三效逆流降膜蒸發工藝運行分析

王瀟　任勇強

摘 要：本文詳細介紹了三效逆流降膜蒸發工藝原理及其優點，操作中的重點工藝要求進行了說明，保證了系統長、滿、優運行。

關鍵詞：三效逆流降膜蒸發;技術分析;操作要求

新疆圣雄氯堿有限公司燒堿蒸發裝置采用三效逆流降膜蒸發工藝，具有傳熱系數大、熱利用率高、蒸發強度大、易操作等優點。

1 三效逆流降膜蒸發離子膜技術的簡介

1.1 三效逆流降膜蒸發原理

三效逆流降膜蒸發工藝使堿液從降膜蒸發器，頂端經過分配器后進入蒸發器管程，呈現出均勻的液膜狀沿著加熱管向下方流動，并且和殼程內蒸汽進行對流和傳熱。加熱后的堿液在重力作用下流入蒸發器底部的氣液分離室，氣液分離室為負壓，堿液沸點降低，沸騰蒸發，濃縮后的堿液從蒸發器底部排出，蒸發產生的二次蒸汽作為下一個蒸發器的加熱源。堿液進入到蒸發器管程后，堿液沿著管壁成膜狀向下流動。在實際生產中，進堿量達到最低限度值時，向下流動的液膜會出現破裂現象，膜狀的堿液會變成細流狀且容易出現干壁區域，使得換熱的面積越來越小，堿液的水分不能充分蒸發，堿液的濃度達不到產生需求。設備的安裝垂直度變化較大也會影響堿液成膜，堿液在管程形成“偏流”。因此，在生產中要嚴格把控蒸發器進堿量和設備的安裝垂度，實時監控堿液濃度的實際變化。

1.2 三效逆流降膜蒸發工藝流程

1.2.1 堿系統

在實際生產中，32%（質量分數，下同）堿液經過32%堿泵從蒸發器的頂部送入蒸發器（自控閥調節流量），在I效降膜蒸發器內與二次蒸汽換熱，堿液在這個過程中被濃縮至36%堿（通過此蒸發器的過程中，物料側在真空下運行），36%堿液由堿液泵送到入預熱器預熱后，送入Ⅱ效降膜蒸發器繼續濃縮至42%堿（通過此蒸發器的過程中，物料側在真空下運行），42%堿液由堿液泵送入堿預熱器后，進入Ⅲ效降膜蒸發器繼續濃縮到45.0%～52.0%。Ⅲ效降膜蒸發器生產的45%～52%液堿，根據銷售需要，部分經冷卻器冷卻后45.00℃的成品液堿，送至車間50%堿罐，然后使用50%成品堿泵送至罐區。具體的三效逆流降膜蒸發工藝流程如圖1所示。

1.2.2 蒸汽系統

0.65～0.80MPa的蒸汽從Ⅲ效降膜蒸發器殼程進入加熱堿液，冷凝水收集在蒸汽冷凝水槽，經過2臺換熱器換熱后送至外網制脫鹽水。Ⅲ效蒸發器堿液蒸發產生的二次蒸汽作為Ⅱ效蒸發器的加熱源，冷凝水回收至冷凝水槽。Ⅱ效蒸發器堿液蒸發產生的二次蒸汽作為Ⅰ效蒸發器的加熱源，冷凝水經閃蒸罐產生的蒸汽也作為Ⅰ效蒸發器的加熱源，不能閃蒸的冷凝水回收至冷凝水槽。Ⅰ效降膜蒸發器產生的二次蒸汽由表面冷卻冷凝。冷卻后產生的二次蒸汽冷凝液回收至冷凝水槽，由冷凝水泵送出界區。表面冷卻器內不能冷凝的不凝氣由水環真空泵抽出排空。

2 使用情況及技術分析

公司2#裝置自2016年9月開車至今已運行2年多，從生產實際情況看達到了設計的要求，結果比較滿意。該裝置有如下幾個特點：

2.1 蒸發強度高

蒸發器列管經過機械加工和拋光，表面的幾何精度和光潔度比較高，堿液經矩齒狀分布器均勻分布，使湍流層厚度增加，無斷流現象，列管無結構傳熱系數比較高因而蒸發強度大[1]。經本裝置使用表明降膜蒸發器蒸發強度平均達8220kg（水）/h。

2.2 物料停留時間短，不結垢

堿液在列管內靠自重流下，在流動過程中進行蒸發，堿液在蒸發器內停留時間短，可有效抑制堿液在加熱過程中結焦與結構。因此在生產中無需像其他蒸發器那樣頻繁洗效。本裝置為連續生產，開車2年多從未因蒸發器故障而停車。

2.3 該裝置操作彈性大

該裝置在生產過程中用自控閥自動調節系統進堿流量，設定效體出堿溫度，自動控制中壓蒸汽流量，實時監控效體出堿濃度，濃度調節范圍廣，堿液濃度可在45%～52%之間調節。32%堿液和中壓蒸汽供應異常時，可進行自身循環，避免停車，應急操作簡單。

2.4 能實現真空條件下蒸發

降膜蒸發器采用大氣冷凝器冷卻二次蒸汽，真空泵抽不凝汽，真空度可達0.09MPa，在此條件下堿液沸點降低，有利于且很容易將32%將濃縮至50%堿。

3 嚴格要求工藝操作

該裝置在操作過程中必須嚴格要求工藝操作，中壓蒸汽壓力在0.65MPa～0.80MPa且壓力穩定。壓力變化時，及時調節進堿流量，同時控制蒸發器出堿溫度，溫度過低堿液濃度達不到指標要求;溫度過高，堿液濃度偏高，增加設備腐蝕速率。

在燒堿生產中，傳統的生產工藝受工藝研發時代的科學技術限制，其實際生產水平較低，成本投入較大，且生產的產品質量也不能滿足當今時代的要求，因此要對離子膜蒸發裝置技術進行科學的改造，將三效逆流降膜蒸發工藝技術應用到實際中去，切實提高燒堿的生產質量和效率。

參考文獻：

[1]孫勤.50%液體燒堿生產裝置運行總結[J].化工生產與技術，1997（2）：45-48