烧碱蒸发装置Ⅰ效蒸汽冷凝水的回收

2021-12-31张战卫

氯碱工业 2021年9期

张战卫

(河南神马氯碱发展有限责任公司，河南平顶山 467242)

河南神马氯碱发展有限责任公司(以下简称“神马氯碱”)烧碱生产规模为30万t/a,为两期项目，一期为10万t/a,二期为20万t/a。为进一步调整产品结构，神马氯碱建成了5万t/a三效逆流烧碱蒸发浓缩装置。该装置于2020年2月开始调试生产，蒸汽压力为0.45～0.65 MPa，每天可生产48%(质量分数，下同)浓缩碱约120 t(折100%)。根据生产数据统计，每生产48%的浓缩碱1 t(折100%)，消耗蒸汽约0.54 t，产生Ⅰ效蒸汽冷凝水约0.51 t。经检测分析，Ⅰ效蒸汽冷凝水呈中性，温度80 ℃左右。为节约用水，神马氯碱将Ⅰ效蒸汽冷凝水回用于20万t/a烧碱装置一次盐水系统精制剂纯碱的配制，取得了良好效果。

1 三效逆流蒸发工艺

神马氯碱采用三效逆流管式降膜真空蒸发工艺，将32%(质量分数，下同)的烧碱蒸发浓缩至48%。

三效逆流管式降膜真空蒸发工艺：碱液的流向与加热蒸汽的流向相反，在真空状态下碱液从Ⅲ效蒸发器浓缩后进入Ⅱ效加热器，在Ⅱ效蒸发器浓缩后再进Ⅰ效加热器。碱液从加热器的顶部进入，经过分配器均匀将碱液分配到加热器的上管板，再经过布膜器将碱液均匀分布在加热器的每一根加热管的内表面。沿加热管内壁呈膜状向下流动的碱液被加热管外的蒸汽加热至沸点而产生蒸发，管中心充满的二次蒸汽带动管内壁的液膜高速向下流动，一起进入蒸发器。在蒸发器里，二次蒸汽经上部的除沫器除去液沫后从蒸发器的顶部引出，进入下一效的加热器的管间作加热源。蒸发浓缩后的碱液从蒸发器的底部由碱泵输出进上一效加热器的管内进一步蒸发，加热管内的膜状碱液在高速气流的搅动下出现强烈紊流，这种强烈紊流的膜状蒸发具有很高的换热效率。采用真空装置降低效体内碱液表面的压力，达到增大传热温差，加快蒸发速度的目的。

进入蒸发器碱液流量与蒸汽温度直接影响成膜和膜的厚度，控制好进入蒸发器碱液流量与蒸汽温度，在三效逆流管式降膜真空蒸发过程中至关重要。若碱液流量过小，在降膜蒸发过程中壁面液膜会出现断裂变干，大大降低传热系数；若碱液流量过大而蒸汽温度低，则液体过热度不足，达不到沸腾，不能形成降膜蒸发[1]。

2 Ⅰ效蒸汽冷凝水的回收利用

2.1 Ⅰ效蒸汽冷凝水的产生

压力为0.6 MPa左右、温度为160 ℃左右的蒸汽进入Ⅰ效加热器的管间，加热管内Ⅱ效来的碱液，新蒸汽放出潜热后变成冷凝水进入Ⅰ效冷凝水罐，随着蒸发的连续进行，Ⅰ效蒸汽冷凝水连续产生。目前蒸汽压力为0.45～0.65 MPa，可产Ⅰ效蒸汽冷凝水约2.55 m3/h。

2.2 Ⅰ效蒸汽冷凝水余热利用

Ⅰ效蒸汽冷凝水温度较高，其热能品位也很高,为了回收这部分热能，将Ⅰ效蒸汽冷凝水依次送到Ⅰ效二段预热器和Ⅱ效二段预热器。在Ⅰ效二段预热器里，Ⅰ效蒸汽冷凝水与Ⅱ效出料的低温碱液进行换热，将部分热能转移到Ⅱ效出料的低温碱液；在Ⅱ效二段预热器里，Ⅰ效蒸汽冷凝水与Ⅲ效出料的低温碱液进行换热，将部分热能转移到Ⅲ效出料的低温碱液。将从Ⅱ效二段预热器出来的蒸汽冷凝水送至10万t/a烧碱装置盐水界区废水回收池，随返盐矿淡盐水返回盐矿。Ⅰ效蒸汽冷凝水余热利用流程如图1所示。