20萬t/a離子膜燒堿蒸發裝置運行概況

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”）引進一套意大利SET公司三效逆流降膜蒸發裝置生產50%堿，設計能力為20萬t/a折百堿，工藝流程設計為全自動控制。

1 三效逆流降膜蒸發原理

堿液從降膜換熱器頂部經分配器進入降膜管，以均勻的液膜狀沿加熱管的內壁向下流動，并與管外的蒸汽進行對流傳熱。堿液很快被加熱至沸點而沸騰，水分被蒸發并產生二次蒸汽，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罐。濃縮液從分離器的底部排出，二次蒸汽經高效絲網除沫器由蒸發罐頂部排出。

2 三效逆流降膜蒸發工藝

2.1 工藝流程

三效逆流降膜蒸發工藝流程圖見圖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）進入三效換熱器（E-8303），堿液經三效蒸發罐（D-8303）在真空下蒸發濃縮至36%，用36%堿液泵（P-8303）輸送經過預熱器E-8307、E-8308，分別用50%熱堿和中壓蒸氣冷凝液加熱后進入二效換熱器（E-8302），堿液在二效蒸發罐（D8302）蒸發濃縮至42%，再用42%堿泵（P-8302）輸送經過預熱器E-8305、E-8306，分別和一效產出的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入一效換熱器（E-8301），堿液在一效蒸發罐（D-8301）蒸發濃縮至50%。然后用50%堿泵（P-8301）通過堿預熱器（E-8305、E-8308）降溫冷卻，最后則通過成品堿冷卻器（E-8309）用循環水冷卻至45℃，分析合格則通過BF18A手動閥送往液體灌區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為飽和蒸汽后進入一效換熱器（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，冷凝水進入蒸汽冷凝水罐（D-8305），出來后進入堿預熱器（E-8306）、（E-8307） 分別和進入一效的 42%NaOH、進入二效的36%NaOH換熱后送往界區外。

圖1 三效逆流降膜蒸發工藝流程圖

2.2.3 工藝蒸汽及冷凝液流程

由一效蒸發罐（D-8301）產生的二次蒸汽（從堿液中蒸發出來）先通過J-8302用工藝冷凝泵（P-8304）送來的工藝水消除過熱變為飽和蒸汽后進入二效換熱器（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。

由二效蒸發罐（D-8302）產生的二次蒸汽先通過J-8303用工藝冷凝泵（P-8304）送來的工藝水消除過熱變為飽和蒸汽后進入三效換熱器（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；冷凝水被送至工藝冷凝液罐（D-8304）。

由三效蒸發罐（D-8303）產生的二次蒸汽（有些廠家又叫三次蒸汽），經過表面冷凝器（E-8304，用循環水冷卻）冷凝，冷凝后的冷凝液進入工藝冷凝液罐（D-8304），然后用工藝冷凝水泵（P-8304）輸送，一部分用于清洗一、二、三效蒸發罐及二次蒸汽增濕，另一部送往分界區外。

2.2.4 真空系統

二效和三效是真空負壓操作的。不凝氣是在冷凝器E-8304中與水蒸氣分離，液環真空泵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 降膜蒸發器介紹

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

（1）設備質量

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

（2）設備安裝

降膜蒸發器的垂直度應控制在2 mm以內，避免因安裝不水平而導致液體分布不均勻。

（3）專利設計

通過流量控制，在進料區保持一定液位。在加熱室上部有獨特設計的液體分布器。液體經過擋“封頭”后，由外向內，經每根分布器中央及四側的小矩形“進液窗”進入列管，保證料液均勻，避免偏流、干壁情況，分布器可拆下檢修。

（4）設備操作

生產過程中產量不能低于設計負荷的50%，若過低應保持堿液部分回流來彌補均勻化不足，避免因堿液分布不均而導致列管偏流或干壁。

（5）高效絲網除沫器

高效絲網除沫器由5 mm厚鎳絲網折疊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嚴格控制各效蒸發罐液位，從而保證二次蒸汽含堿量為0.001%～0.002%。

4 日常操作要點及注意事項

（1）系統真空、氣密性檢查。蒸發系統最重要的是要在密閉系統內操作。即使微小的泄漏也會導致各效沸點的升高，從而增加產品過熱的危險性及降低產量。因此，在每一次運行前必須做氣密性試驗，方法如下：關閉32%堿進料閥、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冷卻水進、出口閥，啟動真空泵使真空度達到規定范圍（-80～-100 kPa）。然后關閉真空泵的進口閥，在每20 min內真空下降不大于-1.33 kPa。系統真空、氣密性檢查合格后，打開32%堿進料閥和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，防止開車后出現泄漏噴堿事故。

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

（4）開車過程中要調節P-8301、P-8302機封水壓力，使機封水壓力稍大于泵內堿液壓力，防止堿液從機封滲出使機封損壞及機封水帶堿污染環境。

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

5 運行異常情況處理

5.1 蒸發真空度不足

5.1.1 原因分析

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

（2）水環真空泵機封泄漏，導致空氣從機封漏進泵內使真空泵負荷加大。

（3）操作人員開進冷凝水冷卻器D-8304循環水量少，導致循環水溫度高，冷凝汽未能冷凝，使真空泵負荷增加。

（4）水環真空泵液環水量低于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。使用四年未發現泄漏。

（2）發現水環真空泵機封泄漏，及時進行檢修，把原裝的填料機封技改成機械密封，使用三年未發現泄漏。

（3）加強員工操作培訓，增強操作技能。

（4）調節水環真空泵液環水量不低于100 mm。

5.2 D-8304內冷凝水帶堿

5.2.1 原因分析

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

（2）系統真空度超過指標。

5.2.2 處理方法

（1）應每年對各效液位計進行校準；取冷凝水樣分析，發現冷凝水帶堿應及時查找原因，檢查系統真空度，系統有無泄漏，效體液位是否準確，除沫器鎳網有無漏洞。

（2）調節真空度在-93～-95 kPa運行。

5.3 冬天天氣溫度低于15℃，系統停車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，導致50%堿液在管道內結晶堵塞。

5.3.2 處理方法

（1）冬天要保證蒸汽拌熱管運行良好；

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

6 結語

為使裝置穩定安全運行，還應從以下幾方面改進。

（1）穩定蒸汽壓力，保證成品堿濃度。

（2）嚴格控制各項指標，保證蒸發罐液位不超過絲網除沫器，延長除沫器使用壽命。

（3）選用質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，降低工人勞動強度及生產成本。

（4）定期檢查分布器及加熱管是否有偏流、干壁及泄漏。

（5）加強員工操作培訓，通過集中講解，結合現場指導的方法，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，蒸發設備的最佳運行狀態，出現故障時應該怎樣處理等，提高員工的操作技能。