消化吸收國外技術(shù) 實現(xiàn)蒸發(fā)裝置國產(chǎn)化

馬玉蓮，孫占瑞，張景滿，韓 飛，宋智兵

（河北盛華化工有限公司，河北 張家口 075000）

消化吸收國外技術(shù) 實現(xiàn)蒸發(fā)裝置國產(chǎn)化

馬玉蓮，孫占瑞，張景滿，韓 飛，宋智兵

（河北盛華化工有限公司，河北 張家口 075000）

通過引進(jìn)消化吸收瑞士博特的技術(shù)并進(jìn)行工藝優(yōu)化設(shè)計，提出了改造和創(chuàng)新意見，完成了蒸發(fā)裝置的國產(chǎn)化，實現(xiàn)了精細(xì)化管理及水、電、汽的節(jié)約，使生產(chǎn)過程中的廢水、廢氣得到了凈化和回收利用。

國產(chǎn)蒸發(fā)裝置，工藝優(yōu)化，解決方案，凈化；回放

國內(nèi)離子膜生產(chǎn)企業(yè)的蒸發(fā)工序主要引進(jìn)了瑞士Bertrams公司和意大利Set公司以及日本木村的雙效逆流或三效逆流板式蒸發(fā)裝置，有的還引進(jìn)了瑞士AlfaVap三效逆流板式蒸發(fā)裝置。近年來，在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的同時，注重引進(jìn)消化吸收和再創(chuàng)新，使國產(chǎn)蒸發(fā)裝置制造水平很快進(jìn)入國際先進(jìn)行列，并在氯堿企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

河北盛華化工有限公司于2005年首次引進(jìn)了瑞士博特的二效逆流降膜蒸發(fā)裝置，2007年，在引進(jìn)消化吸收博特二效逆流降膜蒸發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上經(jīng)過工藝技術(shù)的再創(chuàng)新形成了一套較為符合實際情況的設(shè)計方案。

1 國產(chǎn)蒸發(fā)裝置的工藝簡介及與博特工藝的對比

32%燒堿溶液加入Ⅰ效降膜蒸發(fā)器中，該蒸發(fā)器的分離器壓力為0.010 7 MPa（絕壓），堿液一次流過該蒸發(fā)器，32%液堿被濃縮至38.9%，Ⅰ效降膜蒸發(fā)器是通過Ⅱ效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽來加熱的。Ⅰ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽在表面冷凝器中產(chǎn)生的冷凝液與Ⅰ效降膜蒸發(fā)器殼側(cè)產(chǎn)生的冷凝液一起收集于二次蒸汽冷凝液罐中，并通過二次蒸汽冷凝液泵打出界區(qū)。

38.9%堿液通過泵從Ⅰ效降膜蒸發(fā)器經(jīng)換熱器打入Ⅱ效降膜蒸發(fā)器中，經(jīng)過2個換熱器后，38.9%堿液由71℃加熱至137.7℃。

Ⅱ效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)品端在常壓下工作，堿液濃度由38.9%濃縮至50%，這個過程由生蒸汽來加熱。

50%堿液從降膜蒸發(fā)器通過泵經(jīng)換熱器排出界區(qū)。50%堿液第一次通過換熱器的時候，堿液從145℃冷卻至約97℃，第二次通過冷卻器，從97℃降至45℃。

在降膜蒸發(fā)器頂部，堿液按如下方式分配，在上部的管板片上，每個蒸發(fā)器列管頂部開有垂直的狹縫，通過這些狹縫，堿液沿管內(nèi)表面均勻地流入管中，在列管內(nèi)壁形成不中斷的膜，堿液離開管束到達(dá)安裝于降膜蒸發(fā)器下部列管板片的蒸發(fā)分離器。

國產(chǎn)蒸發(fā)工藝流程見圖1，博特蒸發(fā)工藝流程見圖2，主要設(shè)備表對比情況見表1。

2 博特工藝中存在的問題及優(yōu)化改造

2.1 博特工藝存在的問題

（1）Ⅰ效蒸汽冷凝液由于有性能良好的堿霧捕沫器，捕集的蒸汽冷凝液含堿量為10×10-6，是良好的工藝軟水，只要降到合適溫度就可作為機(jī)泵密封水使用。

（2）真空泵密封上水采用直接供水，下水直接排放，靠上水閥門來調(diào)節(jié)液環(huán)水位，依靠進(jìn)水壓力判斷供水量，既浪費資源又難以操作控制。真空泵密封水冬季水溫低，真空好；夏季水溫高，真空低，并且有汽蝕現(xiàn)象。

（3）生產(chǎn)能力依據(jù)離子膜工況變化。產(chǎn)量變化時，成品堿板換的冷卻循環(huán)水量不能自動調(diào)節(jié)，浪費能源。

表1 國產(chǎn)化蒸發(fā)裝置與瑞士博特蒸發(fā)裝置主要設(shè)備對比表

2.2 工藝的優(yōu)化改造內(nèi)容

（1）在Ⅰ效蒸汽冷凝液循環(huán)管路上，增加1臺卷板換熱器，通過將Ⅰ效蒸汽冷凝液降溫30℃作為39%及50%堿機(jī)泵密封水使用，多余的水送往涼水塔替代涼水塔一次補水使用。

（2）為真空泵增加大氣補償器、對真空泵密封水管路進(jìn)行改造，自制循環(huán)平衡罐連通進(jìn)水、出水管路，保持真空泵內(nèi)穩(wěn)定的液環(huán)，用少量補水控制水溫，節(jié)約用水。

（3）在成品堿板換前，增加冷卻循環(huán)水自動調(diào)節(jié)閥，控制成品堿溫度，按成品堿溫度調(diào)節(jié)冷卻水量，減少用水量。

另外，為了使生產(chǎn)操作彈性可控，又配備了循環(huán)回流系統(tǒng)，可保證在產(chǎn)能的25%~120%范圍內(nèi)操作，適合多種產(chǎn)能規(guī)模。

該套裝置具有獨特的捕沫器設(shè)計，最大限度地凈化了二次蒸氣含堿。全套工藝采用DCS控制，達(dá)到了安全高效、低耗、環(huán)保的要求。從工藝角度來看，生蒸汽首先進(jìn)入Ⅱ效蒸發(fā)器，與39%液堿換熱后的二次蒸汽進(jìn)入Ⅰ效蒸發(fā)器，生蒸汽冷凝液與Ⅰ效出口的液堿換熱后送回鍋爐；一效內(nèi)產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝液及殘余蒸汽冷凝液 （經(jīng)表面冷凝器冷卻產(chǎn)生）在二次蒸汽冷凝液罐匯合后又經(jīng)卷板換熱器冷卻后送入離子膜涼水塔，作為系統(tǒng)循環(huán)水使用。余熱的充分交換利用使（32%~48%）噸堿耗蒸汽量僅為746 kg。一次蒸氣、二次蒸汽及蒸汽冷凝液的3次熱能利用和蒸汽冷凝液的最終使用，真正實現(xiàn)了零排放目標(biāo)。

3 博特工藝與國產(chǎn)蒸發(fā)裝置的工藝指標(biāo)對比

將真空系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)以及其他工藝設(shè)備優(yōu)化改造后的國產(chǎn)蒸發(fā)裝置系統(tǒng)能耗大幅降低，噸堿耗蒸汽僅為746 kg，循環(huán)冷卻水量僅為430 m3/h，節(jié)能效果顯著，表2為國產(chǎn)蒸發(fā)裝置與博特蒸發(fā)裝置運行數(shù)據(jù)對比表。表3為博特裝置與國產(chǎn)蒸發(fā)裝置技術(shù)指標(biāo)對比表。

4 國產(chǎn)化的效益分析

（1）節(jié)約蒸汽。以7.5萬t/a折百堿的產(chǎn)量，每噸折百堿可節(jié)省蒸汽14 kg，每噸蒸汽成本按85元計算，則每年可節(jié)約 75 000×85×14÷1 000=89 250（元）。

（2）節(jié)約用水。蒸發(fā)裝置每年平均運行時間為8 000h，每年可節(jié)省一次水80000m3，按每噸水2.5元計算，則可節(jié)約20萬元。

綜上所述，國產(chǎn)化裝置較博特裝置每年可多產(chǎn)生約28.9萬元的直接經(jīng)濟(jì)效益。由于蒸發(fā)裝置的國產(chǎn)化，在降低設(shè)備采購成本、設(shè)備維修成本及縮短備品備件供應(yīng)周期等方面，也將取得可觀的收益，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5 存在的問題及相關(guān)建議

（1）蒸發(fā)裝置對設(shè)備加工及安裝要求十分嚴(yán)格。因此，在設(shè)備加工過程中，要求列管的形位公差越小越好，應(yīng)采用ASTM換熱管標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)備安裝過程中，對降膜換熱器的垂直度要求很高，應(yīng)不大于1 mm。在設(shè)備加工過程中，花板孔徑偏差應(yīng)嚴(yán)格控制在（±0.05）mm以內(nèi)。降膜蒸發(fā)裝置的核心是膜的形成與均化，為此，必須對設(shè)備的選材、加工、安裝3個環(huán)節(jié)按標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把關(guān)。另外，在生產(chǎn)過程中若出現(xiàn)低負(fù)荷運行，應(yīng)不低于設(shè)計負(fù)荷的70%，若過低，應(yīng)保持堿液部分回流來彌補均化的不足。

（2）設(shè)備腐蝕是重要問題。在該裝置中，Ⅰ效降膜換熱器、Ⅱ效降膜換熱器、50%熱堿泵腐蝕較為嚴(yán)重，應(yīng)選用Ni材。管道的腐蝕也十分嚴(yán)重，特別是熱堿部分，成品熱堿若使用316L材質(zhì)，其壽命不足2個月，因此，建議新上裝置盡量采用Ni列管、Ni堿泵以避免腐蝕問題。

（3）儀表的維護(hù)是工序穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。該裝置采用DCS控制，具有連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)過料、連續(xù)出料的工藝特點。因此，在自動調(diào)節(jié)閥及雙法蘭差壓變送器的運行周期內(nèi)，要進(jìn)行定期檢查和專人維護(hù)，定期給予更換，同時，建議使用過流元件為Ni材的閥門及膜片為Ni材的差壓變送器，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

（4）堿堿換熱器的使用壽命問題。該設(shè)備無論是39%液堿側(cè)還是50%液堿側(cè)的運行溫度都較高，板片的腐蝕和膠墊老化的速度都很快，從目前的使用情況看，由于膠墊的老化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于板片腐蝕，因它引起的泄漏現(xiàn)象也較為頻繁，因此，亟需提高國產(chǎn)換熱器膠墊的質(zhì)量或建議使用無膠墊的一體式板換。

（5）維持較高和穩(wěn)定的生蒸汽壓力對蒸發(fā)實現(xiàn)高效、節(jié)能的目標(biāo)有重要意義。如果送到工序內(nèi)的生蒸汽壓力經(jīng)常低于0.65MPa，則使噸堿汽耗增加。

（6）成品堿的冷卻不容忽視。濃堿出料溫度要控制在指標(biāo)之內(nèi)，不然會出現(xiàn)黑堿現(xiàn)象。45%～50%液堿在57℃時對碳鋼的腐蝕是38℃時的7倍以上，對不銹鋼也會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的腐蝕。

（7）在資金允許的情況下，設(shè)備的投入盡可能一次到位，生蒸汽管道、Ⅰ效降膜換熱器殼體、表面冷凝器等應(yīng)采用不銹鋼，濃效降膜換熱器列管氣液分離器材質(zhì)應(yīng)選用Ni材。

表2 國產(chǎn)蒸發(fā)裝置與博特蒸發(fā)裝置運行數(shù)據(jù)對比表

表3 博特裝置與國產(chǎn)裝置技術(shù)指標(biāo)對比表

6 結(jié)語

中國大部分氯堿企業(yè)采用雙效逆流降膜工藝生產(chǎn)50%燒堿，因此，新工藝的應(yīng)用以及離子膜法生產(chǎn)50%燒堿蒸發(fā)裝置的國產(chǎn)化具有非常重要的意義。從上述國產(chǎn)裝置的目前運行情況來看，存在的問題如國產(chǎn)鎳材的質(zhì)量、裝置、管路的焊接及安裝質(zhì)量、板式換熱器的質(zhì)量等，都要求要加大相應(yīng)領(lǐng)域的科技投入，提高相關(guān)行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平，力爭造就國際領(lǐng)先的行業(yè)地位，從而振興民族裝備制造業(yè)，更好的為國家發(fā)展和經(jīng)濟(jì)繁榮服務(wù)。

Absorb foreign advanced technology and realize localization of evaporation plant

MA Yu-lian,SUN Zhan-rui,ZHANG Jing-man,HAN Fei,SONG Zhi-bing
(Hebei Shenghua Chemical Co.,Ltd.,Zhangjikou 075000,China)

According to the asbsoption of technology of Bertrams and process optimization design,the innovation were put forward.The evaporation plant localization were finished.Fine management and saving of water,power and gas were realized.The waste water and gas were pured and recylced in production process.

domestic evaporation plant;process optimization;solution;pure;recycle

TQ114.26+8

B

1009－1785(2011)10-0005-04

2011-09-02