離子膜蒸發(fā)工序蒸汽冷凝水回收再利用

張守特，趙軍軍，劉立勤

(天津大沽化工股份有限公司 天津300455)

離子膜蒸發(fā)工序蒸汽冷凝水回收再利用

張守特，趙軍軍，劉立勤

(天津大沽化工股份有限公司 天津300455)

燒堿濃縮的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的冷凝水，主要作為涼水塔的補(bǔ)充水和機(jī)泵冷卻水。由于冷凝水溫度較高，其回收再利用前需要進(jìn)行冷卻，造成熱量的浪費(fèi)。介紹了離子膜蒸發(fā)系統(tǒng)含堿冷凝水循環(huán)再利用的改造措施，提出將不同溫度的冷凝水分開(kāi)，將溫度高的部分送至化鹽工序，不僅能將熱量充分利用起來(lái)，還可以節(jié)約大量生產(chǎn)用水。

蒸發(fā) 二次蒸汽冷凝水 余熱 余能 再利用

0 引 言

天津大沽化工股份有限公司氯堿分廠離子膜電解工序電解槽產(chǎn)出的燒堿(NaOH)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 32%，需要將其濃縮至 50%。在燒堿濃縮的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含微量堿的冷凝水，俗稱含堿冷凝水，現(xiàn)主要有兩個(gè)用途：①?zèng)鏊难a(bǔ)充水；②機(jī)泵冷卻。由于冷凝水溫度較高，作為補(bǔ)充水及冷卻水使用，還需經(jīng)過(guò)冷卻，造成熱量的浪費(fèi)。如果將不同溫度的冷凝水分開(kāi)，將溫度高的部分送至化鹽工序，不僅能將熱量充分利用起來(lái)，還可以節(jié)約大量生產(chǎn)用水。

1 蒸發(fā)裝置簡(jiǎn)介

蒸發(fā)裝置包括雙效逆流降膜蒸發(fā)和三效逆流降膜蒸發(fā)兩種。雙效逆流蒸發(fā)裝置生產(chǎn)能力為40萬(wàn)t/a，主要設(shè)備包括一效、二效 2個(gè)降膜蒸發(fā)器、3個(gè)板式換熱器和1個(gè)表面冷凝器，蒸發(fā)器殼體采用鎳或不銹鋼材質(zhì)，板式換熱器換熱片均為鎳材質(zhì)，表面冷凝器殼體列管均采用不銹鋼材質(zhì)。

三效逆流蒸發(fā)裝置生產(chǎn)能力為12萬(wàn)t/a，主要設(shè)備包括一效、二效、三效3個(gè)降膜蒸發(fā)器，2個(gè)列管式換熱器，3個(gè)板式換熱器和 1個(gè)表面冷凝器，蒸發(fā)器殼體采用鎳或不銹鋼材質(zhì)，板式換熱器換熱片均為鎳材質(zhì)，表面冷凝器殼體及列管均采用不銹鋼材質(zhì)。

2 蒸發(fā)工藝流程

2.1 雙效逆流蒸發(fā)工藝

32%燒堿溶液依次通過(guò)二效蒸發(fā)器、一效蒸發(fā)器兩次蒸發(fā)濃縮后，濃度提升至 50%，經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻至45,℃送入成品燒堿貯罐。

生蒸汽首先進(jìn)入一效蒸發(fā)器給堿液加熱，產(chǎn)生的冷凝水回收至電站，一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入二效蒸發(fā)器給堿液加熱，產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入冷凝水罐中，二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入表面冷凝器冷凝后進(jìn)入表面冷凝器中(見(jiàn)圖1)。

2.2 三效逆流蒸發(fā)工藝

32%燒堿溶液依次通過(guò)三效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器、一效蒸發(fā)器 3次蒸發(fā)濃縮后，濃度提升至 50%，經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻至45,℃送入成品燒堿貯罐。

生蒸汽首先進(jìn)入一效蒸發(fā)器給堿液加熱，產(chǎn)生的冷凝水回收至電站，一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入二效蒸發(fā)器為堿液加熱，產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入冷凝水罐中，二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入三效蒸發(fā)器為堿液加熱，產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入冷凝水罐中，三效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入表面冷凝器冷凝后進(jìn)入表面冷凝器中(見(jiàn)圖2)。

圖1 雙效逆流降膜蒸發(fā)工藝Fig.1 Flow chart of double-effect countercurrent falling film evaporation

圖2 三效逆流蒸發(fā)工藝Fig.2 Flow chart of triple-effect countercurrent falling film evaporation

2.3 離子膜化鹽工藝

來(lái)自離子膜電解工序的淡鹽水、經(jīng)除硝系統(tǒng)去除硫酸根后的淡鹽水、來(lái)自板框壓濾機(jī)的濾液、工業(yè)水、再生系統(tǒng)回收鹽水等雜水，均進(jìn)入配水桶，此外還需補(bǔ)充部分井水。上述各部分水在配水桶中混合后，鹽水流至配水加熱罐，經(jīng)蒸汽加熱至控制溫度，作為化鹽水由化鹽桶給料泵送入化鹽罐，溶解原鹽后得到飽和粗鹽水。

3 蒸發(fā)裝置產(chǎn)生的冷凝水分析

3.1 冷凝水水量計(jì)算

3.1.1 雙效逆流蒸發(fā)工藝

雙效逆流蒸發(fā)裝置生產(chǎn)能力為40萬(wàn)t/a，設(shè)計(jì)運(yùn)行 8,000,h/a。

年蒸發(fā)量：

小時(shí)蒸發(fā)量：

其中一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器蒸發(fā)量各占1/2，二效蒸發(fā)器冷凝水量：

表面冷凝器冷凝水量：

3.1.2 三效逆流蒸發(fā)工藝

三效逆流蒸發(fā)裝置生產(chǎn)能力為12萬(wàn)t/a，設(shè)計(jì)運(yùn)行 8,000,h/a。

年蒸發(fā)量：

小時(shí)蒸發(fā)量：

其中一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器、三效蒸發(fā)器蒸發(fā)量各占1/3，二效蒸發(fā)器冷凝水量：

三效蒸發(fā)器冷凝水量：

表面冷凝器冷凝水量：

冷凝水總量：

3.2 冷凝水溫度測(cè)量

為了解蒸發(fā)器冷凝水、表面冷凝器冷凝水、含堿冷凝水罐冷凝水的溫度，進(jìn)行了多次跟蹤測(cè)量，測(cè)量采用量程為200,℃的水銀溫度計(jì)，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1、2。

3.3 冷凝水熱量分析

從測(cè)量數(shù)據(jù)可以看出，二效、三效冷凝水溫度較高，而表面冷凝器冷凝水溫度較低，如果能夠?qū)⒄舭l(fā)器冷凝水與表面冷凝器冷凝水分開(kāi)利用，可以最大限度地利用冷凝水所含熱量?？紤]到蒸發(fā)工序循環(huán)水池補(bǔ)水及機(jī)泵用水，將三效蒸發(fā)器及表面冷凝器冷凝水回到蒸發(fā)工序中，二效蒸發(fā)器冷凝水收集后送至化鹽工序。

表1 雙效逆流蒸發(fā)工藝Tab.1 Double-effect countercurrent falling film evaporation

表2 三效逆流蒸發(fā)工藝Tab.2 Triple-effect countercurrent falling film evaporation

3.3.1 二效蒸發(fā)器冷凝水混合總量：

綜上所述，當(dāng)時(shí)的社會(huì)意識(shí)形態(tài)和程小青本人的詩(shī)學(xué)形態(tài)對(duì)于西方事物的態(tài)度都是認(rèn)可的，并希望借助西方的先進(jìn)文化和思想來(lái)改變舊中國(guó)。受這兩種因素的影響，程小青在翻譯偵探小說(shuō)這一新文學(xué)樣式時(shí)，分別采用了異化翻譯和歸化翻譯的策略；但在使用兩種策略時(shí)，譯者的側(cè)重點(diǎn)不同，有著不同的原因。

二效蒸發(fā)器冷凝水混合后溫度：

通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)混合后水溫在70.6～78.6,℃，完全符合化鹽需要的水溫。

3.3.2 三效蒸發(fā)器及表面冷凝器冷凝水混合總量：

三效蒸發(fā)器及表面冷凝器冷凝水混合后溫度：

通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)混合后水溫在42.0～50.5,℃，溫度下降10,℃。

4 蒸發(fā)裝置冷凝水原使用情況

蒸發(fā)器冷凝水及表面冷凝器冷凝水全部回收至含堿冷凝水罐中，經(jīng)過(guò)海河水冷卻后，一部分作為補(bǔ)充水進(jìn)入循環(huán)水池中，另一部分作為機(jī)泵冷卻水。

4.1 循環(huán)水池補(bǔ)水水量計(jì)算

由于進(jìn)入循環(huán)水池的水沒(méi)有流量計(jì)量，只有循環(huán)水池液位測(cè)量，所以通過(guò)測(cè)量水池液位變化，然后計(jì)算一定時(shí)間內(nèi)較少的體積計(jì)算循環(huán)水蒸發(fā)量。

循環(huán)水池尺寸：L＝32,m，W＝18.2,m，H＝4,m。

在生產(chǎn)正常時(shí)，停止向循環(huán)水池補(bǔ)水，一小時(shí)循環(huán)水池液位降低了1.76%，較少的體積為：

故循環(huán)水池每小時(shí)蒸發(fā)量在 41,t，即每小時(shí)需補(bǔ)充水 41,t。

4.2 機(jī)泵冷卻水水量計(jì)算

降膜蒸發(fā)堿泵及水泵 48臺(tái)，均為一開(kāi)一備，以24臺(tái)計(jì)算，每臺(tái)機(jī)泵冷卻水以0.3,m3/h計(jì)算，共需要冷卻水：

5 蒸發(fā)裝置冷凝水改造實(shí)施方法及經(jīng)濟(jì)效益

5.1 改造實(shí)施方法

將二效蒸發(fā)器冷凝水收集后送至化鹽工序配水桶；三效蒸發(fā)器及表面冷凝器冷凝水仍回收至含堿冷凝水罐中，作為循環(huán)水池補(bǔ)水及機(jī)泵冷卻水使用。為節(jié)約資金，充分利用現(xiàn)有設(shè)備資源。

熱水罐 V-02、2#熱水泵供蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部用水：降膜表面冷凝器下水及降膜三效蒸發(fā)器冷凝水首先進(jìn)入含堿冷凝水罐中，通過(guò)冷凝水泵一部分進(jìn)入循環(huán)水回水管路上，最后進(jìn)入涼水塔循環(huán)水池；另一部分直接進(jìn)入熱水罐 V-02，通過(guò) 2#熱水泵送入螺旋板式換熱器冷卻后進(jìn)入V-03中，再經(jīng)3#水泵送往各機(jī)泵作為機(jī)泵冷卻水使用；機(jī)泵冷卻水進(jìn)入 1#、2#、3#水池，2#、3#水池通過(guò)立泵打入 1#池，然后再進(jìn)入熱水罐V-02重復(fù)使用。工藝流程見(jiàn)圖3。

圖3 冷凝水工藝流程Fig.3 Flow of condensate water process

5.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

5.2.1 假設(shè)二效蒸發(fā)器冷凝水全部送至電解化鹽，則年輸送水量：M=33.75×8000=2.7×105t ，每噸水以7.8元計(jì)算，可節(jié)約水的費(fèi)用：

5.2.2 化鹽工序所需水溫為 65,℃，二效蒸發(fā)器冷凝水溫度在 70.6～78.6,℃，考慮到輸送過(guò)程中溫度損失，基本滿足化鹽需要。假設(shè)用蒸汽加熱，加熱方式采用直接接觸式換熱，根據(jù)熱量衡算，加熱前后的焓值相同(忽略熱損失)，列等式如下：

共計(jì)需要蒸汽：

每噸蒸汽以125元計(jì)算，可節(jié)約費(fèi)用：

5.2.3 冷凝水中含有少量的 NaOH，pH值在 10左右，鹽水處理過(guò)程中，可以減少 NaOH 的加入量，亦可節(jié)約一定的費(fèi)用。

5.2.4 改造后需多開(kāi)一臺(tái)熱水泵，熱水泵功率22,kW，則：

每年增加電耗：

每年增加電費(fèi)：

5.2.5 改造所需管道及閥門(mén)利用隔膜蒸發(fā)系統(tǒng)停用的管道閥門(mén)，不需額外增加費(fèi)用；改造后只需要對(duì)增加的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，費(fèi)用很少。

綜上，每年可節(jié)約費(fèi)用：

6 結(jié) 語(yǔ)

節(jié)能減排降耗已成為氯堿企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，本文介紹的含堿冷凝水的利用方法在節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)利用方面有著深遠(yuǎn)的意義。該方法實(shí)現(xiàn)了含堿冷凝水的循環(huán)使用，使含堿冷凝水的熱量得到了有效應(yīng)用，既減少了蒸汽用量，又減少了井水的使用量，同時(shí)還減少了污水排放量，大大降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

Recycling and Reusing of Steam Condensate in the Ionic Membrane Evaporation Process

ZHANG Shoute，ZHAO Junjun，LIU Liqin
(Tianjin Dagu Chemical Co.，Ltd.，Tianjin 300455，China)

A great deal of condensate will be produced during the process of alkali consolidation. The liquid is mainly used as make-up water for cooling tower and as cooling water for pump. Because of the high temperature，before its recycling and reusing，the condensate needs to be cooled，which causes a waste of heat. This paper introduced reformation measures of recycling and reusing of alkali-containing condensate in the ionic membrane evaporation system and proposed a solution of condensate separation based on different temperatures to deliver higher temperature liquid to the salt dissolving process. This will not only make full use of surplus heat，but only save a great many of process water.

evaporation；secondary steam condensate；waste heat；surplus energy；recycling

TQ420.9

A

1006-8945(2014)10-0104-04

2014-09-09