三效逆流降膜蒸发工艺运行分析

2019-10-21王潇任勇强

中国化工贸易·中旬刊 2019年10期

关键词：技术分析

王潇　任勇强

摘要：本文详细介绍了三效逆流降膜蒸发工艺原理及其优点，操作中的重点工艺要求进行了说明，保证了系统长、满、优运行。

关键词：三效逆流降膜蒸发;技术分析;操作要求

新疆圣雄氯碱有限公司烧碱蒸发装置采用三效逆流降膜蒸发工艺，具有传热系数大、热利用率高、蒸发强度大、易操作等优点。

1 三效逆流降膜蒸发离子膜技术的简介

1.1 三效逆流降膜蒸发原理

三效逆流降膜蒸发工艺使碱液从降膜蒸发器，顶端经过分配器后进入蒸发器管程，呈现出均匀的液膜状沿着加热管向下方流动，并且和壳程内蒸汽进行对流和传热。加热后的碱液在重力作用下流入蒸发器底部的气液分离室，气液分离室为负压，碱液沸点降低，沸腾蒸发，浓缩后的碱液从蒸发器底部排出，蒸发产生的二次蒸汽作为下一个蒸发器的加热源。碱液进入到蒸发器管程后，碱液沿着管壁成膜状向下流动。在实际生产中，进碱量达到最低限度值时，向下流动的液膜会出现破裂现象，膜状的碱液会变成细流状且容易出现干壁区域，使得换热的面积越来越小，碱液的水分不能充分蒸发，碱液的浓度达不到产生需求。设备的安装垂直度变化较大也会影响碱液成膜，碱液在管程形成“偏流”。因此，在生产中要严格把控蒸发器进碱量和设备的安装垂度，实时监控碱液浓度的实际变化。

1.2 三效逆流降膜蒸发工艺流程

1.2.1 碱系统

在实际生产中，32%（质量分数，下同）碱液经过32%碱泵从蒸发器的顶部送入蒸发器（自控阀调节流量），在I效降膜蒸发器内与二次蒸汽换热，碱液在这个过程中被浓缩至36%碱（通过此蒸发器的过程中，物料侧在真空下运行），36%碱液由碱液泵送到入预热器预热后，送入Ⅱ效降膜蒸发器继续浓缩至42%碱（通过此蒸发器的过程中，物料側在真空下运行），42%碱液由碱液泵送入碱预热器后，进入Ⅲ效降膜蒸发器继续浓缩到45.0%～52.0%。Ⅲ效降膜蒸发器生产的45%～52%液碱，根据销售需要，部分经冷却器冷却后45.00℃的成品液碱，送至车间50%碱罐，然后使用50%成品碱泵送至罐区。具体的三效逆流降膜蒸发工艺流程如图1所示。

1.2.2 蒸汽系统

0.65～0.80MPa的蒸汽从Ⅲ效降膜蒸发器壳程进入加热碱液，冷凝水收集在蒸汽冷凝水槽，经过2台换热器换热后送至外网制脱盐水。Ⅲ效蒸发器碱液蒸发产生的二次蒸汽作为Ⅱ效蒸发器的加热源，冷凝水回收至冷凝水槽。Ⅱ效蒸发器碱液蒸发产生的二次蒸汽作为Ⅰ效蒸发器的加热源，冷凝水经闪蒸罐产生的蒸汽也作为Ⅰ效蒸发器的加热源，不能闪蒸的冷凝水回收至冷凝水槽。Ⅰ效降膜蒸发器产生的二次蒸汽由表面冷却冷凝。冷却后产生的二次蒸汽冷凝液回收至冷凝水槽，由冷凝水泵送出界区。表面冷却器内不能冷凝的不凝气由水环真空泵抽出排空。

2 使用情况及技术分析

公司2#装置自2016年9月开车至今已运行2年多，从生产实际情况看达到了设计的要求，结果比较满意。该装置有如下几个特点：

2.1 蒸发强度高

蒸发器列管经过机械加工和抛光，表面的几何精度和光洁度比较高，碱液经矩齿状分布器均匀分布，使湍流层厚度增加，无断流现象，列管无结构传热系数比较高因而蒸发强度大[1]。经本装置使用表明降膜蒸发器蒸发强度平均达8220kg（水）/h。

2.2 物料停留时间短，不结垢

碱液在列管内靠自重流下，在流动过程中进行蒸发，碱液在蒸发器内停留时间短，可有效抑制碱液在加热过程中结焦与结构。因此在生产中无需像其他蒸发器那样频繁洗效。本装置为连续生产，开车2年多从未因蒸发器故障而停车。

2.3 该装置操作弹性大

该装置在生产过程中用自控阀自动调节系统进碱流量，设定效体出碱温度，自动控制中压蒸汽流量，实时监控效体出碱浓度，浓度调节范围广，碱液浓度可在45%～52%之间调节。32%碱液和中压蒸汽供应异常时，可进行自身循环，避免停车，应急操作简单。

2.4 能实现真空条件下蒸发

降膜蒸发器采用大气冷凝器冷却二次蒸汽，真空泵抽不凝汽，真空度可达0.09MPa，在此条件下碱液沸点降低，有利于且很容易将32%将浓缩至50%碱。

3 严格要求工艺操作

该装置在操作过程中必须严格要求工艺操作，中压蒸汽压力在0.65MPa～0.80MPa且压力稳定。压力变化时，及时调节进碱流量，同时控制蒸发器出碱温度，温度过低碱液浓度达不到指标要求;温度过高，碱液浓度偏高，增加设备腐蚀速率。