燒堿蒸發(fā)裝置Ⅰ效蒸汽冷凝水的回收

張戰(zhàn)衛(wèi)

(河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467242)

河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司(以下簡稱“神馬氯堿”)燒堿生產(chǎn)規(guī)模為30萬t/a,為兩期項(xiàng)目，一期為10萬t/a,二期為20萬t/a。為進(jìn)一步調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，神馬氯堿建成了5萬t/a三效逆流燒堿蒸發(fā)濃縮裝置。該裝置于2020年2月開始調(diào)試生產(chǎn)，蒸汽壓力為0.45～0.65 MPa，每天可生產(chǎn)48%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)濃縮堿約120 t(折100%)。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)48%的濃縮堿1 t(折100%)，消耗蒸汽約0.54 t， 產(chǎn)生Ⅰ效蒸汽冷凝水約0.51 t。經(jīng)檢測(cè)分析，Ⅰ效蒸汽冷凝水呈中性，溫度80 ℃左右。為節(jié)約用水，神馬氯堿將Ⅰ效蒸汽冷凝水回用于20萬t/a燒堿裝置一次鹽水系統(tǒng)精制劑純堿的配制，取得了良好效果。

1 三效逆流蒸發(fā)工藝

神馬氯堿采用三效逆流管式降膜真空蒸發(fā)工藝，將32%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的燒堿蒸發(fā)濃縮至48%。

三效逆流管式降膜真空蒸發(fā)工藝：堿液的流向與加熱蒸汽的流向相反，在真空狀態(tài)下堿液從Ⅲ效蒸發(fā)器濃縮后進(jìn)入Ⅱ效加熱器，在Ⅱ效蒸發(fā)器濃縮后再進(jìn)Ⅰ效加熱器。堿液從加熱器的頂部進(jìn)入，經(jīng)過分配器均勻?qū)A液分配到加熱器的上管板，再經(jīng)過布膜器將堿液均勻分布在加熱器的每一根加熱管的內(nèi)表面。沿加熱管內(nèi)壁呈膜狀向下流動(dòng)的堿液被加熱管外的蒸汽加熱至沸點(diǎn)而產(chǎn)生蒸發(fā)，管中心充滿的二次蒸汽帶動(dòng)管內(nèi)壁的液膜高速向下流動(dòng)，一起進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器里，二次蒸汽經(jīng)上部的除沫器除去液沫后從蒸發(fā)器的頂部引出，進(jìn)入下一效的加熱器的管間作加熱源。蒸發(fā)濃縮后的堿液從蒸發(fā)器的底部由堿泵輸出進(jìn)上一效加熱器的管內(nèi)進(jìn)一步蒸發(fā)，加熱管內(nèi)的膜狀堿液在高速氣流的攪動(dòng)下出現(xiàn)強(qiáng)烈紊流，這種強(qiáng)烈紊流的膜狀蒸發(fā)具有很高的換熱效率。采用真空裝置降低效體內(nèi)堿液表面的壓力，達(dá)到增大傳熱溫差，加快蒸發(fā)速度的目的。

進(jìn)入蒸發(fā)器堿液流量與蒸汽溫度直接影響成膜和膜的厚度，控制好進(jìn)入蒸發(fā)器堿液流量與蒸汽溫度，在三效逆流管式降膜真空蒸發(fā)過程中至關(guān)重要。若堿液流量過小，在降膜蒸發(fā)過程中壁面液膜會(huì)出現(xiàn)斷裂變干，大大降低傳熱系數(shù)；若堿液流量過大而蒸汽溫度低，則液體過熱度不足，達(dá)不到沸騰，不能形成降膜蒸發(fā)[1]。

2 Ⅰ效蒸汽冷凝水的回收利用

2.1 Ⅰ效蒸汽冷凝水的產(chǎn)生

壓力為0.6 MPa左右、溫度為160 ℃左右的蒸汽進(jìn)入Ⅰ效加熱器的管間，加熱管內(nèi)Ⅱ效來的堿液，新蒸汽放出潛熱后變成冷凝水進(jìn)入Ⅰ效冷凝水罐，隨著蒸發(fā)的連續(xù)進(jìn)行，Ⅰ效蒸汽冷凝水連續(xù)產(chǎn)生。目前蒸汽壓力為0.45～0.65 MPa，可產(chǎn)Ⅰ效蒸汽冷凝水約2.55 m3/h。

2.2 Ⅰ效蒸汽冷凝水余熱利用

Ⅰ效蒸汽冷凝水溫度較高，其熱能品位也很高,為了回收這部分熱能，將Ⅰ效蒸汽冷凝水依次送到Ⅰ效二段預(yù)熱器和Ⅱ效二段預(yù)熱器。在Ⅰ效二段預(yù)熱器里，Ⅰ效蒸汽冷凝水與Ⅱ效出料的低溫堿液進(jìn)行換熱，將部分熱能轉(zhuǎn)移到Ⅱ效出料的低溫堿液；在Ⅱ效二段預(yù)熱器里，Ⅰ效蒸汽冷凝水與Ⅲ效出料的低溫堿液進(jìn)行換熱，將部分熱能轉(zhuǎn)移到Ⅲ效出料的低溫堿液。將從Ⅱ效二段預(yù)熱器出來的蒸汽冷凝水送至10萬t/a燒堿裝置鹽水界區(qū)廢水回收池，隨返鹽礦淡鹽水返回鹽礦。Ⅰ效蒸汽冷凝水余熱利用流程如圖1所示。

圖1 Ⅰ效蒸汽冷凝水余熱利用流程示意圖

2.3 Ⅰ效蒸汽冷凝水回收利用

原生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)思路是：Ⅰ效蒸汽冷凝水經(jīng)管道自壓排入10萬t/a燒堿裝置的鹽水回收水池，然后隨淡鹽水返鹽礦。

改造如下：將Ⅰ效蒸汽冷凝水經(jīng)管道自壓輸送，與10萬t/a燒堿裝置的一次精鹽水通過板式換熱器進(jìn)行熱交換(換熱數(shù)據(jù)如表1所示)后，經(jīng)管道自壓輸送至20萬t/a燒堿裝置的鹽水回收水高位槽，用于20萬t/a燒堿裝置的一次鹽水精制劑純堿的配制，以減少純堿配制消耗的原水。Ⅰ效蒸汽冷凝水回收利用流程如圖2所示。

表1數(shù)據(jù)表明，項(xiàng)目實(shí)施后Ⅰ效蒸汽冷凝水經(jīng)與一次精鹽水換熱后溫度穩(wěn)定在55 ℃左右，可滿足一次鹽水精制劑純堿配制用水要求。改造完全實(shí)現(xiàn)了蒸發(fā)裝置Ⅰ效蒸汽冷凝水回收利用，節(jié)約了純堿配制原水的用量，同時(shí)提高部分一次精鹽水溫度，進(jìn)一步推進(jìn)了公司節(jié)能降耗措施。

表1 Ⅰ效蒸汽冷凝水與一次鹽水換熱數(shù)據(jù)

3 Ⅰ效蒸汽冷凝水回收利用效益分析

目前蒸汽壓力穩(wěn)定在0.45～0.65 MPa的條件下，可產(chǎn)Ⅰ效蒸汽冷凝水約2.55 m3/h。20萬t/a燒堿裝置一次鹽水工序的精制劑純堿用水量約2.0 m3/h，完全滿足精制劑純堿配制用水。

圖2 Ⅰ效蒸汽冷凝水回收利用流程示意圖

年運(yùn)行時(shí)間按300天計(jì)，每年節(jié)省純堿配制原水用量：

2.0×24×300×1=14 400(m3)。

原水價(jià)格按0.95元/m3計(jì),Ⅰ效蒸汽冷凝水回收利用效益為：

14 400×0.95=13 680元/a。

同時(shí)，略微提升10萬t/a燒堿裝置的一次鹽水溫度，降低二次鹽水精制的熱能消耗。

4 結(jié)語

節(jié)能降耗已成為化工行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，改造項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了蒸發(fā)系統(tǒng)Ⅰ效蒸汽冷凝水的回收利用，既節(jié)省了一次鹽水精制劑純堿配制用原水，又減少了二次鹽水精制熱能消耗，對(duì)于神馬氯堿推進(jìn)節(jié)能降耗、資源優(yōu)化利用的工作具有重要意義。