二效顺流蒸发装置运行工艺简述论文

湖北省宜昌市兴发集团兴瑞公司氯碱分厂原有电解法产碱装置, 为满足市场需求, 后续投资建设了二效顺流蒸发装置生产48%烧碱, 生产能力为15万t/a。该装置于2009年6月试车成功。

1工序主要任务

将浓度为32%的离子膜碱液蒸发浓缩, 成为浓度高达48%左右的烧碱, 48%烧碱送往成品碱罐区。

2蒸发原理

蒸发是采用加热的方法, 使溶液中的溶剂在沸腾状态下部分汽化, 并将其移除的一种工艺过程。被蒸发溶液通常是由不挥发的溶质和具有挥发性的溶剂所组成, 因此蒸发即是溶液溶剂与溶质分离的过程。蒸发的基本形式是加热买菜用的热源通常均为饱和水蒸气, 也可称加热蒸汽或生蒸汽。由于被蒸发的溶液多为水溶液, 在蒸发过程中汽化出的也为水蒸气, 因此能区分两种蒸汽, 将从溶液中正发出的蒸汽称为二次蒸汽。

3烧碱蒸发工艺流程

本工序采用一组二效顺流蒸发流程。来自电解槽阴极室的电解碱液进入32%碱液贮槽, 由进料泵输送往蒸发系统。进料碱液在预热器内先与来自一效蒸发器的蒸汽冷凝液换热, 以回收部分热量, 同事提高进料碱液的温度至90℃, 然后进入一效蒸发器。在一效蒸发器中, 热源低压蒸汽直接进入加热室, 与循环的碱液换热, 以不断蒸发液碱, 蒸汽压力控制在0.60MPa。换热后的低压蒸汽经气液分离器分出冷凝液, 随后与一效蒸发产生的二次蒸汽汇集, 进二效蒸发器作为加热热源。该蒸发实际上是减压操作, 且二效蒸发器内压力低于一效, 所以一效内已初步浓缩的碱液无须用另外的泵, 即可顺压降方向流入二效蒸发器继续蒸发。二效蒸发器循环管底部汇出部分浓缩碱液, 经二效蒸发器循环泵, 送往成品碱液贮槽或回二效蒸发器继续蒸发浓缩。蒸发器顶部和底部分别安装又压力计与温度计, 测出汽液两相压力与碱液温度后, 发送信号至温度差控制仪表 (TDC) , 即利用一定环境压力下, 碱液温度与其上方的饱和水蒸气温度之差来检测碱液浓度。当碱液浓度达到要求时, 温差控制仪发送信号给出料阀, 即可打开阀门将浓缩碱液送往48%碱液贮槽。

一效蒸发器内汽化的二次蒸汽, 由一效顶部出料, 进二效蒸发器作为热源, 来自一效的碱液进入二效蒸发器后, 因压降而瞬间自然闪蒸, 再度产生二次蒸汽, 蒸汽经过两次利用后, 由二效蒸发器产生的二次蒸汽经过二效蒸发器的碱捕沫器分离碱液后, 进入喷射冷凝器与循环上水直接接触冷凝, 经喷射冷凝器排到水封槽, 以此在喷射器入口处形成真空, 真空度控制在≥0.075MPa。

各效蒸发器设液位控制器, 与各效碱液入口阀门联锁。例如:当二效液位超标时, 液位计发送信号至进料阀, 阀门开度调小, 甚至关闭, 停止蒸发器内液位上升趋势, 直到出料碱液量足够, 液位降到控制限以下;而当一效液位过高时, 液位计发送信号至控制阀, 打开阀门将碱液循环回32%碱液贮槽T6001, 直到一效内液位恢复到正常水平。

停车时, 48%碱液出口管阀门关闭, 管内积留碱液返回32%碱液贮槽。

4烧碱蒸发主要工艺控制指标

5主要工艺设备

5.1碱液蒸发器

由加热室、蒸发室、循环管组成。从蒸发室锥形底部滴落的料液, 通过循环管不断送入加热室, 然后进入蒸发室蒸发。由于是顺流进料, 蒸发器内的料液依靠重度差循环。

I效、Ⅱ效蒸发器的加热室结构、换热面积、材质一样。管板采用Ni6与16MnR爆炸复合, 管子与管板的连接采用强度胀加密封焊。蒸汽入口采用环形通道, 蒸汽沿整个圆周可以均匀进入加热室, 降低了气体在管束中的线速度, 大大降低了进口的局部阻力。环形通道实际还起到膨胀节的作用。加热室管间设置折流板, 使蒸汽与管子沿垂直方向循环流动, 这样, 蒸汽就可深入加热室, 在横截面上均匀分布, 以此提高传热效率。

两台蒸发器中主要物料为烧碱, 且内部温度较高, 腐蚀性极强, 除了蒸发器顶部 (气相部分) 采用不锈钢以外, 其余接触材料全为镍材。

I效蒸发器:￠2800×15325, 加热室换热面积F=220m2

Ⅱ效蒸发器:￠3000×16345, 加热室换热面积F=220m2

5.2蒸汽喷射冷凝器

工作原理:冷却水从顶部进入, 通过淋水板时, 形成雨状水滴和瀑布状水帘, 与自上而下的蒸汽接触, 将其冷凝成水。蒸汽被冷凝后, 体积急剧缩小, 例如在表压-0.0884MPa条件下, 每立方米蒸汽冷凝成水后体积只有7.24×10-5m3, 缩小13800 倍。由此获得一定的真空度。冷却水和蒸汽水汇合后进入气压管, 并通过水封槽排出, 未能冷凝的气体, 经气液分离后, 用真空泵抽出放空。

6烧碱蒸发操作方法

6.1开车前准备工作 (含首次开车前的准备工作)

(1) 检查工序内仪表、设备、电气及公用工程等是否已准备就绪。 (2) 首次开车或长期停车后开车, 还应检查管道等是否有泄漏 (。3) 32%碱液贮槽中液位已达开车要求。

6.2正常开车步骤

(1) 打开低压蒸汽管网进料阀门, 向两组并联蒸发器的第Ⅰ效通加热蒸汽。

(2) 打开含碱循环上水总管进料阀门, 向水气喷射冷凝器内通冷却水, 使各效蒸发器内生成真空。

(3) 启动32%碱液加料泵, 向每组的第Ⅰ效蒸发器通碱液;关闭末效蒸发器碱液出口阀门, 开启每组Ⅰ效、Ⅱ效之间的碱液阀门。

(4) 监控各组末效蒸发器的温差计, 并在末效底部的取样分析碱浓度, 两种数据对照, 检查末效出口碱液浓度。若碱液浓度已合格 (达到50%左右) , 即可打开末效碱液出口阀门, 冷却后去50%碱贮槽;若碱浓度未合格, 保持出口碱液阀门关闭, 继续在加热室和循环管内循环蒸发。

(5) 监控各效蒸发器液位计, 若各组末效液位超标, 调小末效碱液进料阀门开度, 甚至关闭, 相应若Ⅰ效蒸发器液位过高, 打开Ⅰ效碱液返回32%碱液贮槽的回流阀门, 使多余碱液返回32%碱液贮槽, 以此控制各效蒸发器内碱液液位正常。

6.3正常生产期操作

(1) 监控各组末效蒸发器温差计, 并取样分析末效碱液浓度, 对照两组数据, 保持出口碱液浓度在控制范围。

(2) 监控各效蒸发器内液位, 调节方法如前所述由末效顶端蒸汽出口管压力计监控真空度。若真空度过低 (即绝对压力过高) , 调大含碱循环上水进料阀门开度;反之, 调小阀门开度。

6.4正常停车步骤

(1) 停止32%碱液输送泵。

(2) 关闭50%碱液冷却器入口阀门, 打开各效底部阀门, 启动Ⅱ效蒸发器循环泵, 打开50%碱液出料管返回32%碱液贮槽的回流管道阀门, 将蒸发器内残留碱液送回32%碱液贮槽。

(3) 关闭低压蒸汽、循环上水进料阀门。

6.5紧急停车步骤

(同正常停车步骤)

6.6短期停车期间的管理

通工业水冲洗蒸发器, 由各效蒸发器底部排放回收。

6.7长期停车后的开车步骤

(同首次开车步骤)

6.8长期停车期间的管理

设备、管道、仪表等检修;保温材料检查, 如需要, 更换新保温材料。

7结语

综上所述在烧碱蒸发工艺流程中, 根据烧碱的特性, 理论与实际生产相结合, 合理确定生产工艺, 并确定各效的操作浓度, 合理分配各效生产力, 按能量品味不同, 充分利用回收, 以达到安全稳定生产, 节能降耗的目的。

摘要：二效烧碱蒸发工艺过程, 并对该工艺及主要设备的设计要点及操作方法进行简要分析。

关键词：二效顺流蒸发,蒸发器,分离器,材质

参考文献

[1] 吴德康, 付长伟, 潘鹏.隔膜法烧碱蒸发技术改造[J].氯碱工业, 2007, (10) :23-24.

[2] 张守特.三效逆流降膜蒸发工艺生产50%烧碱的探讨[J].天津化工, 2010, 24 (6) :45-47.