燒堿蒸發(fā)裝置運(yùn)行總結(jié)

饒?chǎng)?/p>

(重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶 401221)

重慶市映天輝氯堿化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“重慶映天輝”)為解決原燒堿蒸發(fā)裝置能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題，于2016年進(jìn)行15萬(wàn)t/a燒堿蒸發(fā)項(xiàng)目建設(shè)，于2017年3月正式投產(chǎn)運(yùn)行。

1 工藝流程

1.1 堿液流程

電解工序的32%堿液先進(jìn)入原液堿槽，經(jīng)原液堿槽再送至Ⅲ效蒸發(fā)罐，經(jīng)過(guò)預(yù)閃蒸濃縮后,由循環(huán)堿泵送到Ⅲ效加熱器；由Ⅲ效加熱器底部流出返回Ⅲ效蒸發(fā)罐進(jìn)行再次閃蒸濃縮。

蒸發(fā)濃縮后的堿液由Ⅲ效堿泵送至Ⅱ效加熱器，堿液分別進(jìn)入Ⅱ效一段預(yù)熱器和Ⅱ效二段預(yù)熱器。升溫后的堿液從兩段預(yù)熱器出來(lái)并匯合后進(jìn)入Ⅱ效加熱器，再?gòu)蘑蛐Ъ訜崞鞯撞苛鞒鲞M(jìn)入Ⅱ效蒸發(fā)罐進(jìn)行閃蒸濃縮。

蒸發(fā)濃縮后的堿液由Ⅱ效堿泵送至Ⅰ效加熱器，堿液分別進(jìn)入Ⅰ效一段預(yù)熱器和Ⅰ效二段預(yù)熱器。升溫后的堿液從兩段預(yù)熱器出來(lái)并匯合后進(jìn)入Ⅰ效加熱器，再?gòu)蘑裥Ъ訜崞鞯撞苛鞒鲞M(jìn)入Ⅰ效蒸發(fā)罐進(jìn)行閃蒸濃縮，這時(shí)堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到50%。

50%堿液依次送到Ⅰ效一段預(yù)熱器和Ⅱ效一段預(yù)熱器。在Ⅰ效一段預(yù)熱器里50%堿液和從Ⅱ效蒸發(fā)罐來(lái)的低溫堿液進(jìn)行間接換熱。在Ⅱ效一段預(yù)熱器里50%堿液和從Ⅲ效蒸發(fā)罐來(lái)的低溫堿液進(jìn)行間接換熱。降溫后的50%堿液由Ⅰ效堿泵加壓送到產(chǎn)品冷卻器與循環(huán)冷卻水進(jìn)行間接換熱冷卻，最后送至產(chǎn)品罐區(qū)50%堿儲(chǔ)槽。

1.2 蒸汽及冷凝水流程

Ⅱ效加熱器的二次蒸汽變成冷凝水后流入Ⅱ效冷凝水罐，再送至Ⅲ效加熱器；Ⅲ效加熱器二次蒸汽變成冷凝水后也流入Ⅲ效冷凝水罐。Ⅲ效冷凝水罐的冷凝水用冷凝水泵送至電解系統(tǒng)作為陰極補(bǔ)充水使用。

Ⅲ效蒸發(fā)罐二次蒸汽被真空系統(tǒng)抽吸前先用蒸發(fā)式冷凝器冷卻降溫。

2 蒸發(fā)裝置采用的先進(jìn)技術(shù)

2.1 三效逆流工藝

50%堿蒸發(fā)裝置設(shè)置Ⅰ效、Ⅱ效和Ⅲ效，蒸發(fā)濃縮工藝流程為逆流:即堿液的流向與加熱蒸汽的流向相反，原液堿從Ⅲ效蒸發(fā)器進(jìn)入，經(jīng)Ⅲ效濃縮后進(jìn)入Ⅱ效, 經(jīng)Ⅱ效濃縮后再進(jìn)入Ⅰ效, 經(jīng)Ⅰ效濃縮后質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到50%，可作為產(chǎn)品出售；而加熱蒸汽從Ⅰ效進(jìn)入，Ⅰ效產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入Ⅱ效，Ⅱ效產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入Ⅲ效。逆流工藝的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)堿液濃度增高的同時(shí)堿液的溫度也增高，因此各效黏度相差不至于太大，物料流動(dòng)性好,各效傳熱系數(shù)保持較高的水平。

2.2 原液閃蒸

在三效蒸發(fā)裝置中，來(lái)自電解工序的32%堿液的溫度高于Ⅲ效加熱蒸汽的溫度。如果將32%堿液直接送到Ⅲ效加熱室，則在加熱室的上部是一個(gè)反傳熱的過(guò)程，即加熱室管內(nèi)的堿液加熱了管外的蒸汽，它將嚴(yán)重影響整個(gè)蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)效率。原液閃蒸技術(shù)是將來(lái)自電解工序的32%堿液首先送到Ⅲ效蒸發(fā)罐進(jìn)行預(yù)閃蒸，其溫度降到低于Ⅲ效加熱蒸汽的溫度后，再送到Ⅲ效加熱室管程，這樣，加熱室管內(nèi)的堿液是被管外的蒸汽加熱而得到升溫產(chǎn)生蒸發(fā)，從而大大提高了整個(gè)蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)效率。

2.3 減溫裝置

在蒸發(fā)罐出口設(shè)置了3臺(tái)高效能微細(xì)霧化減溫器,將Ⅰ效、Ⅱ效、Ⅲ效蒸發(fā)罐出來(lái)的二次過(guò)熱蒸汽降到相應(yīng)壓力狀態(tài)下的飽和溫度，然后送入下一效加熱室加熱堿液，或經(jīng)蒸汽冷凝器進(jìn)行冷凝,大大改善了加熱室和蒸汽冷凝器的傳熱效果, 也就大大提高了整個(gè)蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)效率。

2.4 分體式蒸發(fā)器

燒堿蒸發(fā)裝置蒸發(fā)器由加熱器和蒸發(fā)罐組成，且加熱器和蒸發(fā)罐為分體式結(jié)構(gòu),堿泵送來(lái)的堿液首先進(jìn)入加熱器，在加熱器的頂部設(shè)置了堿液分配器和布膜器，其功能是將送入加熱器的堿液均勻分配到加熱器的整個(gè)截面，促使堿液沿著加熱器每一根換熱管的內(nèi)表面呈均勻的膜狀向下流動(dòng)。堿液在流動(dòng)過(guò)程中和殼程的加熱蒸汽進(jìn)行強(qiáng)烈的熱交換而得到迅速升溫達(dá)到沸點(diǎn)而產(chǎn)生蒸發(fā)，這時(shí)換熱管中心充滿(mǎn)了二次蒸汽，它會(huì)帶動(dòng)管內(nèi)壁膜狀的堿液高速地向下流動(dòng)，一起從換熱器底部出來(lái)，通過(guò)一根管道進(jìn)入蒸發(fā)罐內(nèi)，沸點(diǎn)狀態(tài)的堿液在蒸發(fā)罐里擴(kuò)容降溫而進(jìn)一步產(chǎn)生強(qiáng)烈閃蒸。蒸發(fā)器為分體式，因此蒸發(fā)罐整個(gè)截面都為堿液的閃蒸空間，其閃蒸空間非常大，堿液的閃蒸很完全，大大提高了其蒸發(fā)效率；同時(shí)，蒸發(fā)罐整個(gè)截面都是二次蒸汽上升的空間，所以二次蒸汽上升的速度較慢，夾帶的液沫很少，再通過(guò)蒸發(fā)罐上部汽液分離裝置進(jìn)一步除去液沫后保證出去的二次蒸汽不含或只含有微量的堿，有效保證了二次蒸汽冷凝水的質(zhì)量。

2.5 高通量管式換熱器

堿蒸發(fā)裝置中Ⅰ效一段預(yù)熱器和Ⅰ效二段預(yù)熱器承受高溫高壓，常采用板式換熱器，其密封墊片很容易損壞。本裝置采用的高通量管式換熱器大幅減少了泄漏點(diǎn)，徹底解決了堿蒸發(fā)裝置不能長(zhǎng)周期運(yùn)行這一瓶頸問(wèn)題。

2.6 變頻控制

蒸發(fā)裝置的堿液管路中一般采用調(diào)節(jié)控制閥控制堿液的流量和液位，調(diào)節(jié)控制閥閥體長(zhǎng)時(shí)間承受高溫、高壓，易腐蝕泄漏，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)噴濺情況。本裝置的電動(dòng)機(jī)變頻控制技術(shù)通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作頻率，來(lái)改變泵的轉(zhuǎn)速，降低了工作壓力，也達(dá)到控制流量和液位的目的，徹底解決了50%堿蒸發(fā)裝置不能長(zhǎng)周期運(yùn)行這一瓶頸問(wèn)題。

隨著信息化建設(shè)進(jìn)程加速，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)行業(yè)應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)展，涉及知識(shí)更新迅速。導(dǎo)致高校出現(xiàn)師資技術(shù)水平跟不上行業(yè)發(fā)展速度、教學(xué)資源更新難度大等問(wèn)題。當(dāng)新技術(shù)出現(xiàn)，往往高校教師很難獲取第一手學(xué)習(xí)資料，也很難獲取行業(yè)崗位經(jīng)驗(yàn)。也為高校教師教學(xué)和指導(dǎo)學(xué)生帶來(lái)較大難度。于是出現(xiàn)學(xué)生所學(xué)知識(shí)無(wú)法與市場(chǎng)人才需求無(wú)縫接軌，如何將企業(yè)一線(xiàn)技術(shù)引入到教學(xué)中成為高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)改革的一個(gè)難點(diǎn)和痛點(diǎn)。

2.7 純水閉路循環(huán)

蒸發(fā)裝置中各泵的機(jī)封水和真空泵的工作液須使用純水。本裝置中設(shè)置了一個(gè)由純水收集槽、純水循環(huán)泵和純水冷卻器組成的純水閉路循環(huán)系統(tǒng)。泵的機(jī)封水和真空泵的工作液通過(guò)管道回流到純水收集槽，由純水循環(huán)泵加壓送出。經(jīng)純水冷卻器冷卻到要求的溫度后，再由純水總管分配到各純水工作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)純水的閉路循環(huán)，大大節(jié)約了純水的消耗。

2.8 蒸發(fā)式冷凝器

蒸發(fā)裝置Ⅲ效蒸發(fā)罐二次蒸汽的冷凝多采用表面冷凝器方式進(jìn)行，因此須對(duì)原有循環(huán)水站進(jìn)行擴(kuò)容，并鋪設(shè)長(zhǎng)距離送水管網(wǎng)。本裝置采用Ⅲ效蒸發(fā)罐二次蒸汽的蒸發(fā)式冷凝器，為立式布置，冷風(fēng)從側(cè)下部進(jìn)入換熱器，從上部抽風(fēng)機(jī)出換熱器，橫向沖刷換熱管外壁；換熱管采用獨(dú)有的順排布置方案，使管外水膜成形與風(fēng)路得到優(yōu)化，換熱效率顯著提升；換熱器兩端采用管箱式結(jié)構(gòu)，直管管排兩端與管箱連接，管箱兼有氣液分離作用；在換熱管箱下部與進(jìn)風(fēng)口上部間設(shè)有填料層，在該填料層上進(jìn)行水與空氣的二級(jí)熱交換，以降低水溫，提高設(shè)備運(yùn)行效率。

3 運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

3.1 50%堿雜質(zhì)問(wèn)題

裝置初開(kāi)車(chē)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)清洗干凈后，每次開(kāi)車(chē)檢查成品堿雜質(zhì)情況均合格(雜質(zhì)數(shù)量低于5顆)，1 h后雜質(zhì)檢不出。運(yùn)行2年堿蒸發(fā)裝置停車(chē)后，開(kāi)車(chē)運(yùn)行一周雜質(zhì)才能合格。

3.1.1 原因分析

原液堿槽和Ⅲ效設(shè)備為316L材質(zhì)，在停車(chē)降溫后，表面鈍化膜會(huì)脫落，形成大量黑色碳化“皮”狀物質(zhì)，這是50%堿中機(jī)械雜質(zhì)的主要來(lái)源。

運(yùn)行過(guò)程中脫落的黑色碳化物會(huì)逐漸沉積在流速降低位置：原液堿槽底部，Ⅰ效、Ⅱ效和Ⅲ效的加熱器頂部封頭布膜器，各效換熱器堿液進(jìn)口。裝置運(yùn)行時(shí)，液位一旦出現(xiàn)較大波動(dòng)，沉積的碳化物就會(huì)被沖擊出來(lái)，50%堿中則會(huì)出現(xiàn)較多機(jī)械雜質(zhì)。

3.1.2 解決措施

(1)每次停車(chē)時(shí)，對(duì)原液堿槽、各效蒸發(fā)器等雜質(zhì)沉積部位進(jìn)行清洗，再次開(kāi)車(chē)后質(zhì)量能較快合格。

(2)在產(chǎn)品冷卻器后部設(shè)置布袋式過(guò)濾器。但在實(shí)際運(yùn)行中，開(kāi)車(chē)前期50%堿雜質(zhì)較多時(shí)，雜質(zhì)過(guò)濾器不適用，較多細(xì)小雜質(zhì)顆粒會(huì)穿透濾袋，且濾袋雜質(zhì)附著過(guò)多時(shí)，運(yùn)行壓力升高，起不到攔阻作用。后期50%堿雜質(zhì)較少時(shí)，一臺(tái)過(guò)濾器更換新濾袋后，運(yùn)行時(shí)間基本只能維持24 h，運(yùn)行壓力升高，雜質(zhì)反而會(huì)穿透濾袋。

重慶映天輝采取的措施是：在罐區(qū)設(shè)2個(gè)50%堿成品槽。其中一個(gè)成品槽用來(lái)存放品質(zhì)好的堿液，這個(gè)槽不出貨時(shí)，且堿液中雜質(zhì)較少能用過(guò)濾器攔截時(shí)，堿液經(jīng)過(guò)過(guò)濾器，進(jìn)入該堿槽后靜置得到質(zhì)量較好的50%堿；品質(zhì)不好時(shí)，50%堿液就進(jìn)另外一個(gè)成品槽。

3.2 液位波動(dòng)問(wèn)題

液位波動(dòng)主要受各效加熱器布膜情況及蒸發(fā)壓力影響。各效加熱器布膜不均，堿液在加熱器受熱不均勻，蒸汽壓力、流量隨之不穩(wěn)定，液位出現(xiàn)波動(dòng)。出現(xiàn)這類(lèi)問(wèn)題主要是各效加熱器頂部布膜器脫落或換熱器泄漏。

(1)布膜器安裝時(shí)直接插入列管中，靠二者管壁摩擦力固定，遇較大外力時(shí)易脫落。在初期運(yùn)行時(shí)液位波動(dòng)較大，利用檢修機(jī)會(huì)拆開(kāi)加熱器封頭，發(fā)現(xiàn)布膜器出現(xiàn)松動(dòng)，造成加熱器布膜不均勻，最終造成液位不穩(wěn)定。首先嘗試使用脹管器脹管，因布膜器材質(zhì)較硬，工作難度大而放棄；現(xiàn)采用布膜器纏繞聚四氟乙烯生料帶后再插入列管，使用后基本杜絕了布膜器脫落情況。

(2)Ⅰ效二段預(yù)熱器和Ⅰ效加熱器泄漏。

某一時(shí)間段，各效液位波動(dòng)大，尤其以Ⅰ、Ⅱ效最為明顯，液位難以控制平穩(wěn)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格，現(xiàn)場(chǎng)Ⅰ效二段預(yù)熱器堿液進(jìn)口管道抖動(dòng)大，甚至Ⅰ效冷凝水不能建立有效液位。停車(chē)后，檢查Ⅰ效二段預(yù)熱器，發(fā)現(xiàn)列管泄漏，運(yùn)行時(shí)因殼程冷凝水壓力高于管程堿液壓力，冷凝水串入堿液中，導(dǎo)致堿液濃度低，液位波動(dòng)大。臨時(shí)堵管后，恢復(fù)正常運(yùn)行；已更換1臺(tái)預(yù)熱器。

后來(lái)，又出現(xiàn)Ⅰ效蒸發(fā)器壓力高于正常運(yùn)行壓力(約超20%)，Ⅰ效堿液溫度比正常運(yùn)行時(shí)高5 ℃，一次蒸汽耗量增加1 t/h；還出現(xiàn)不能提升負(fù)荷的情況。在停車(chē)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一次蒸汽壓力與Ⅰ效蒸發(fā)器壓力一致(平壓)。試漏發(fā)現(xiàn)一根列管泄漏，蒸汽進(jìn)入管程，混入堿液中，大量蒸汽做無(wú)用功，無(wú)法提升負(fù)荷。臨時(shí)堵管后，恢復(fù)正常運(yùn)行。

出現(xiàn)泄漏的原因主要是設(shè)備材質(zhì)問(wèn)題，因此，在燒堿蒸發(fā)裝置建設(shè)選材時(shí)，應(yīng)選擇耐高溫、耐高濃度堿液腐蝕的材料，確保蒸發(fā)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

重慶映天輝燒堿蒸發(fā)裝置采用了先進(jìn)的技術(shù)，整體運(yùn)行平穩(wěn)；在設(shè)備材質(zhì)上提醒我們應(yīng)選擇耐高溫、耐高濃度堿液腐蝕的材料，進(jìn)一步提高裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性。