離子膜燒堿蒸發(fā)工藝的比較

離子膜燒堿蒸發(fā)工藝的比較

目前，我國離子膜蒸發(fā)技術(shù)包括升膜蒸發(fā)技術(shù)、雙效降膜蒸發(fā)技術(shù)和三效流降膜蒸發(fā)技術(shù)。由于升膜蒸發(fā)工藝僅為一效蒸發(fā),蒸汽利用率低,熱能沒有做到合理利用,相對氣耗較高,從經(jīng)濟(jì)利益角度出發(fā),單效升膜蒸發(fā)工藝的實(shí)用性受到限制。雙效逆流降膜蒸發(fā)應(yīng)用比較廣泛,三效逆流降膜蒸發(fā)工藝在目前沒有得到廣泛應(yīng)用,但是三效逆流具有能耗低、蒸汽利用率高、設(shè)備能力大等優(yōu)點(diǎn),是一種比較先進(jìn)的蒸發(fā)技術(shù)。下面對雙效逆流降膜蒸發(fā)工藝和三效逆流降膜蒸發(fā)工藝做一下比較,對三效逆流降膜蒸發(fā)工藝生產(chǎn)50%燒堿在企業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行探討。1流程介紹1.1堿液膜蒸發(fā)干燥工藝流程圖見圖1,由離子膜電解工序來的32%原料堿送入堿液貯槽,經(jīng)泵自頂部加入二效蒸發(fā)器,在13.5kPa操作壓力下沿二效蒸發(fā)器列管內(nèi)壁形成均勻完整的液膜向下流動(dòng),與一效蒸發(fā)器的二次蒸汽換熱。經(jīng)濃縮后,濃度為38.7%的堿液流出管來,經(jīng)泵部分送至堿堿換熱器與一效蒸發(fā)器的50%堿液進(jìn)行熱交換,另一部分送至堿液預(yù)熱器與一效蒸發(fā)器的蒸汽冷凝液進(jìn)行熱交換,兩部分匯合后送至一效蒸發(fā)器的頂部,二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽由表面冷凝器冷凝,其中的不凝氣由水環(huán)真空泵抽除。表面冷凝器下水及二效蒸發(fā)器殼程的二次蒸汽冷凝水(含堿冷凝水)經(jīng)冷凝水罐由冷凝水輸送泵送出。一效蒸發(fā)器于常壓下操作,38.7%堿液由殼程內(nèi)的生蒸汽加熱,經(jīng)進(jìn)一步濃縮為50%堿液后流出一效蒸發(fā)器管來,進(jìn)入汽液分離器。經(jīng)50%堿泵泵送至堿液換熱器。50%堿液經(jīng)冷卻器與涼水塔送來的冷卻水進(jìn)行熱交換使堿液冷卻至45℃以下送入貯罐。一效蒸發(fā)器的蒸汽冷凝液經(jīng)堿液預(yù)熱器后送至給水室乏水罐。1.2熱交換、冷凝水罐、冷卻工藝流程圖見圖2,由離子膜電解工序來的32%原料堿送入堿液貯槽,經(jīng)電解液泵自頂部加入三效蒸發(fā)器,在真空壓力為13.5kPa的操作壓力下沿三效蒸發(fā)器列管內(nèi)壁形成均勻完整的液膜向下流動(dòng),與二效蒸發(fā)器的二次蒸汽換熱。經(jīng)濃縮后,濃度為36.5%的堿液流出管來。經(jīng)過料泵部分送至堿液預(yù)熱器與一效蒸發(fā)器的50%堿液進(jìn)行熱交換,另一部分送至堿液換熱器與一效蒸發(fā)器的蒸汽冷凝液進(jìn)行熱交換,兩部分匯合后送至二效蒸發(fā)器的頂部,三效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽由表面冷凝器冷凝,其中的不凝氣由水環(huán)真空泵抽除。表面冷凝器下水及三效蒸發(fā)器殼程的二次蒸汽冷凝水(含堿冷凝水)經(jīng)冷凝水罐由冷凝水泵送出。二效蒸發(fā)器于0.049MPa的操作壓力下操作,36.5%堿液由一效蒸發(fā)器的二次蒸汽加熱,經(jīng)進(jìn)一步濃縮為41.8%堿液后流出二效蒸發(fā)器管來,進(jìn)入汽液分離器。經(jīng)過料泵部分送至堿液預(yù)熱器與一效蒸發(fā)器的50%堿液進(jìn)行熱交換,部分送至堿液換熱器與一效蒸發(fā)器的蒸汽冷凝液進(jìn)行熱交換,兩部分匯合后送至一效蒸發(fā)器的頂部,二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽通往三效蒸發(fā)器,作為三效蒸發(fā)器的加熱熱源。一效蒸發(fā)器的二次蒸汽冷凝水流向二次蒸汽冷凝水罐,由冷凝水泵送出。一效蒸發(fā)器于0.21MPa的操作壓力下操作,41.8%堿液由殼程內(nèi)的生蒸汽加熱,經(jīng)進(jìn)一步濃縮為50%堿液后流出一效蒸發(fā)器管來,進(jìn)入氣液分離器。經(jīng)50%堿泵送至堿液預(yù)熱器、堿液換熱器,最后經(jīng)過冷卻器冷卻。50%堿液經(jīng)冷卻器與涼水塔送來的冷卻水進(jìn)行熱交換使堿液冷卻至45℃以下送入貯罐。一效蒸發(fā)器的蒸汽冷凝液經(jīng)兩臺堿液預(yù)熱器后送至給水室乏水罐。2兩者的共同特點(diǎn)2.1這都是重復(fù)工藝采用逆流蒸發(fā)既可以更加充分地利用蒸汽的熱量,減少熱量的損失,同時(shí)也可以提高蒸發(fā)的傳熱系數(shù),減少設(shè)備的加熱面積,減少投資。2.2所有采用投降蒸發(fā)法降膜蒸發(fā)器具有濃縮比大,黏度范圍大/傳熱效果好,蒸汽和水的耗量小,處理量大的特點(diǎn)。2.3蒸發(fā)和三效回流降膜蒸發(fā)為使溶液在較低的溫度下沸騰,減少能耗的利用,雙效逆流降膜蒸發(fā)和三效逆流降膜蒸發(fā),都采用末效真空蒸發(fā),在真空條件下溶液的沸點(diǎn)降低,增加了蒸發(fā)器的傳熱推動(dòng)力。在傳熱量一定的情況下,可以節(jié)省蒸發(fā)器的傳熱面積,同時(shí)可減少蒸發(fā)器的熱損失。3利用冷凝水的熱量三效逆流降膜蒸發(fā)系統(tǒng)充分利用了生蒸汽的熱量和一效蒸發(fā)器所生產(chǎn)的50%堿溶液的溫度,并且兩次利用了系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽的熱量。一效蒸發(fā)器的蒸汽冷凝水用于加熱三效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器生產(chǎn)的36.5%、41.8%的堿,充分利用了冷凝水的熱能。一效產(chǎn)出的高溫50%堿用于預(yù)熱三效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器生產(chǎn)的36.5%、41.8%的堿,這樣,預(yù)熱完畢后50%的堿溫度可以低于90℃以下,充分利用了高溫堿的熱能,同時(shí),可以減少冷卻器的冷卻水的使用量,降低了冷卻水的運(yùn)行成本。一效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽作為二效蒸發(fā)器的加熱源,二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽作為三效蒸發(fā)器的加熱熱源,做到了熱能的有效利用。三效二次氣冷凝水可以作為冷水塔的補(bǔ)水,節(jié)約冷水,減少了排放。一效二次氣冷凝水可以回收到給水室,以備隔膜蒸發(fā)洗罐之用,既減少了排放,又可以充分利用一效二次氣的熱能,同時(shí)可以替代井水作為機(jī)泵密封水,在冬季時(shí)候可以用作裝置的伴熱,可以有效的節(jié)約用水,降低生產(chǎn)成本。4績效評估4.1雙效回流工藝增加投資三效逆流降膜蒸發(fā)工藝和雙效逆流降膜蒸發(fā)工藝相比較,三效逆流工藝需要三臺降膜蒸發(fā)器、五個(gè)板式換熱器、四臺堿泵,這比雙效逆流工藝多增一臺降膜蒸發(fā)器、兩臺板式換熱器、一臺堿泵,加上相應(yīng)的管道及閥門,共需增加投資約800萬元。4.2降膜蒸發(fā)運(yùn)行成本的節(jié)約多效蒸發(fā)時(shí),由于各效(除最后一效外)的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽,這就提高了生蒸汽的利用率,即蒸發(fā)同樣數(shù)量的水分,采用多效蒸發(fā)時(shí)所需要的生蒸汽量將遠(yuǎn)低于單效蒸發(fā),因此,蒸發(fā)的效數(shù)越多,蒸汽消耗也就越低,產(chǎn)品的生產(chǎn)成本也就越低。雙效逆流降膜蒸發(fā)工藝生產(chǎn)1t50%液堿需要中壓蒸汽0.77t/t折百堿,而三效逆流降膜蒸發(fā)技術(shù)每生產(chǎn)1t50%液堿需要蒸汽0.55t/t折百堿,這樣噸堿相比之下可節(jié)約0.22t/t折百堿,改造15萬t降膜蒸發(fā),一年可節(jié)約中壓蒸汽3.3萬t。按照目前的蒸汽價(jià)格100元/t計(jì)算,三效逆流降膜蒸發(fā)裝置可以每年節(jié)約生產(chǎn)運(yùn)行成本330萬元。按蒸發(fā)裝置的使用壽命10年計(jì)算,使用三年內(nèi)可以收回增加的投資,在一個(gè)使用周期內(nèi)可以節(jié)約上千萬元的生產(chǎn)成本,具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。4.3管網(wǎng)壓力調(diào)整工藝,提高三效回流降膜蒸發(fā)的實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)水平,在協(xié)調(diào)和提高三效回流由于雙效逆流的一效蒸發(fā)器的控制放堿溫度為145℃以上,三效逆流的一效蒸發(fā)器的控制放堿溫度為165℃以上,這就需要較高的飽和蒸汽壓力,來滿足生產(chǎn)的需要,因此對整個(gè)蒸汽管網(wǎng)的壓力要求就比較高,管網(wǎng)壓力的波動(dòng)可能會影響到三效逆流降膜蒸發(fā)的正常生產(chǎn),針對這一問題,可以進(jìn)一步的優(yōu)化工藝,同時(shí)也可以在公司堿產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整后,隔膜堿產(chǎn)量降低,用汽量降低后可提高蒸汽壓力,來滿足三效逆流降膜蒸發(fā)的要求。5離子膜法生產(chǎn)專業(yè)化原料的意義我國大部分企業(yè)采用雙效逆流降膜工藝生產(chǎn)50%濃度的燒堿,只有很少的企業(yè)采用三效逆流降膜蒸發(fā)工藝,