蒸發(fā)、固堿工藝改造

劉飛　張林芳

【摘? 要】為了能夠有效幫助我國當前燒堿工業(yè)的相關(guān)制作工藝，伴隨我國經(jīng)濟社會市場的不斷改革變化，在具有針對性的燒堿專業(yè)知識的同時，應(yīng)對其燒堿相關(guān)蒸發(fā)、固堿等熬制工藝提出具有較強的方法策略，同時為了充分滿足當前化學(xué)工藝對相關(guān)燒堿生產(chǎn)規(guī)模擴大的需要，在原燒堿的相關(guān)制造工藝基礎(chǔ)上進行有效性改造，利用瑞士博特提供的雙效降膜蒸發(fā)工藝進行固堿相關(guān)工藝，并且相對達到了一定預(yù)期效果。

【關(guān)鍵詞】燒堿工業(yè);原燒堿;蒸發(fā);固堿;工藝改造

引言

對于原燒堿的蒸發(fā)工序，其主要的任務(wù)是將其對應(yīng)存在的離子膜，通過當前的電解工序送來的含有30%液堿蒸發(fā)濃縮成的質(zhì)量分數(shù)為45%、72%的液堿。而根據(jù)當前我國對燒堿的相關(guān)市場需求，隨著當前燒堿生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，針對當前原燒堿的對應(yīng)熬制工作以及對應(yīng)蒸發(fā)裝置的相關(guān)燒堿熬制生產(chǎn)工藝，面對相關(guān)生產(chǎn)活動受到嚴重制約的情況，對其蒸發(fā)、固堿方法進行了對應(yīng)改造。因此，本次主要采用瑞士博特提供的雙效降膜蒸發(fā)工藝對其固堿工藝進行一定改造，以此有效提升蒸發(fā)、固堿工作的相關(guān)工藝效率。

一、關(guān)于蒸發(fā)生產(chǎn)原理

針對當前的蒸發(fā)生產(chǎn)工藝，其來自電解工序32%的燒堿溶液，是通過蒸發(fā)濃縮生產(chǎn)為50%燒堿溶液和98.5%固體燒堿。采用的是博特瑞姆斯化工技術(shù)（北京）有限公司的三效逆流降膜蒸發(fā)工藝，Ⅲ效降膜蒸發(fā)器用中壓蒸汽直接加熱，Ⅱ效降膜蒸發(fā)器用Ⅲ效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次汽為加熱源，Ⅰ效降膜蒸發(fā)器用Ⅱ效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次汽為加熱源，并在真空狀態(tài)下進行生產(chǎn)。

（一）膜式蒸發(fā)器基本原理

膜式蒸發(fā)器的基本采用原理，即對應(yīng)在降膜蒸發(fā)的過程中，當液體的加熱面上有足夠的熱流強度或壁面溫度超過液體溫度一定值時，在液體和加熱面之間會產(chǎn)生一層極薄的液層（滯流熱邊界層）從而形成溫差。此極薄的液層（膜）受熱發(fā)生相變，吸收潛熱而蒸發(fā)，這樣管內(nèi)液體不必全部達到飽和溫度，就在加熱面上產(chǎn)生氣泡而沸騰。這時氣泡的過熱度超過從膜內(nèi)傳熱的溫差，所以蒸發(fā)完全是在膜表面進行的，這種沸騰叫表面沸騰。

而在降膜蒸發(fā)濃縮過程中，由于形成二次蒸汽的流速很高，將液體拉成一層薄膜，流動速度很快，因此環(huán)狀流中有一個高速的蒸汽中心和一個流體環(huán)，氣液界面上受到高流速的蒸汽干擾，紊流程度劇烈，使壁面的傳熱機理由飽和泡核沸騰給熱轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^液膜的強制對流的給熱。此時給熱系數(shù)很高，熱量的傳遞方式也變?yōu)橥ㄟ^薄膜液層在液膜表面產(chǎn)生強烈的蒸發(fā)，因此又稱為薄膜蒸發(fā)。這時通常在液膜內(nèi)不再有氣泡產(chǎn)生，熱量主要是通過液膜的導(dǎo)熱和液膜表面的蒸發(fā)進行傳熱。

除此之外，在膜式蒸發(fā)過程中需要控制好堿液流量，堿液流量過小，在降膜蒸發(fā)過程中，出現(xiàn)壁面液膜的斷裂變干現(xiàn)象，另外堿液中夾帶的雜質(zhì)也容易析出黏附在管壁上形成污垢，影響傳熱效果，如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象，使給熱系數(shù)大大下降。堿液流量太大，而加熱源的溫度低，造成液體過熱度不足，達不到沸騰，不能形成降膜蒸發(fā)的現(xiàn)象。因此進入蒸發(fā)器堿液流量的大小和加熱源的溫度，直接影響成膜及膜的厚度，所以控制好進入蒸發(fā)器中液體的流量及加熱源的溫度，在膜式蒸發(fā)中是至關(guān)重要的。

二、關(guān)于瑞士博特提供的雙效降膜蒸發(fā)工藝

（一）雙效降膜蒸發(fā)工藝原理

在蒸發(fā)固堿的過程中，對于固堿裝置的選取，主要采用的是瑞士博特提供的雙效降膜蒸發(fā)工藝，使堿液與加熱源的傳熱過程在薄膜狀態(tài)下進行。具體原理為50%的液堿在進入預(yù)濃縮器后通過最終濃縮器所產(chǎn)生的蒸汽加熱進行一次降膜蒸發(fā)，濃度達到61%，然后再由泵打入最終濃縮器利用高溫熔鹽加熱再進行一次降膜蒸發(fā)濃度達到98.6%，98.6%的熔融堿進入閃蒸罐閃蒸為99%的熔融堿，最后進入片堿機冷卻切片制為片堿。（作為堿加熱介質(zhì)的熔鹽是由燃煤熔鹽爐持續(xù)加熱保持為溫度基本恒定的高溫熔鹽）

（二）雙效降膜蒸發(fā)工藝流程

1、堿液工藝流程

將 50%堿液由蒸發(fā)二期送入預(yù)濃縮器（EV-2101）濃縮至61%后，由60%堿泵（P-2101）送入最終濃縮器（EV-2301），用高溫熔鹽加熱濃縮至98.2%。最終濃縮器內(nèi)產(chǎn)生的濃縮堿經(jīng)過閃蒸罐（EV-2311）濃縮至98.6%熔融堿，堿液通過自重進入分配器（V-2312）送入片堿機（F-3111/3121），經(jīng)片堿機轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動掛堿后，用循環(huán)水冷卻轉(zhuǎn)鼓上的堿，經(jīng)刮刀制片后進入料倉落入半自動包裝機內(nèi)，包裝后經(jīng)過人工碼垛機碼垛，用叉車送往成品倉庫，碼垛儲存。從包裝系統(tǒng)產(chǎn)生的堿粉塵等雜質(zhì)經(jīng)除塵系統(tǒng)除去。

2、蒸汽及冷凝水工藝流程

對于蒸汽以及對應(yīng)冷凝水的工藝處理，即最終濃縮器（EV-2301）產(chǎn)生的二次蒸汽（1.2bar）直接進入預(yù)濃縮器（EV-2101），用于將堿液從50%濃縮至61%，最終濃縮器（EV-2301）產(chǎn)生的二次蒸汽作為預(yù)濃縮器（EV-2101）的熱源。與此同時，預(yù)濃縮器（EV-2101）產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)表面冷凝器（C-7301）冷凝后和預(yù)濃縮器（EV-2101）產(chǎn)生的工藝冷凝液一同進入工藝冷凝水槽（T-7301），預(yù)濃縮器（EV-2101）熱源二次蒸汽經(jīng)換熱交換后，剩余蒸汽經(jīng)表面冷凝器（C-7302）冷凝后同樣進入蒸汽冷凝液儲槽（T-7301）。然后由蒸汽冷凝液泵（P-7301）將冷凝液送至界區(qū)外，其中一部分用于糖液裝置罐配置5%的糖液使用。未被冷凝的蒸汽及濃縮過程中產(chǎn)生的不凝性氣體通過真空泵（P-7302）抽吸放空，以保證預(yù)濃縮器（EV-2101）堿液液面保持真空，以降低堿液沸點，加快蒸發(fā)速度。

3、熔鹽工藝流程

原始開車時，將熔鹽一次性投入熔鹽儲槽（T-6101），用高壓蒸汽融化，然后用熔鹽泵（P-6101）送至熔鹽加熱爐（H-6101）加熱，加熱溫度達到430±3℃后送往最終濃縮器（EV-2301）。部分熔鹽通過熔鹽泵（P-6101）輸送到閃蒸罐（EV-2311）、堿液分配罐（V-2312）和98.6%熔融堿下堿管道作為其伴熱使用后自流回到熔鹽儲槽（T-6101）。再由熔鹽泵送到熔鹽爐進行加熱，循環(huán)往復(fù)。

4、制片冷卻水工藝流程

制片冷卻水工藝處理則是將來自公用工程的純水引進片堿機冷卻水槽（T-3101），由冷水泵（P-3101）送入板式換熱器（HE-3101），用循環(huán)水冷卻至34℃后進入片堿機，對轉(zhuǎn)鼓上的堿膜進行冷卻，冷卻后的冷卻水（溫度：42℃）回到片堿機冷卻水槽（T-3101），閉路循環(huán)使用。

5、制片尾氣工藝流程

對于其相關(guān)工程的片尾氣工藝處理，則是將片堿機和包裝機所產(chǎn)生的帶堿塵的尾氣，在粉塵抽氣機（BL-4101）的作用下，進入尾氣洗滌罐（S-4101），與洗滌罐中的生產(chǎn)水混合接觸，從而達到洗滌的目的，洗滌水到一定程度后排入廢水地溝，流入廢水池（T-8220），未被吸收的尾氣粉塵抽氣機（BL-4101）抽吸排空。

三、總結(jié)

通過一系列的改造工作，利用瑞士博特提供的雙效降膜蒸發(fā)工藝進行燒堿原液的蒸發(fā)、固堿工作，通過其改造工藝有效提高當前的生產(chǎn)能力，并且充分有效地解決對應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量問題，提高我國對堿生產(chǎn)能力的利用程度，以此加快燒堿相關(guān)流程工藝的發(fā)展與進步。

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