置中表面冷凝器、Ⅰ效中的不凝氣通過(guò)水環(huán)式真空泵連續(xù)抽出,Ⅱ、Ⅲ效不凝氣均通過(guò)設(shè)在蒸發(fā)器頂部的管線(xiàn)直接定期排空,若不及時(shí)排除不凝氣,Ⅱ、Ⅲ效管側(cè)壓力高出正常值,成品堿濃度降低。

(六)儀表。儀表的維護(hù)也是蒸發(fā)工序穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵,我廠(chǎng)蒸發(fā)裝置采用了先進(jìn)的DCS操作控制系統(tǒng),可根據(jù)生產(chǎn)需要隨時(shí)調(diào)整成品堿產(chǎn)量和濃度,蒸發(fā)單元很多參數(shù)例如溫度、液位、壓力等都是自動(dòng)控制調(diào)節(jié),所以?xún)x表指示正確與否直接影響到蒸發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,若儀表指示出現(xiàn)誤差,會(huì)導(dǎo)致操作控制系統(tǒng)對(duì)蒸發(fā)運(yùn)行情況進(jìn)行錯(cuò)誤判斷,引起系統(tǒng)波動(dòng),所以一旦儀表出現(xiàn)異常,必須及時(shí)聯(lián)系儀表人員進(jìn)行檢查調(diào)校。

(七)雜質(zhì)。蒸發(fā)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不可避免會(huì)造成一定程度的腐蝕,導(dǎo)致成品堿中含有雜質(zhì),影響產(chǎn)品性能。為解決這一問(wèn)題,裝置在成品堿進(jìn)入50%堿液罐前設(shè)有兩臺(tái)堿過(guò)濾器,當(dāng)蒸發(fā)負(fù)荷下降無(wú)法保證時(shí)要及時(shí)更換濾袋,以維持蒸發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定,保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。由于安裝設(shè)計(jì)問(wèn)題,其中一臺(tái)堿過(guò)濾器運(yùn)行時(shí)間一直較短,針對(duì)這一問(wèn)題,2009年大檢修期間調(diào)整了其堿液進(jìn)出口方位,出入口管線(xiàn)的彎頭大大減少,管線(xiàn)阻力也相應(yīng)減小。

三、小結(jié)

蒸發(fā)裝置生產(chǎn)操作中要嚴(yán)格控制好進(jìn)料堿濃度與溫度、蒸發(fā)器的液位、真空度、蒸汽壓力等參數(shù),這些因素變化都會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)系統(tǒng)的不穩(wěn)定,影響產(chǎn)品堿的濃度和質(zhì)量等,從而影響到企業(yè)的效益?？刂坪眠@些參數(shù)是維持蒸發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗的保證。