降膜蒸发技术在烧碱蒸发浓缩装置中的应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

降膜蒸发技术在烧碱蒸发浓缩装置中的应用

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：冯斌

[导读] 摘要：关于降膜蒸发技术的应用实践方兴未艾，通过与一些同行交流发现，有的同行对降膜蒸发技术持怀疑态度，而有的同行则对降膜蒸发技术十分推崇。

        新疆华泰重化工有限责任公司
        摘要：关于降膜蒸发技术的应用实践方兴未艾，通过与一些同行交流发现，有的同行对降膜蒸发技术持怀疑态度，而有的同行则对降膜蒸发技术十分推崇。该套装置稳定生产的关键在于工艺指标的控制，设备使用寿命的保证在于自动连锁控制的严格性。为了保证装置的安全稳定运行，须强化每个环节的工艺控制，还要增强安全意识，提高工作人员的技术素质，保证运行设备及备用设备处于完好的状态。
        关键词：降膜蒸发；蒸汽压力；熔盐炉
        膜法电解制碱是世界上工业化生产烧碱当中最先进的工艺方法，具有能耗低、三废污染少、成本低及操作管理方便等优点。副产的氯气和氢气，可以合成盐酸，或深加工氯下游产品如 PVC、有机硅及甲烷氯化物等。烧碱广泛用于造纸、纺织、印染、搪瓷、医药、染料、农药、制革、石油精炼、动植物油脂加工、橡胶、轻工等工业部门，也用于氧化铝的提取和金属制品的加工。
        一、原理
        当液体进入降膜蒸发器中垂直的加热管内时，液体被管外的加热源蒸汽或热载体加热而达到沸腾。在沸腾的流体中，液体和蒸汽两相混合运动，故它是两相流动的沸腾给热过程。在降膜蒸发过程中，当液体的加热面上有足够的热流强度或壁面温度超过液体温度一定值时，在液体和加热面之间产生一层极薄的液层，从而形成温差。此极薄的液层受热发生相变，吸收潜热而蒸发，热量主要通过液膜的导热和液膜表面的蒸发进行传导，因此又称为薄膜蒸发。
        二、蒸汽压力的选择
        降膜蒸发过程中蒸汽压力的选择尤为重要，一般选择中压饱和蒸汽作为碱液蒸发的热源，该公司选用的是双效逆流蒸发工艺，即利用饱和的中压蒸汽蒸发高浓度碱液，碱液中产生的二次蒸汽用来蒸发低浓度碱液，这样充分提高了蒸汽的使用效率。蒸汽的有效利用应注意以下。
        1、蒸汽压力的稳定性。在生产过程中，要求蒸汽的压力稳定，如蒸汽压力波动太大，则效体的液面难以控制，进入Ⅱ效的碱流量不稳定，Ⅱ效中的碱浓度无法控制，浓缩过程中的天然气耗量提高；同时Ⅱ效中产生的二次蒸汽量不稳定，对于Ⅰ效的碱浓度也有很大的影响，故生产过程中蒸汽压力最大波动为 0.1M Pa。
        2、真空度的控制。Ⅱ效产生的二次蒸汽温度较低，为了充分利用二次蒸汽，通过降低液体的沸点，达到蒸发碱液的目的，Ⅰ效选用负压操作。在实际生产过程中，要求真空度越高越好，当然不可能高于 0.1 M Pa，真空度越高，二次蒸汽的利用率越高，在Ⅰ效中碱液的浓度被提升得越高，生蒸汽在Ⅱ效中的消耗越少。
        3、饱和蒸汽与过热蒸汽的选择。在生产过程中应选择饱和蒸汽作为碱液蒸发的热源，因为碱液浓度的提升主要依靠蒸汽的潜热，而过热蒸汽虽然温度较高，但其表热对蒸发的影响并不是很大，相应对蒸发器设备的要求则很高，增加了设备的投入。
        三、影响碱液蒸发的因素
        1、蒸汽压力。蒸汽是碱液蒸发中的主要热源，蒸汽的压力高低对蒸发能力有很大的影响。通常较高的一次蒸汽压力，使系统获得较大的温差，单位时间所传递的热量也相应的增加，因而也使装备具有较大的生产能力。当然，蒸汽压力也不能过高，因为过高的蒸汽压力轻易使加热管内碱液温度上升过高，造成液体的沸腾，形成汽膜，降低了传热系数，反而使装备能力受到影响。同样，蒸汽压力偏低，经过加热器的碱液不能达到需要的温度，减少了单位时间内的蒸发量，使蒸发强度降低。因此，选择适宜的蒸汽压力是保证蒸发强度的重要因素。另外，保持蒸汽的饱和度也是至关重要的。因为，饱和蒸汽冷凝潜热是其可提供的最大热量；再则，保持蒸汽压力的稳定也是保持操作的主要因素之一，因为，加热蒸汽压力的波动，就会使蒸发过程很不稳定，从而直接影响了进出口物料的浓度、温度，甚至影响液面、真空度、产品质量等。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        2、蒸发器的液位控制。在循环蒸发器的蒸发过程中，维持恒定的蒸发器液位是稳定操作的必要条件。因为液位高度变化，会造成静压头的变化，使蒸发过程变的极不稳定，液位高度低，蒸发及闪蒸剧烈，夹带严重，使大气冷凝器下水带碱，甚至跑碱；液位过高，会使蒸发量减小，进加热室的料液温度增高，降低了传热有效温差，另外也降低了循环速度，最终导致蒸发能力下降。因此，稳定液位是提高循环蒸发器蒸发能力，降低碱损失，降低汽耗的重要环节。
        3、真空度。真空度是蒸发过程中生产控制的一个重要的控制指标，它是在现有装置中挖掘，提高蒸发能力的重要途径，也是降低汽耗的重要途径。因为真空度的提高，将使二次蒸汽的饱和温度降低，从而提高了有效温度差，除外，也降低了蒸汽冷凝水的温度，因而也就更充分的利用了热源，使蒸汽消耗降低。真空度的高低与大气冷凝器的下水温度有关，也与二次蒸汽中的不凝气含量有关。所以，提高真空度的途径之一是降低大气冷凝器下水温度，即降低其饱和蒸汽压，但水温过低，耗水量过大，会造成成本升高。一般控制水温在 28 ℃～ 40 ℃。提高真空度的另一途径就是最大限度的排除不凝气体。
        四、装置运行操作及注意事项
        1、熔盐系统的安全运行。熔盐系统的安全运行对整个片碱装置的连续运行非常关键，尤其是熔盐系统的唯一动设备，熔盐泵的日常巡检和维护，一定要严格按照公司的技术文件要求，定期换油，并做好日常巡检记录，记录详实的油温、水温、轴承温度、电机温度等参数，为正确判断泵的运行状况和故障隐患提供第一手资料。一旦熔盐泵运行异常，必须立即停车检查，消除隐患，才能再次投入运行，避免带病运行而造成严重后果。另外，在熔盐系统发生故障需要停车时，必须保证所有熔盐能够顺利地收集到低位熔盐储罐中，防止熔盐在管道中结死，对熔盐阀的操作必须做到在规定的阀位正确开关。这就要求操作人员具有非常熟练的操作技能和应急反应能力。
        2、整个系统运行的开停车次数。烧碱蒸发浓缩的关键设备是最终浓缩器，Be r- trams装置的最终浓缩器采用单管式结构，这种结构对管内的液碱要求非常重要，在运行过程中要防止频繁断碱和低流量运行，查找整套装置影响连续运行的各种因素，一一应对并彻底解决，保证装置不因人为因素造成无谓停车，否则将严重影响最终浓缩器单管的使用寿命。
        3、片碱机的转鼓保护。Bertram s装置的片碱机转鼓采用高纯镍材，这种材质质地较软，容易因操作不当造成转鼓划伤事故。如果片碱机的转鼓因操作失误而造成大面积损坏，将严重影响装置的正常运行。片碱机刮刀调整操作有非常严格的要求，在装置投运前必须对操作人员进行严格的考核培训，方能上岗操作。
        4、包装系统的日常维护。包装系统的运行至关重要，一旦因故障停运，同样影响系统的连续运行。这一环节的主要问题是包装控制元器件的防潮和称量不准，包装系统因片碱吸潮结块须定期冲洗，在冲洗过程中要注意保护好包装控制元器件。耐高浓度碱腐蚀的电气元件很难买到，如果发生腐蚀故障，在没有充足备件的情况下，只能停车维修，应尽量避免。称量不准是包装系统经常发生的故障，首先在停车检修时要校准秤，其次是控制系统的各种参数设置要准确无误，另外就是定期冲洗，因为片碱在输送过程中的吸潮结块是无法避免的。
        目前，受全球经济不景气的影响，氯碱行业也受到了前所未有的巨大冲击。只有在技术改造上下大力气，以降低生产成本，确保装置的安全、平稳长周期运行，才能增加企业抗风险的能力。
        参考文献：
        ［1］王恕清．计算开度法电子膨胀阀供液控制技术研究［J］．制冷与空调，2019，（12）.
        ［2］王恕清，张德超，刘文静．水源热泵机组的优化设计［J］．制冷与空调，2018，（03）．
        ［3］何茂刚，王小飞，张颖．制冷用水平管降膜蒸发器的研究进展及新技术［J］．化工学报，2018.23．