氯化鈣溶液蒸發工藝對比

張強,王炳男

(浙江鎮洋發展股份有限公司，浙江 寧波 315200)

環氧氯丙烷是一種重要的有機化工原料，用途十分廣泛。目前國內主流的生產工藝是甘油法:精甘油與氯化氫氣體反應生產二氯丙醇(1,3-二氯-2-丙醇和少量1,2-二氯-3-丙醇)，二氯丙醇和石灰乳反應生成環氧氯丙烷。該過程產生大量氯化鈣廢水[1]。

氯化鈣廢水通過壓濾和加酸調節至合適堿度(pH值為7～9),得到清澈的氯化鈣溶液(質量分數約為15%)，再經過蒸發濃縮，得到的35%液體氯化鈣作為成品外售，或繼續濃縮制成片狀氯化鈣。

在氯化鈣溶液由質量分數15%濃縮至35%的蒸發過程中，有的企業采用三效逆流工藝，有的企業采用三效順流工藝。下面通過對比說明三效順流蒸發工藝在35%氯化鈣生產上的適用性。

1 逆流蒸發工藝流程及參數

1.1 工藝流程

逆流蒸發工藝流程如圖1所示。

圖1 逆流蒸發工藝流程

原料被原料泵輸送至Ⅲ效，經循環泵進入Ⅲ效加熱室列管內與管外來自Ⅱ效的二次蒸汽進行熱量交換。Ⅲ效產生的二次蒸汽全部進入冷凝器冷凝；濃縮液經泵進入預熱器②預熱，再進入Ⅱ效進一步濃縮。

經循環泵進入Ⅱ效加熱室列管內的濃縮液與管外來自Ⅰ效的二次蒸汽進行熱量交換。Ⅱ效產生的二次蒸汽進入Ⅲ效加熱室作為加熱蒸汽；濃縮液經泵進入預熱器①預熱，再進入Ⅰ效進一步濃縮。

經循環泵進入Ⅰ效加熱室列管內的濃縮液與管外的一次蒸汽進行熱量交換。Ⅰ效產生的二次蒸汽進入Ⅱ效加熱室作為加熱蒸汽；濃縮液達到一定濃度后通過出料泵進入冷卻器，降溫后排出。一次蒸汽的冷凝水依次經過預熱器①和②為濃縮液預熱。

1.2 工藝參數

質量分數15%氯化鈣溶液經上述逆流工藝蒸發濃縮為35%的主要工藝參數如表1所示。

表1 氯化鈣溶液逆流蒸發主要工藝參數

2 順流蒸發工藝流程及參數

2.1 工藝流程

順流蒸發工藝流程如圖2所示。

圖2 順流蒸發工藝流程

原料經原料泵進入預熱器，預熱后進入Ⅰ效，經循環泵進入Ⅰ效加熱室列管內，與管外的一次蒸汽進行熱量交換，一次蒸汽的冷凝水經過預熱器為原料預熱。

Ⅰ效產生的二次蒸汽進入Ⅱ效加熱室作為加熱蒸汽，濃縮液利用效體間的真空差進入Ⅱ效進一步濃縮。

Ⅱ效產生的二次蒸汽進入Ⅲ效加熱室作為加熱蒸汽，濃縮液利用效體間的真空差進入Ⅲ效，繼續濃縮到規定的濃度后通過出料泵排出，Ⅲ效產生的二次蒸汽全部進入冷凝器進行冷凝。

2.2 工藝參數

質量分數15%氯化鈣溶液經上述順流工藝蒸發濃縮至35%后的主要工藝參數見表2。

3 逆流和順流工藝對比

(1)逆流工藝各效間采用泵輸送物料，順流工藝利用各效間的真空差輸送物料。與逆流工藝相比，順流工藝降低了電耗，同時減少了設備和維修費用。

(2)逆流工藝因各效的氯化鈣溶液黏度變化不大，傳熱系數相差不大，各效換熱器采用相同換熱器；順流工藝消耗的蒸汽有所增加，原因是順流工藝中氯化鈣溶液濃度提高，而溫度降低，使黏度增大，各效的傳熱系數相差較大，采用相同換熱器影響到蒸汽利用率。

表2 氯化鈣溶液順流蒸發主要工藝參數

(3)逆流工藝利用蒸汽冷凝水為Ⅰ效和Ⅱ效進料進行預熱，隨著預熱器管程內結垢由少到多，熱量利用率不斷降低；而順流工藝利用蒸汽冷凝水為原料預熱，換熱器采用1用1備，隨時切換清洗，熱量利用率相對穩定。預熱器投入費用相同，順流工藝無需停車，系統更穩定。

(4)逆流工藝出料采用循環水冷卻，隨著冷卻器管程內的結垢由少到多，冷卻效果越來越差，且影響出料量，須拆洗；順流工藝出料無需冷卻，減少了換熱設備和循環水用量，且減少了檢修費用。

(5)逆流工藝中Ⅰ效濃度最高，加熱室管程的結垢也最快，導致傳熱系數下降，蒸發速率降低；順流工藝中Ⅰ效濃度最低，加熱室管程的結垢相對緩慢，大大延長了運行周期。

4 結論

順流工藝中蒸汽消耗略高，但減少了設備、電耗和循環水用量，蒸汽冷凝水利用率也比較穩定,綜合來看，氯化鈣溶液濃縮采用順流工藝較適用。