蒸發、固堿工藝改造

劉飛　張林芳

【摘? 要】為了能夠有效幫助我國當前燒堿工業的相關制作工藝，伴隨我國經濟社會市場的不斷改革變化，在具有針對性的燒堿專業知識的同時，應對其燒堿相關蒸發、固堿等熬制工藝提出具有較強的方法策略，同時為了充分滿足當前化學工藝對相關燒堿生產規模擴大的需要，在原燒堿的相關制造工藝基礎上進行有效性改造，利用瑞士博特提供的雙效降膜蒸發工藝進行固堿相關工藝，并且相對達到了一定預期效果。

【關鍵詞】燒堿工業;原燒堿;蒸發;固堿;工藝改造

引言

對于原燒堿的蒸發工序，其主要的任務是將其對應存在的離子膜，通過當前的電解工序送來的含有30%液堿蒸發濃縮成的質量分數為45%、72%的液堿。而根據當前我國對燒堿的相關市場需求，隨著當前燒堿生產規模的不斷擴大，針對當前原燒堿的對應熬制工作以及對應蒸發裝置的相關燒堿熬制生產工藝，面對相關生產活動受到嚴重制約的情況，對其蒸發、固堿方法進行了對應改造。因此，本次主要采用瑞士博特提供的雙效降膜蒸發工藝對其固堿工藝進行一定改造，以此有效提升蒸發、固堿工作的相關工藝效率。

一、關于蒸發生產原理

針對當前的蒸發生產工藝，其來自電解工序32%的燒堿溶液，是通過蒸發濃縮生產為50%燒堿溶液和98.5%固體燒堿。采用的是博特瑞姆斯化工技術（北京）有限公司的三效逆流降膜蒸發工藝，Ⅲ效降膜蒸發器用中壓蒸汽直接加熱，Ⅱ效降膜蒸發器用Ⅲ效蒸發器產生的二次汽為加熱源，Ⅰ效降膜蒸發器用Ⅱ效蒸發器產生的二次汽為加熱源，并在真空狀態下進行生產。

（一）膜式蒸發器基本原理

膜式蒸發器的基本采用原理，即對應在降膜蒸發的過程中，當液體的加熱面上有足夠的熱流強度或壁面溫度超過液體溫度一定值時，在液體和加熱面之間會產生一層極薄的液層（滯流熱邊界層）從而形成溫差。此極薄的液層（膜）受熱發生相變，吸收潛熱而蒸發，這樣管內液體不必全部達到飽和溫度，就在加熱面上產生氣泡而沸騰。這時氣泡的過熱度超過從膜內傳熱的溫差，所以蒸發完全是在膜表面進行的，這種沸騰叫表面沸騰。

而在降膜蒸發濃縮過程中，由于形成二次蒸汽的流速很高，將液體拉成一層薄膜，流動速度很快，因此環狀流中有一個高速的蒸汽中心和一個流體環，氣液界面上受到高流速的蒸汽干擾，紊流程度劇烈，使壁面的傳熱機理由飽和泡核沸騰給熱轉變為通過液膜的強制對流的給熱。此時給熱系數很高，熱量的傳遞方式也變為通過薄膜液層在液膜表面產生強烈的蒸發，因此又稱為薄膜蒸發。這時通常在液膜內不再有氣泡產生，熱量主要是通過液膜的導熱和液膜表面的蒸發進行傳熱。

除此之外，在膜式蒸發過程中需要控制好堿液流量，堿液流量過小，在降膜蒸發過程中，出現壁面液膜的斷裂變干現象，另外堿液中夾帶的雜質也容易析出黏附在管壁上形成污垢，影響傳熱效果，如果出現這種現象，使給熱系數大大下降。堿液流量太大，而加熱源的溫度低，造成液體過熱度不足，達不到沸騰，不能形成降膜蒸發的現象。因此進入蒸發器堿液流量的大小和加熱源的溫度，直接影響成膜及膜的厚度，所以控制好進入蒸發器中液體的流量及加熱源的溫度，在膜式蒸發中是至關重要的。

二、關于瑞士博特提供的雙效降膜蒸發工藝

（一）雙效降膜蒸發工藝原理

在蒸發固堿的過程中，對于固堿裝置的選取，主要采用的是瑞士博特提供的雙效降膜蒸發工藝，使堿液與加熱源的傳熱過程在薄膜狀態下進行。具體原理為50%的液堿在進入預濃縮器后通過最終濃縮器所產生的蒸汽加熱進行一次降膜蒸發，濃度達到61%，然后再由泵打入最終濃縮器利用高溫熔鹽加熱再進行一次降膜蒸發濃度達到98.6%，98.6%的熔融堿進入閃蒸罐閃蒸為99%的熔融堿，最后進入片堿機冷卻切片制為片堿。（作為堿加熱介質的熔鹽是由燃煤熔鹽爐持續加熱保持為溫度基本恒定的高溫熔鹽）

（二）雙效降膜蒸發工藝流程

1、堿液工藝流程

將 50%堿液由蒸發二期送入預濃縮器（EV-2101）濃縮至61%后，由60%堿泵（P-2101）送入最終濃縮器（EV-2301），用高溫熔鹽加熱濃縮至98.2%。最終濃縮器內產生的濃縮堿經過閃蒸罐（EV-2311）濃縮至98.6%熔融堿，堿液通過自重進入分配器（V-2312）送入片堿機（F-3111/3121），經片堿機轉鼓轉動掛堿后，用循環水冷卻轉鼓上的堿，經刮刀制片后進入料倉落入半自動包裝機內，包裝后經過人工碼垛機碼垛，用叉車送往成品倉庫，碼垛儲存。從包裝系統產生的堿粉塵等雜質經除塵系統除去。

2、蒸汽及冷凝水工藝流程

對于蒸汽以及對應冷凝水的工藝處理，即最終濃縮器（EV-2301）產生的二次蒸汽（1.2bar）直接進入預濃縮器（EV-2101），用于將堿液從50%濃縮至61%，最終濃縮器（EV-2301）產生的二次蒸汽作為預濃縮器（EV-2101）的熱源。與此同時，預濃縮器（EV-2101）產生的二次蒸汽經表面冷凝器（C-7301）冷凝后和預濃縮器（EV-2101）產生的工藝冷凝液一同進入工藝冷凝水槽（T-7301），預濃縮器（EV-2101）熱源二次蒸汽經換熱交換后，剩余蒸汽經表面冷凝器（C-7302）冷凝后同樣進入蒸汽冷凝液儲槽（T-7301）。然后由蒸汽冷凝液泵（P-7301）將冷凝液送至界區外，其中一部分用于糖液裝置罐配置5%的糖液使用。未被冷凝的蒸汽及濃縮過程中產生的不凝性氣體通過真空泵（P-7302）抽吸放空，以保證預濃縮器（EV-2101）堿液液面保持真空，以降低堿液沸點，加快蒸發速度。

3、熔鹽工藝流程

原始開車時，將熔鹽一次性投入熔鹽儲槽（T-6101），用高壓蒸汽融化，然后用熔鹽泵（P-6101）送至熔鹽加熱爐（H-6101）加熱，加熱溫度達到430±3℃后送往最終濃縮器（EV-2301）。部分熔鹽通過熔鹽泵（P-6101）輸送到閃蒸罐（EV-2311）、堿液分配罐（V-2312）和98.6%熔融堿下堿管道作為其伴熱使用后自流回到熔鹽儲槽（T-6101）。再由熔鹽泵送到熔鹽爐進行加熱，循環往復。

4、制片冷卻水工藝流程

制片冷卻水工藝處理則是將來自公用工程的純水引進片堿機冷卻水槽（T-3101），由冷水泵（P-3101）送入板式換熱器（HE-3101），用循環水冷卻至34℃后進入片堿機，對轉鼓上的堿膜進行冷卻，冷卻后的冷卻水（溫度：42℃）回到片堿機冷卻水槽（T-3101），閉路循環使用。

5、制片尾氣工藝流程

對于其相關工程的片尾氣工藝處理，則是將片堿機和包裝機所產生的帶堿塵的尾氣，在粉塵抽氣機（BL-4101）的作用下，進入尾氣洗滌罐（S-4101），與洗滌罐中的生產水混合接觸，從而達到洗滌的目的，洗滌水到一定程度后排入廢水地溝，流入廢水池（T-8220），未被吸收的尾氣粉塵抽氣機（BL-4101）抽吸排空。

三、總結

通過一系列的改造工作，利用瑞士博特提供的雙效降膜蒸發工藝進行燒堿原液的蒸發、固堿工作，通過其改造工藝有效提高當前的生產能力，并且充分有效地解決對應的產品質量問題，提高我國對堿生產能力的利用程度，以此加快燒堿相關流程工藝的發展與進步。

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