20萬t/a離子膜燒堿蒸發(fā)裝置運(yùn)行概況

唐宇來

（廣西柳化氯堿有限公司，廣西 柳州 545600）

廣西柳化氯堿股份有限公司（以下簡稱“柳化氯堿”）引進(jìn)一套意大利SET公司三效逆流降膜蒸發(fā)裝置生產(chǎn)50%堿，設(shè)計能力為20萬t/a折百堿，工藝流程設(shè)計為全自動控制。

1 三效逆流降膜蒸發(fā)原理

堿液從降膜換熱器頂部經(jīng)分配器進(jìn)入降膜管，以均勻的液膜狀沿加熱管的內(nèi)壁向下流動，并與管外的蒸汽進(jìn)行對流傳熱。堿液很快被加熱至沸點(diǎn)而沸騰，水分被蒸發(fā)并產(chǎn)生二次蒸汽，堿液被濃縮，濃縮液與二次蒸汽一起向下流動，從換熱器的底部流入蒸發(fā)罐。濃縮液從分離器的底部排出，二次蒸汽經(jīng)高效絲網(wǎng)除沫器由蒸發(fā)罐頂部排出。

2 三效逆流降膜蒸發(fā)工藝

2.1 工藝流程

三效逆流降膜蒸發(fā)工藝流程圖見圖1。

2.2 工藝流程簡述

2.2.1 堿液流程

從電解工序送來的32%堿液進(jìn)入32%燒堿液緩沖罐（T-8301），利用 32%堿輸送泵（P-8305）輸送（或從電解工序送來的32%堿液）進(jìn)入三效換熱器（E-8303），堿液經(jīng)三效蒸發(fā)罐（D-8303）在真空下蒸發(fā)濃縮至36%，用36%堿液泵（P-8303）輸送經(jīng)過預(yù)熱器E-8307、E-8308，分別用50%熱堿和中壓蒸氣冷凝液加熱后進(jìn)入二效換熱器（E-8302），堿液在二效蒸發(fā)罐（D8302）蒸發(fā)濃縮至42%，再用42%堿泵（P-8302）輸送經(jīng)過預(yù)熱器E-8305、E-8306，分別和一效產(chǎn)出的50%堿液和一效蒸汽冷凝液罐（D-8305）出來的蒸汽冷凝液換熱后進(jìn)入一效換熱器（E-8301），堿液在一效蒸發(fā)罐（D-8301）蒸發(fā)濃縮至50%。然后用50%堿泵（P-8301）通過堿預(yù)熱器（E-8305、E-8308）降溫冷卻，最后則通過成品堿冷卻器（E-8309）用循環(huán)水冷卻至45℃，分析合格則通過BF18A手動閥送往液體灌區(qū)50%堿儲槽出售，如分析不合格則通過BF18B手動閥返回32%堿緩沖槽。

2.2.2 蒸汽及純冷凝液流程

界區(qū)外送來的中壓過熱蒸汽（0.7～1.0 MPa、180～300℃）先通過 J-8301用減溫減壓泵（P-8307）送來的純水消除過熱變?yōu)轱柡驼羝筮M(jìn)入一效換熱器（E-8301）殼程，用于將加熱42%堿液，在此將潛熱傳給管程中流下的堿液后冷凝，冷凝水進(jìn)入蒸汽冷凝水罐（D-8305），出來后進(jìn)入堿預(yù)熱器（E-8306）、（E-8307） 分別和進(jìn)入一效的 42%NaOH、進(jìn)入二效的36%NaOH換熱后送往界區(qū)外。

圖1 三效逆流降膜蒸發(fā)工藝流程圖

2.2.3 工藝蒸汽及冷凝液流程

由一效蒸發(fā)罐（D-8301）產(chǎn)生的二次蒸汽（從堿液中蒸發(fā)出來）先通過J-8302用工藝?yán)淠茫≒-8304）送來的工藝水消除過熱變?yōu)轱柡驼羝筮M(jìn)入二效換熱器（E-8302）殼程，作為將堿液從36%濃縮至42%的加熱蒸汽，冷凝水被送至三效換熱器（E-8303）殼程。

由二效蒸發(fā)罐（D-8302）產(chǎn)生的二次蒸汽先通過J-8303用工藝?yán)淠茫≒-8304）送來的工藝水消除過熱變?yōu)轱柡驼羝筮M(jìn)入三效換熱器（E-8303）殼程，作為將堿液從32%濃縮至36%的加熱蒸汽，冷凝水被送至三效換熱器（E-8303）殼程；冷凝水被送至工藝?yán)淠汗蓿―-8304）。

由三效蒸發(fā)罐（D-8303）產(chǎn)生的二次蒸汽（有些廠家又叫三次蒸汽），經(jīng)過表面冷凝器（E-8304，用循環(huán)水冷卻）冷凝，冷凝后的冷凝液進(jìn)入工藝?yán)淠汗蓿―-8304），然后用工藝?yán)淠茫≒-8304）輸送，一部分用于清洗一、二、三效蒸發(fā)罐及二次蒸汽增濕，另一部送往分界區(qū)外。

2.2.4 真空系統(tǒng)

二效和三效是真空負(fù)壓操作的。不凝氣是在冷凝器E-8304中與水蒸氣分離，液環(huán)真空泵K-8301A/S從冷凝器中抽出這些不凝氣，所排出的水排放至地溝，不凝氣則排入大氣中。

3 降膜蒸發(fā)器介紹

降膜蒸發(fā)器分為降膜換熱器與蒸發(fā)罐兩部分，堿液從換熱器上部進(jìn)入列管后呈膜狀下降，與管壁外逆流的蒸汽熱交換。濃堿從蒸發(fā)罐底部排出，二次蒸汽經(jīng)絲網(wǎng)除沫器分離后排出；蒸汽冷凝液從換熱器底部排出。

（1）設(shè)備質(zhì)量

意大利SET公司一、二效逆流降膜蒸發(fā)換熱器管程均采用Ni200材質(zhì)，一效換熱器殼程采用ASTM516Gr60材質(zhì)，二效換熱器殼程采用304L材質(zhì)，三效換熱器管程采用00Cr19Ni10材質(zhì)，殼程采用00Cr17Ni14Mo2材質(zhì)，使用7年未發(fā)現(xiàn)有泄漏情況。降膜蒸發(fā)換熱器耐腐蝕能力強(qiáng)，換熱器管壁較薄，因而傳熱系數(shù)較高。

（2）設(shè)備安裝

降膜蒸發(fā)器的垂直度應(yīng)控制在2 mm以內(nèi)，避免因安裝不水平而導(dǎo)致液體分布不均勻。

（3）專利設(shè)計

通過流量控制，在進(jìn)料區(qū)保持一定液位。在加熱室上部有獨(dú)特設(shè)計的液體分布器。液體經(jīng)過擋“封頭”后，由外向內(nèi)，經(jīng)每根分布器中央及四側(cè)的小矩形“進(jìn)液窗”進(jìn)入列管，保證料液均勻，避免偏流、干壁情況，分布器可拆下檢修。

（4）設(shè)備操作

生產(chǎn)過程中產(chǎn)量不能低于設(shè)計負(fù)荷的50%，若過低應(yīng)保持堿液部分回流來彌補(bǔ)均勻化不足，避免因堿液分布不均而導(dǎo)致列管偏流或干壁。

（5）高效絲網(wǎng)除沫器

高效絲網(wǎng)除沫器由5 mm厚鎳絲網(wǎng)折疊80層加工而成，具有很大的自由體積和表面積，有助于氣液分離。并采用DCS嚴(yán)格控制各效蒸發(fā)罐液位，從而保證二次蒸汽含堿量為0.001%～0.002%。

4 日常操作要點(diǎn)及注意事項

（1）系統(tǒng)真空、氣密性檢查。蒸發(fā)系統(tǒng)最重要的是要在密閉系統(tǒng)內(nèi)操作。即使微小的泄漏也會導(dǎo)致各效沸點(diǎn)的升高，從而增加產(chǎn)品過熱的危險性及降低產(chǎn)量。因此，在每一次運(yùn)行前必須做氣密性試驗，方法如下：關(guān)閉32%堿進(jìn)料閥、50%堿出料閥，換熱器上的排氣閥；同時打開冷凝器和成品冷卻器的循環(huán)冷卻水進(jìn)、出口閥，啟動真空泵使真空度達(dá)到規(guī)定范圍（-80～-100 kPa）。然后關(guān)閉真空泵的進(jìn)口閥，在每20 min內(nèi)真空下降不大于-1.33 kPa。系統(tǒng)真空、氣密性檢查合格后，打開32%堿進(jìn)料閥和50%堿出料閥。

（2）檢查P-8301、P-8302泵體絲堵腐蝕情況，絲堵腐蝕1/3要更換，防止開車后出現(xiàn)泄漏噴堿事故。

（3）通蒸汽前，管道要預(yù)熱并排除管道內(nèi)冷凝水，防止發(fā)生水錘管道振動，法蘭泄漏噴蒸汽傷人事故。

（4）開車過程中要調(diào)節(jié)P-8301、P-8302機(jī)封水壓力，使機(jī)封水壓力稍大于泵內(nèi)堿液壓力，防止堿液從機(jī)封滲出使機(jī)封損壞及機(jī)封水帶堿污染環(huán)境。

（5）蒸發(fā)室應(yīng)保持恒定的液位。液位過高時，會增加液柱靜壓頭，引起沸點(diǎn)升高，使有效溫差減小，同時蒸發(fā)量也會減小；液位過低時，蒸發(fā)和閃蒸劇烈，二次蒸汽夾帶堿液量大，使冷凝液帶堿。因此，操作中維持蒸發(fā)室液位穩(wěn)定是降低堿損失，降低汽耗的重要環(huán)節(jié)。

5 運(yùn)行異常情況處理

5.1 蒸發(fā)真空度不足

5.1.1 原因分析

（1）因設(shè)備安裝時使用石棉四氟墊，使用兩年石棉被堿腐蝕開裂，導(dǎo)致墊片不平漏氣，使一、二、三效換熱器頂部封頭大法蘭漏氣。

（2）水環(huán)真空泵機(jī)封泄漏，導(dǎo)致空氣從機(jī)封漏進(jìn)泵內(nèi)使真空泵負(fù)荷加大。

（3）操作人員開進(jìn)冷凝水冷卻器D-8304循環(huán)水量少，導(dǎo)致循環(huán)水溫度高，冷凝汽未能冷凝，使真空泵負(fù)荷增加。

（4）水環(huán)真空泵液環(huán)水量低于100 mm。

5.1.2 處理方法

（1）一、二、三效換熱器頂部封頭大法蘭改用5 mm厚的四氟墊片。使用四年未發(fā)現(xiàn)泄漏。

（2）發(fā)現(xiàn)水環(huán)真空泵機(jī)封泄漏，及時進(jìn)行檢修，把原裝的填料機(jī)封技改成機(jī)械密封，使用三年未發(fā)現(xiàn)泄漏。

（3）加強(qiáng)員工操作培訓(xùn)，增強(qiáng)操作技能。

（4）調(diào)節(jié)水環(huán)真空泵液環(huán)水量不低于100 mm。

5.2 D-8304內(nèi)冷凝水帶堿

5.2.1 原因分析

（1）一、二、三效蒸發(fā)罐液位計不準(zhǔn)，操作人員判斷錯誤，如：蒸發(fā)罐內(nèi)實(shí)際液位有60%，主控液位顯示只有30%，操作人員還是按正常30%液位操作，堿液液位接近鎳網(wǎng)除沫器，導(dǎo)致一、二、三效蒸發(fā)罐內(nèi)鎳網(wǎng)除沫器不同程度破損，使二次蒸汽及冷凝水帶堿（pH＞12）。

（2）系統(tǒng)真空度超過指標(biāo)。

5.2.2 處理方法

（1）應(yīng)每年對各效液位計進(jìn)行校準(zhǔn)；取冷凝水樣分析，發(fā)現(xiàn)冷凝水帶堿應(yīng)及時查找原因，檢查系統(tǒng)真空度，系統(tǒng)有無泄漏，效體液位是否準(zhǔn)確，除沫器鎳網(wǎng)有無漏洞。

（2）調(diào)節(jié)真空度在-93～-95 kPa運(yùn)行。

5.3 冬天天氣溫度低于15℃，系統(tǒng)停車50%堿管容易堵塞

5.3.1 原因分析

（1）50%堿在溫度低于15℃時容易結(jié)晶；

（2）50%堿管管道蒸汽拌熱管損壞不通，不能正常給堿管拌熱，導(dǎo)致50%堿液在管道內(nèi)結(jié)晶堵塞。

5.3.2 處理方法

（1）冬天要保證蒸汽拌熱管運(yùn)行良好；

（2）如蒸汽拌熱管損壞，系統(tǒng)停車后，根據(jù)50%堿管長度、管徑，計算管道容積，用P-8301向50%堿管內(nèi)泵入當(dāng)量體積濃度低于30%的稀堿液。

6 結(jié)語

為使裝置穩(wěn)定安全運(yùn)行，還應(yīng)從以下幾方面改進(jìn)。

（1）穩(wěn)定蒸汽壓力，保證成品堿濃度。

（2）嚴(yán)格控制各項指標(biāo)，保證蒸發(fā)罐液位不超過絲網(wǎng)除沫器，延長除沫器使用壽命。

（3）選用質(zhì)量較好的板式換熱器墊片，延長板式換熱器使用壽命，降低板式換熱器檢修頻率，降低工人勞動強(qiáng)度及生產(chǎn)成本。

（4）定期檢查分布器及加熱管是否有偏流、干壁及泄漏。

（5）加強(qiáng)員工操作培訓(xùn)，通過集中講解，結(jié)合現(xiàn)場指導(dǎo)的方法，讓上崗員工都能熟練掌握工藝流程、崗位操作法，了解每一個閥門的作用，蒸發(fā)設(shè)備的最佳運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)故障時應(yīng)該怎樣處理等，提高員工的操作技能。