離子膜蒸發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)

燒堿濃縮的過程中會產生大量的冷凝水，主要作為涼水塔的補充水和機泵冷卻水。由于冷凝水溫度較高，其回收再利用前需要進行冷卻，造成熱量的浪費。介紹了離子膜蒸發系統含堿冷凝水循環再利用的改造措施，提出將不同溫度的冷凝水分開，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，還可以節約大量生產用水。

蒸發 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出的燒堿(NaOH)質量分數為 32%，需要將其濃縮至 50%。在燒堿濃縮的過程中會產生大量含微量堿的冷凝水，俗稱含堿冷凝水，現主要有兩個用途：①涼水塔的補充水；②機泵冷卻。由于冷凝水溫度較高，作為補充水及冷卻水使用，還需經過冷卻，造成熱量的浪費。如果將不同溫度的冷凝水分開，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，還可以節約大量生產用水。

1 蒸發裝置簡介

蒸發裝置包括雙效逆流降膜蒸發和三效逆流降膜蒸發兩種。雙效逆流蒸發裝置生產能力為40萬t/a，主要設備包括一效、二效 2個降膜蒸發器、3個板式換熱器和1個表面冷凝器，蒸發器殼體采用鎳或不銹鋼材質，板式換熱器換熱片均為鎳材質，表面冷凝器殼體列管均采用不銹鋼材質。

三效逆流蒸發裝置生產能力為12萬t/a，主要設備包括一效、二效、三效3個降膜蒸發器，2個列管式換熱器，3個板式換熱器和 1個表面冷凝器，蒸發器殼體采用鎳或不銹鋼材質，板式換熱器換熱片均為鎳材質，表面冷凝器殼體及列管均采用不銹鋼材質。

2 蒸發工藝流程

2.1 雙效逆流蒸發工藝

32%燒堿溶液依次通過二效蒸發器、一效蒸發器兩次蒸發濃縮后，濃度提升至 50%，經過冷卻器冷卻至45,℃送入成品燒堿貯罐。

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

2.2 三效逆流蒸發工藝

32%燒堿溶液依次通過三效蒸發器、二效蒸發器、一效蒸發器 3次蒸發濃縮后，濃度提升至 50%，經過冷卻器冷卻至45,℃送入成品燒堿貯罐。

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

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

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

2.3 離子膜化鹽工藝

來自離子膜電解工序的淡鹽水、經除硝系統去除硫酸根后的淡鹽水、來自板框壓濾機的濾液、工業水、再生系統回收鹽水等雜水，均進入配水桶，此外還需補充部分井水。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 蒸發裝置產生的冷凝水分析

3.1 冷凝水水量計算

3.1.1 雙效逆流蒸發工藝

雙效逆流蒸發裝置生產能力為40萬t/a，設計運行 8,000,h/a。

年蒸發量：

小時蒸發量：

其中一效蒸發器、二效蒸發器蒸發量各占1/2，二效蒸發器冷凝水量：

表面冷凝器冷凝水量：

3.1.2 三效逆流蒸發工藝

三效逆流蒸發裝置生產能力為12萬t/a，設計運行 8,000,h/a。

年蒸發量：

小時蒸發量：

其中一效蒸發器、二效蒸發器、三效蒸發器蒸發量各占1/3，二效蒸發器冷凝水量：

三效蒸發器冷凝水量：

表面冷凝器冷凝水量：

冷凝水總量：

3.2 冷凝水溫度測量

為了解蒸發器冷凝水、表面冷凝器冷凝水、含堿冷凝水罐冷凝水的溫度，進行了多次跟蹤測量，測量采用量程為200,℃的水銀溫度計，測量結果見表1、2。

3.3 冷凝水熱量分析

從測量數據可以看出，二效、三效冷凝水溫度較高，而表面冷凝器冷凝水溫度較低，如果能夠將蒸發器冷凝水與表面冷凝器冷凝水分開利用，可以最大限度地利用冷凝水所含熱量。考慮到蒸發工序循環水池補水及機泵用水，將三效蒸發器及表面冷凝器冷凝水回到蒸發工序中，二效蒸發器冷凝水收集后送至化鹽工序。

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

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

3.3.1 二效蒸發器冷凝水混合總量：

綜上所述，當時的社會意識形態和程小青本人的詩學形態對于西方事物的態度都是認可的，并希望借助西方的先進文化和思想來改變舊中國。受這兩種因素的影響，程小青在翻譯偵探小說這一新文學樣式時，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，譯者的側重點不同，有著不同的原因。

二效蒸發器冷凝水混合后溫度：

通過計算可以發現混合后水溫在70.6～78.6,℃，完全符合化鹽需要的水溫。

3.3.2 三效蒸發器及表面冷凝器冷凝水混合總量：

三效蒸發器及表面冷凝器冷凝水混合后溫度：

通過計算可以發現混合后水溫在42.0～50.5,℃，溫度下降10,℃。

4 蒸發裝置冷凝水原使用情況

蒸發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，經過海河水冷卻后，一部分作為補充水進入循環水池中，另一部分作為機泵冷卻水。

4.1 循環水池補水水量計算

由于進入循環水池的水沒有流量計量，只有循環水池液位測量，所以通過測量水池液位變化，然后計算一定時間內較少的體積計算循環水蒸發量。

循環水池尺寸：L＝32,m，W＝18.2,m，H＝4,m。

在生產正常時，停止向循環水池補水，一小時循環水池液位降低了1.76%，較少的體積為：

故循環水池每小時蒸發量在 41,t，即每小時需補充水 41,t。

4.2 機泵冷卻水水量計算

降膜蒸發堿泵及水泵 48臺，均為一開一備，以24臺計算，每臺機泵冷卻水以0.3,m3/h計算，共需要冷卻水：

5 蒸發裝置冷凝水改造實施方法及經濟效益

5.1 改造實施方法

將二效蒸發器冷凝水收集后送至化鹽工序配水桶；三效蒸發器及表面冷凝器冷凝水仍回收至含堿冷凝水罐中，作為循環水池補水及機泵冷卻水使用。為節約資金，充分利用現有設備資源。

熱水罐 V-02、2#熱水泵供蒸發系統內部用水：降膜表面冷凝器下水及降膜三效蒸發器冷凝水首先進入含堿冷凝水罐中，通過冷凝水泵一部分進入循環水回水管路上，最后進入涼水塔循環水池；另一部分直接進入熱水罐 V-02，通過 2#熱水泵送入螺旋板式換熱器冷卻后進入V-03中，再經3#水泵送往各機泵作為機泵冷卻水使用；機泵冷卻水進入 1#、2#、3#水池，2#、3#水池通過立泵打入 1#池，然后再進入熱水罐V-02重復使用。工藝流程見圖3。

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

5.2 經濟效益分析

5.2.1 假設二效蒸發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元計算，可節約水的費用：

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

共計需要蒸汽：

每噸蒸汽以125元計算，可節約費用：

5.2.3 冷凝水中含有少量的 NaOH，pH值在 10左右，鹽水處理過程中，可以減少 NaOH 的加入量，亦可節約一定的費用。

5.2.4 改造后需多開一臺熱水泵，熱水泵功率22,kW，則：

每年增加電耗：

每年增加電費：

5.2.5 改造所需管道及閥門利用隔膜蒸發系統停用的管道閥門，不需額外增加費用；改造后只需要對增加的設備進行維護，費用很少。

綜上，每年可節約費用：

6 結 語

節能減排降耗已成為氯堿企業發展的必然趨勢，本文介紹的含堿冷凝水的利用方法在節能降耗、環境保護和資源循環利用方面有著深遠的意義。該方法實現了含堿冷凝水的循環使用，使含堿冷凝水的熱量得到了有效應用，既減少了蒸汽用量，又減少了井水的使用量，同時還減少了污水排放量，大大降低了生產成本，為企業帶來了可觀的經濟效益。

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