三效逆流降膜蒸發(fā)裝置試運(yùn)行總結(jié)

時(shí)杰

（青島海晶化工集團(tuán)有限公司,山東 青島 266042）

三效逆流降膜蒸發(fā)裝置試運(yùn)行總結(jié)

時(shí)杰

（青島海晶化工集團(tuán)有限公司,山東 青島 266042）

介紹了青島海晶化工集團(tuán)有限公司三效逆流降膜蒸發(fā)裝置的工藝流程、特點(diǎn)、試運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施。

燒堿；蒸發(fā)；三效逆流降膜工藝；試運(yùn)行

青島海晶化工集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“海晶化工”）于2010年啟動(dòng)搬遷。搬遷前，老廠區(qū)堿蒸發(fā)裝置分別采用賽特的雙效順流蒸發(fā)裝置和博特的雙效逆流蒸發(fā)裝置。搬遷后，引進(jìn)了瑞士博特公司的三效逆流降膜蒸發(fā)工藝。2015年12月，堿蒸發(fā)裝置進(jìn)行試運(yùn)行，后因碼頭開放許可影響，于當(dāng)年12月底停車。試運(yùn)行期間，該裝置運(yùn)行情況良好，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到要求。下面對(duì)該堿蒸發(fā)裝置調(diào)試和試運(yùn)行情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

1 裝置簡(jiǎn)介及特點(diǎn)

1.1 裝置簡(jiǎn)介

海晶化工三效逆流蒸發(fā)裝置用于將32%淡堿蒸發(fā)濃縮成50%燒堿，生產(chǎn)能力為25萬(wàn)t/a（折百堿），該裝置由下列部分組成。

（1）降膜蒸發(fā)器。以“一次流過(guò)”模式運(yùn)行的降膜蒸發(fā)器和二次蒸汽分離器為一體式設(shè)計(jì)。蒸發(fā)器配有完全自控的再循環(huán)管線，使裝置在低負(fù)荷下可以運(yùn)轉(zhuǎn)。各個(gè)蒸發(fā)器的頂部裝有流量表（此表控制到蒸發(fā)器的最小流量）、再循環(huán)管線和自控閥門，以保證蒸發(fā)器在給定的工作范圍內(nèi)最適當(dāng)?shù)哪ず穸取?/p>

第一級(jí)降膜蒸發(fā)器，使用來(lái)自第二級(jí)蒸發(fā)器的二次蒸汽加熱；第二級(jí)降膜蒸發(fā)器，使用來(lái)自第三級(jí)蒸發(fā)器的二次蒸汽加熱；第三級(jí)降膜蒸發(fā)器使用中壓生蒸汽加熱。

（2）冷凝系統(tǒng)用于真空二次蒸汽和二次蒸汽冷凝液收集/循環(huán)單元。

（3）換熱器用于預(yù)熱各級(jí)蒸發(fā)器之間的燒堿，以降低蒸汽消耗。

（4）儀表和控制系統(tǒng)用于工藝裝置自動(dòng)運(yùn)行。

1.2 裝置特點(diǎn)

與老廠區(qū)雙效蒸發(fā)工藝相比，該三效逆流降膜蒸發(fā)裝置由于更加充分地利用了生蒸汽冷凝液、50%堿液以及系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽的熱量，能耗低、蒸汽利用率高、設(shè)備能力大，更加節(jié)能。

（1）三效逆流降膜蒸發(fā)系統(tǒng)充分利用了生蒸汽的熱量和三效蒸發(fā)器所生產(chǎn)的50%堿溶液的溫度，并且兩次利用了系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽的熱量。

（2）三效蒸發(fā)器的蒸汽冷凝液用于加熱一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器生產(chǎn)的37%、42%的堿，充分利用了冷凝液的熱能。

（3）三效產(chǎn)出的高溫50%堿用于預(yù)熱一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器生產(chǎn)的37%、42%的堿，這樣，預(yù)熱完畢后50%的堿溫度可以達(dá)到70℃左右，充分利用了高溫堿的熱能，同時(shí)，可以減少冷卻器的冷卻水的使用量，降低了冷卻水的運(yùn)行成本。

（4）三效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽作為二效蒸發(fā)器的加熱源，二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽作為一效蒸發(fā)器的加熱熱源，做到了熱能的有效利用。

2 工藝流程介紹

32%的NaOH溶液被送入第一級(jí)蒸發(fā)器，EV-1101降膜蒸發(fā)器物料測(cè)的壓力是負(fù)壓。液堿一次流過(guò)的過(guò)程中，被蒸發(fā)至37%。產(chǎn)生的二次蒸汽通過(guò)D-1101管道被送至C-7101表面冷凝器。在表面冷凝器中，二次蒸汽被冷卻水間接冷凝，惰性氣體被P-7102水環(huán)真空泵抽出。

通過(guò)泵P-1101將37%液堿從第一級(jí)蒸發(fā)器底部排出，液堿流過(guò)HE-1511和HE-1521換熱器。流經(jīng)換熱器時(shí)，37%液堿被加熱。

液堿在一次流過(guò)第二級(jí)蒸發(fā)器EV-1201時(shí)，物料側(cè)的壓力是負(fù)壓，堿液被濃縮至42%。此處產(chǎn)生的二次蒸汽用于加熱第一級(jí)蒸發(fā)器。

通過(guò)泵P-1201將42%液堿從第二級(jí)蒸發(fā)器底部排出，然后流過(guò)板式換熱器HE-1515/管殼式換熱器HE-1541和HE-1551。流經(jīng)這些換熱器的過(guò)程中，42%液堿被50%的熱堿和蒸汽冷凝液加熱。

在一次流過(guò)第三級(jí)蒸發(fā)器，降膜蒸發(fā)器EV-1301，產(chǎn)品側(cè)是在壓力狀態(tài)下，液堿被濃縮至50%。此處產(chǎn)生的二次蒸汽用于加熱第二級(jí)蒸發(fā)器。

第三級(jí)蒸發(fā)器是通過(guò)生蒸汽來(lái)加熱的。生蒸汽冷凝液和從EV-1301蒸發(fā)器出來(lái)的50%液堿預(yù)熱預(yù)濃縮液堿。

通過(guò)堿泵P-1301將50%液堿從EV-1301蒸發(fā)器底部排出，流過(guò)HE-1541，HE-1515，HE-1511，自HE-1531冷卻器后流出界區(qū)。流經(jīng)HE-1531水冷換熱器時(shí)，產(chǎn)品溫度降至45℃。

二次蒸汽冷凝液被收集在T-7101罐內(nèi)，泵P-7101將冷凝液排出裝置，排出的冷凝液溫度在65°C左右，三效逆流蒸發(fā)裝置流程示意圖見圖1。

圖1 三效逆流蒸發(fā)裝置流程圖

3 運(yùn)行情況

3.1 主要工藝指標(biāo)控制情況

試運(yùn)行期間主要運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1。

因下游VCM裝置未開車，離子膜電解沒有全部運(yùn)行，因此蒸發(fā)裝置未滿負(fù)荷運(yùn)行，而且淡堿溫度較低（設(shè)計(jì)溫度78℃），蒸汽管網(wǎng)壓力波動(dòng)較大，因此噸堿汽耗較高。隨著裝置負(fù)荷逐漸提高，蒸汽壓力達(dá)到1 MPa設(shè)計(jì)壓力，噸堿汽耗會(huì)大幅降低。

表1 試運(yùn)行期間主要數(shù)據(jù)表

3.2 運(yùn)行期間出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施

在開車期間，T7101冷凝液收集槽液位高高聯(lián)鎖成品堿流量控制閥FV1531關(guān)，三效蒸發(fā)器溫度控制閥TV1302關(guān)，后發(fā)現(xiàn)是由于T7101中的冷凝液被真空泵抽入C7101表面冷凝器，降低真空泵入口真空度后，C7101中的冷凝液回流進(jìn)入T7101中，導(dǎo)致液位迅速上升。

按照設(shè)計(jì)T7101中的冷凝液不會(huì)被吸入C7101中，實(shí)際情況是，大量的冷凝液進(jìn)入C7101。檢查發(fā)現(xiàn)，D1202蒸汽閃蒸罐冷凝液管和EV1101冷凝液管配管錯(cuò)誤，現(xiàn)場(chǎng)配管插入液面以下，實(shí)際應(yīng)該液面以上。這樣就會(huì)導(dǎo)致T7101形成不了真空，而當(dāng)時(shí)T7101對(duì)空管打開，罐內(nèi)壓力為大氣壓，T7101到表面冷凝器的高度大約為9 m，真空泵入口真空度-93 kPa，T7101內(nèi)的冷凝液被吸入。

將D1202蒸汽閃蒸管冷凝液管和EV1101冷凝液管進(jìn)入T7101的內(nèi)插管割掉后恢復(fù)正常。

4 對(duì)原工藝設(shè)計(jì)的改進(jìn)

該三效逆流降膜蒸發(fā)裝置一、二、三效堿泵為國(guó)外泵廠商配套，機(jī)封水壓力要求6 kg，而海晶化工無(wú)離子水供應(yīng)壓力無(wú)法滿足該泵機(jī)封水壓力要求。

對(duì)此，該蒸發(fā)裝置供貨商的建議讓所有泵在密閉的密封水系統(tǒng)中運(yùn)行。密封水入口位于罐T-XXXX，然后由泵P-XXXX將密封水送入堿泵中壓力為0.6 MPa。然后密封水流經(jīng)板式換熱器HE-XXXX回到罐中。此方案需要一個(gè)額外的罐、泵和板式換熱器。

考慮到額外增加的設(shè)備投資，且由于該三效逆流蒸發(fā)裝置設(shè)計(jì)非常緊湊，現(xiàn)場(chǎng)空間有限，增加1個(gè)罐、泵和換熱器會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)更加擁擠，不利于日常操作和檢修，決定采用以下方案。二次蒸汽冷凝液作為泵機(jī)封水，提高P7101的揚(yáng)程，使其出口壓力達(dá)到0.6 MPa，同時(shí)，P7101出口管線加一支路，增加1臺(tái)板式換熱器，二次蒸汽冷凝液經(jīng)換熱器換熱后作為機(jī)封水送入堿泵。

此方案利用了二次蒸汽冷凝液作為機(jī)封水，節(jié)約了無(wú)離子水，而且相比與供貨商的方案，減少了1個(gè)罐和1臺(tái)泵，只需增加1臺(tái)板式換熱器，減少了設(shè)備投資，而且現(xiàn)場(chǎng)空間也不至于太緊湊。由于二次蒸汽冷凝液含堿過(guò)量可能會(huì)對(duì)機(jī)封壽命造成影響，海晶化工定期對(duì)二次蒸汽冷凝液的含堿進(jìn)行檢測(cè)，防止堿含量超標(biāo)。

5 經(jīng)濟(jì)效益

雖然三效逆流蒸發(fā)工藝一次性投資費(fèi)用更高，但是由于熱量利用更加合理，因此汽耗更低，綜合考慮，比雙效工藝經(jīng)濟(jì)效益更高。海晶化工老廠區(qū)雙效逆流降膜蒸發(fā)工藝生產(chǎn)1 t50%液堿需要蒸汽0.78 t/t折百堿，搬遷后采用的三效逆流降膜蒸發(fā)技術(shù)每生產(chǎn)1 t50%液堿需要蒸汽0.504 t/t折百堿，噸堿汽耗相比之下可節(jié)約0.28 t/t折百堿。

按照25萬(wàn)t/a（折百堿），蒸汽價(jià)格按照200元/t計(jì)，三效逆流降膜蒸發(fā)裝置比雙效逆流蒸發(fā)裝置每年可節(jié)約成本為0.28×25×200=1 400（萬(wàn)元）。由此可見，雖然三效逆流降膜蒸發(fā)工藝裝置購(gòu)置費(fèi)用成本較高，但是運(yùn)行成本更低，經(jīng)濟(jì)效益更大。

6 結(jié)語(yǔ)

海晶化工三效逆流裝置工藝控制簡(jiǎn)單、能耗低、生產(chǎn)能力大。在試運(yùn)行期間，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到要求，是一種比較先進(jìn)的蒸發(fā)技術(shù)。

Testrunning summary ofthree-effectcountercurrentfalling film evaporator

SHIJie

（Qingdao Haijing Chemical Group Co.,Ltd.,Qingdao 266042 China）

∶This paper introduces the process and characteristics ofthe three effectcountercurrentfalling film evaporation device of Qingdao Haijing Chemical Group Co.,Ltd，as well as the running situation，problems and solutions during the testrunning.

∶caustic soda；evaporation；three-effectcountercurrentfalling film process；testrunning

TQ114.26+8

：B

：1009－1785(2017)04-0006-03

2016-05-20