燒堿蒸發裝置Ⅰ效蒸汽冷凝水的回收

張戰衛

(河南神馬氯堿發展有限責任公司，河南 平頂山 467242)

河南神馬氯堿發展有限責任公司(以下簡稱“神馬氯堿”)燒堿生產規模為30萬t/a,為兩期項目，一期為10萬t/a,二期為20萬t/a。為進一步調整產品結構，神馬氯堿建成了5萬t/a三效逆流燒堿蒸發濃縮裝置。該裝置于2020年2月開始調試生產，蒸汽壓力為0.45～0.65 MPa，每天可生產48%(質量分數，下同)濃縮堿約120 t(折100%)。根據生產數據統計，每生產48%的濃縮堿1 t(折100%)，消耗蒸汽約0.54 t， 產生Ⅰ效蒸汽冷凝水約0.51 t。經檢測分析，Ⅰ效蒸汽冷凝水呈中性，溫度80 ℃左右。為節約用水，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精制劑純堿的配制，取得了良好效果。

1 三效逆流蒸發工藝

神馬氯堿采用三效逆流管式降膜真空蒸發工藝，將32%(質量分數，下同)的燒堿蒸發濃縮至48%。

三效逆流管式降膜真空蒸發工藝：堿液的流向與加熱蒸汽的流向相反，在真空狀態下堿液從Ⅲ效蒸發器濃縮后進入Ⅱ效加熱器，在Ⅱ效蒸發器濃縮后再進Ⅰ效加熱器。堿液從加熱器的頂部進入，經過分配器均勻將堿液分配到加熱器的上管板，再經過布膜器將堿液均勻分布在加熱器的每一根加熱管的內表面。沿加熱管內壁呈膜狀向下流動的堿液被加熱管外的蒸汽加熱至沸點而產生蒸發，管中心充滿的二次蒸汽帶動管內壁的液膜高速向下流動，一起進入蒸發器。在蒸發器里，二次蒸汽經上部的除沫器除去液沫后從蒸發器的頂部引出，進入下一效的加熱器的管間作加熱源。蒸發濃縮后的堿液從蒸發器的底部由堿泵輸出進上一效加熱器的管內進一步蒸發，加熱管內的膜狀堿液在高速氣流的攪動下出現強烈紊流，這種強烈紊流的膜狀蒸發具有很高的換熱效率。采用真空裝置降低效體內堿液表面的壓力，達到增大傳熱溫差，加快蒸發速度的目的。

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

2 Ⅰ效蒸汽冷凝水的回收利用

2.1 Ⅰ效蒸汽冷凝水的產生

壓力為0.6 MPa左右、溫度為160 ℃左右的蒸汽進入Ⅰ效加熱器的管間，加熱管內Ⅱ效來的堿液，新蒸汽放出潛熱后變成冷凝水進入Ⅰ效冷凝水罐，隨著蒸發的連續進行，Ⅰ效蒸汽冷凝水連續產生。目前蒸汽壓力為0.45～0.65 MPa，可產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效二段預熱器和Ⅱ效二段預熱器。在Ⅰ效二段預熱器里，Ⅰ效蒸汽冷凝水與Ⅱ效出料的低溫堿液進行換熱，將部分熱能轉移到Ⅱ效出料的低溫堿液；在Ⅱ效二段預熱器里，Ⅰ效蒸汽冷凝水與Ⅲ效出料的低溫堿液進行換熱，將部分熱能轉移到Ⅲ效出料的低溫堿液。將從Ⅱ效二段預熱器出來的蒸汽冷凝水送至10萬t/a燒堿裝置鹽水界區廢水回收池，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

原生產裝置設計思路是：Ⅰ效蒸汽冷凝水經管道自壓排入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行熱交換(換熱數據如表1所示)后，經管道自壓輸送至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數據表明，項目實施后Ⅰ效蒸汽冷凝水經與一次精鹽水換熱后溫度穩定在55 ℃左右，可滿足一次鹽水精制劑純堿配制用水要求。改造完全實現了蒸發裝置Ⅰ效蒸汽冷凝水回收利用，節約了純堿配制原水的用量，同時提高部分一次精鹽水溫度，進一步推進了公司節能降耗措施。

表1 Ⅰ效蒸汽冷凝水與一次鹽水換熱數據

3 Ⅰ效蒸汽冷凝水回收利用效益分析

目前蒸汽壓力穩定在0.45～0.65 MPa的條件下，可產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

年運行時間按300天計，每年節省純堿配制原水用量：

2.0×24×300×1=14 400(m3)。

原水價格按0.95元/m3計,Ⅰ效蒸汽冷凝水回收利用效益為：

14 400×0.95=13 680元/a。

同時，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 結語

節能降耗已成為化工行業發展的必然趨勢，改造項目實現了蒸發系統Ⅰ效蒸汽冷凝水的回收利用，既節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，對于神馬氯堿推進節能降耗、資源優化利用的工作具有重要意義。