三效逆流降膜蒸發(fā)工藝運(yùn)行分析

王瀟　任勇強(qiáng)

摘 要：本文詳細(xì)介紹了三效逆流降膜蒸發(fā)工藝原理及其優(yōu)點(diǎn)，操作中的重點(diǎn)工藝要求進(jìn)行了說(shuō)明，保證了系統(tǒng)長(zhǎng)、滿、優(yōu)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：三效逆流降膜蒸發(fā);技術(shù)分析;操作要求

新疆圣雄氯堿有限公司燒堿蒸發(fā)裝置采用三效逆流降膜蒸發(fā)工藝，具有傳熱系數(shù)大、熱利用率高、蒸發(fā)強(qiáng)度大、易操作等優(yōu)點(diǎn)。

1 三效逆流降膜蒸發(fā)離子膜技術(shù)的簡(jiǎn)介

1.1 三效逆流降膜蒸發(fā)原理

三效逆流降膜蒸發(fā)工藝使堿液從降膜蒸發(fā)器，頂端經(jīng)過(guò)分配器后進(jìn)入蒸發(fā)器管程，呈現(xiàn)出均勻的液膜狀沿著加熱管向下方流動(dòng)，并且和殼程內(nèi)蒸汽進(jìn)行對(duì)流和傳熱。加熱后的堿液在重力作用下流入蒸發(fā)器底部的氣液分離室，氣液分離室為負(fù)壓，堿液沸點(diǎn)降低，沸騰蒸發(fā)，濃縮后的堿液從蒸發(fā)器底部排出，蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽作為下一個(gè)蒸發(fā)器的加熱源。堿液進(jìn)入到蒸發(fā)器管程后，堿液沿著管壁成膜狀向下流動(dòng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)堿量達(dá)到最低限度值時(shí)，向下流動(dòng)的液膜會(huì)出現(xiàn)破裂現(xiàn)象，膜狀的堿液會(huì)變成細(xì)流狀且容易出現(xiàn)干壁區(qū)域，使得換熱的面積越來(lái)越小，堿液的水分不能充分蒸發(fā)，堿液的濃度達(dá)不到產(chǎn)生需求。設(shè)備的安裝垂直度變化較大也會(huì)影響堿液成膜，堿液在管程形成“偏流”。因此，在生產(chǎn)中要嚴(yán)格把控蒸發(fā)器進(jìn)堿量和設(shè)備的安裝垂度，實(shí)時(shí)監(jiān)控堿液濃度的實(shí)際變化。

1.2 三效逆流降膜蒸發(fā)工藝流程

1.2.1 堿系統(tǒng)

在實(shí)際生產(chǎn)中，32%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）堿液經(jīng)過(guò)32%堿泵從蒸發(fā)器的頂部送入蒸發(fā)器（自控閥調(diào)節(jié)流量），在I效降膜蒸發(fā)器內(nèi)與二次蒸汽換熱，堿液在這個(gè)過(guò)程中被濃縮至36%堿（通過(guò)此蒸發(fā)器的過(guò)程中，物料側(cè)在真空下運(yùn)行），36%堿液由堿液泵送到入預(yù)熱器預(yù)熱后，送入Ⅱ效降膜蒸發(fā)器繼續(xù)濃縮至42%堿（通過(guò)此蒸發(fā)器的過(guò)程中，物料側(cè)在真空下運(yùn)行），42%堿液由堿液泵送入堿預(yù)熱器后，進(jìn)入Ⅲ效降膜蒸發(fā)器繼續(xù)濃縮到45.0%～52.0%。Ⅲ效降膜蒸發(fā)器生產(chǎn)的45%～52%液堿，根據(jù)銷售需要，部分經(jīng)冷卻器冷卻后45.00℃的成品液堿，送至車間50%堿罐，然后使用50%成品堿泵送至罐區(qū)。具體的三效逆流降膜蒸發(fā)工藝流程如圖1所示。

1.2.2 蒸汽系統(tǒng)

0.65～0.80MPa的蒸汽從Ⅲ效降膜蒸發(fā)器殼程進(jìn)入加熱堿液，冷凝水收集在蒸汽冷凝水槽，經(jīng)過(guò)2臺(tái)換熱器換熱后送至外網(wǎng)制脫鹽水。Ⅲ效蒸發(fā)器堿液蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽作為Ⅱ效蒸發(fā)器的加熱源，冷凝水回收至冷凝水槽。Ⅱ效蒸發(fā)器堿液蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽作為Ⅰ效蒸發(fā)器的加熱源，冷凝水經(jīng)閃蒸罐產(chǎn)生的蒸汽也作為Ⅰ效蒸發(fā)器的加熱源，不能閃蒸的冷凝水回收至冷凝水槽。Ⅰ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽由表面冷卻冷凝。冷卻后產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝液回收至冷凝水槽，由冷凝水泵送出界區(qū)。表面冷卻器內(nèi)不能冷凝的不凝氣由水環(huán)真空泵抽出排空。

2 使用情況及技術(shù)分析

公司2#裝置自2016年9月開(kāi)車至今已運(yùn)行2年多，從生產(chǎn)實(shí)際情況看達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，結(jié)果比較滿意。該裝置有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

2.1 蒸發(fā)強(qiáng)度高

蒸發(fā)器列管經(jīng)過(guò)機(jī)械加工和拋光，表面的幾何精度和光潔度比較高，堿液經(jīng)矩齒狀分布器均勻分布，使湍流層厚度增加，無(wú)斷流現(xiàn)象，列管無(wú)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)比較高因而蒸發(fā)強(qiáng)度大[1]。經(jīng)本裝置使用表明降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)強(qiáng)度平均達(dá)8220kg（水）/h。

2.2 物料停留時(shí)間短，不結(jié)垢

堿液在列管內(nèi)靠自重流下，在流動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行蒸發(fā)，堿液在蒸發(fā)器內(nèi)停留時(shí)間短，可有效抑制堿液在加熱過(guò)程中結(jié)焦與結(jié)構(gòu)。因此在生產(chǎn)中無(wú)需像其他蒸發(fā)器那樣頻繁洗效。本裝置為連續(xù)生產(chǎn)，開(kāi)車2年多從未因蒸發(fā)器故障而停車。

2.3 該裝置操作彈性大

該裝置在生產(chǎn)過(guò)程中用自控閥自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)堿流量，設(shè)定效體出堿溫度，自動(dòng)控制中壓蒸汽流量，實(shí)時(shí)監(jiān)控效體出堿濃度，濃度調(diào)節(jié)范圍廣，堿液濃度可在45%～52%之間調(diào)節(jié)。32%堿液和中壓蒸汽供應(yīng)異常時(shí)，可進(jìn)行自身循環(huán)，避免停車，應(yīng)急操作簡(jiǎn)單。

2.4 能實(shí)現(xiàn)真空條件下蒸發(fā)

降膜蒸發(fā)器采用大氣冷凝器冷卻二次蒸汽，真空泵抽不凝汽，真空度可達(dá)0.09MPa，在此條件下堿液沸點(diǎn)降低，有利于且很容易將32%將濃縮至50%堿。

3 嚴(yán)格要求工藝操作

該裝置在操作過(guò)程中必須嚴(yán)格要求工藝操作，中壓蒸汽壓力在0.65MPa～0.80MPa且壓力穩(wěn)定。壓力變化時(shí)，及時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)堿流量，同時(shí)控制蒸發(fā)器出堿溫度，溫度過(guò)低堿液濃度達(dá)不到指標(biāo)要求;溫度過(guò)高，堿液濃度偏高，增加設(shè)備腐蝕速率。

在燒堿生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝受工藝研發(fā)時(shí)代的科學(xué)技術(shù)限制，其實(shí)際生產(chǎn)水平較低，成本投入較大，且生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量也不能滿足當(dāng)今時(shí)代的要求，因此要對(duì)離子膜蒸發(fā)裝置技術(shù)進(jìn)行科學(xué)的改造，將三效逆流降膜蒸發(fā)工藝技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際中去，切實(shí)提高燒堿的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫勤.50%液體燒堿生產(chǎn)裝置運(yùn)行總結(jié)[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，1997（2）：45-48