三效逆流降膜蒸发装置试运行总结

时杰

（青岛海晶化工集团有限公司,山东 青岛 266042）

三效逆流降膜蒸发装置试运行总结

时杰

（青岛海晶化工集团有限公司,山东 青岛 266042）

介绍了青岛海晶化工集团有限公司三效逆流降膜蒸发装置的工艺流程、特点、试运行过程中出现的问题及解决措施。

烧碱；蒸发；三效逆流降膜工艺；试运行

青岛海晶化工集团有限公司（以下简称“海晶化工”）于2010年启动搬迁。搬迁前，老厂区碱蒸发装置分别采用赛特的双效顺流蒸发装置和博特的双效逆流蒸发装置。搬迁后，引进了瑞士博特公司的三效逆流降膜蒸发工艺。2015年12月，碱蒸发装置进行试运行，后因码头开放许可影响，于当年12月底停车。试运行期间，该装置运行情况良好，产品质量达到要求。下面对该碱蒸发装置调试和试运行情况进行简单的介绍。

1 装置简介及特点

1.1 装置简介

海晶化工三效逆流蒸发装置用于将32%淡碱蒸发浓缩成50%烧碱，生产能力为25万t/a（折百碱），该装置由下列部分组成。

（1）降膜蒸发器。以“一次流过”模式运行的降膜蒸发器和二次蒸汽分离器为一体式设计。蒸发器配有完全自控的再循环管线，使装置在低负荷下可以运转。各个蒸发器的顶部装有流量表（此表控制到蒸发器的最小流量）、再循环管线和自控阀门，以保证蒸发器在给定的工作范围内最适当的膜厚度。

第一级降膜蒸发器，使用来自第二级蒸发器的二次蒸汽加热；第二级降膜蒸发器，使用来自第三级蒸发器的二次蒸汽加热；第三级降膜蒸发器使用中压生蒸汽加热。

（2）冷凝系统用于真空二次蒸汽和二次蒸汽冷凝液收集/循环单元。

（3）换热器用于预热各级蒸发器之间的烧碱，以降低蒸汽消耗。

（4）仪表和控制系统用于工艺装置自动运行。

1.2 装置特点

与老厂区双效蒸发工艺相比，该三效逆流降膜蒸发装置由于更加充分地利用了生蒸汽冷凝液、50%碱液以及系统产生的二次蒸汽的热量，能耗低、蒸汽利用率高、设备能力大，更加节能。

（1）三效逆流降膜蒸发系统充分利用了生蒸汽的热量和三效蒸发器所生产的50%碱溶液的温度，并且两次利用了系统产生的二次蒸汽的热量。

（2）三效蒸发器的蒸汽冷凝液用于加热一效蒸发器、二效蒸发器生产的37%、42%的碱，充分利用了冷凝液的热能。

（3）三效产出的高温50%碱用于预热一效蒸发器、二效蒸发器生产的37%、42%的碱，这样，预热完毕后50%的碱温度可以达到70℃左右，充分利用了高温碱的热能，同时，可以减少冷却器的冷却水的使用量，降低了冷却水的运行成本。

（4）三效蒸发器产生的二次蒸汽作为二效蒸发器的加热源，二效蒸发器产生的二次蒸汽作为一效蒸发器的加热热源，做到了热能的有效利用。

2 工艺流程介绍

32%的NaOH溶液被送入第一级蒸发器，EV-1101降膜蒸发器物料测的压力是负压。液碱一次流过的过程中，被蒸发至37%。产生的二次蒸汽通过D-1101管道被送至C-7101表面冷凝器。在表面冷凝器中，二次蒸汽被冷却水间接冷凝，惰性气体被P-7102水环真空泵抽出。

通过泵P-1101将37%液碱从第一级蒸发器底部排出，液碱流过HE-1511和HE-1521换热器。流经换热器时，37%液碱被加热。

液碱在一次流过第二级蒸发器EV-1201时，物料侧的压力是负压，碱液被浓缩至42%。此处产生的二次蒸汽用于加热第一级蒸发器。

通过泵P-1201将42%液碱从第二级蒸发器底部排出，然后流过板式换热器HE-1515/管壳式换热器HE-1541和HE-1551。流经这些换热器的过程中，42%液碱被50%的热碱和蒸汽冷凝液加热。

在一次流过第三级蒸发器，降膜蒸发器EV-1301，产品侧是在压力状态下，液碱被浓缩至50%。此处产生的二次蒸汽用于加热第二级蒸发器。

第三级蒸发器是通过生蒸汽来加热的。生蒸汽冷凝液和从EV-1301蒸发器出来的50%液碱预热预浓缩液碱。

通过碱泵P-1301将50%液碱从EV-1301蒸发器底部排出，流过HE-1541，HE-1515，HE-1511，自HE-1531冷却器后流出界区。流经HE-1531水冷换热器时，产品温度降至45℃。

二次蒸汽冷凝液被收集在T-7101罐内，泵P-7101将冷凝液排出装置，排出的冷凝液温度在65°C左右，三效逆流蒸发装置流程示意图见图1。

图1 三效逆流蒸发装置流程图

3 运行情况

3.1 主要工艺指标控制情况

试运行期间主要运行数据见表1。

因下游VCM装置未开车，离子膜电解没有全部运行，因此蒸发装置未满负荷运行，而且淡碱温度较低（设计温度78℃），蒸汽管网压力波动较大，因此吨碱汽耗较高。随着装置负荷逐渐提高，蒸汽压力达到1 MPa设计压力，吨碱汽耗会大幅降低。

表1 试运行期间主要数据表

3.2 运行期间出现的问题及解决措施

在开车期间，T7101冷凝液收集槽液位高高联锁成品碱流量控制阀FV1531关，三效蒸发器温度控制阀TV1302关，后发现是由于T7101中的冷凝液被真空泵抽入C7101表面冷凝器，降低真空泵入口真空度后，C7101中的冷凝液回流进入T7101中，导致液位迅速上升。

按照设计T7101中的冷凝液不会被吸入C7101中，实际情况是，大量的冷凝液进入C7101。检查发现，D1202蒸汽闪蒸罐冷凝液管和EV1101冷凝液管配管错误，现场配管插入液面以下，实际应该液面以上。这样就会导致T7101形成不了真空，而当时T7101对空管打开，罐内压力为大气压，T7101到表面冷凝器的高度大约为9 m，真空泵入口真空度-93 kPa，T7101内的冷凝液被吸入。

将D1202蒸汽闪蒸管冷凝液管和EV1101冷凝液管进入T7101的内插管割掉后恢复正常。

4 对原工艺设计的改进

该三效逆流降膜蒸发装置一、二、三效碱泵为国外泵厂商配套，机封水压力要求6 kg，而海晶化工无离子水供应压力无法满足该泵机封水压力要求。

对此，该蒸发装置供货商的建议让所有泵在密闭的密封水系统中运行。密封水入口位于罐T-XXXX，然后由泵P-XXXX将密封水送入碱泵中压力为0.6 MPa。然后密封水流经板式换热器HE-XXXX回到罐中。此方案需要一个额外的罐、泵和板式换热器。

考虑到额外增加的设备投资，且由于该三效逆流蒸发装置设计非常紧凑，现场空间有限，增加1个罐、泵和换热器会导致现场更加拥挤，不利于日常操作和检修，决定采用以下方案。二次蒸汽冷凝液作为泵机封水，提高P7101的扬程，使其出口压力达到0.6 MPa，同时，P7101出口管线加一支路，增加1台板式换热器，二次蒸汽冷凝液经换热器换热后作为机封水送入碱泵。

此方案利用了二次蒸汽冷凝液作为机封水，节约了无离子水，而且相比与供货商的方案，减少了1个罐和1台泵，只需增加1台板式换热器，减少了设备投资，而且现场空间也不至于太紧凑。由于二次蒸汽冷凝液含碱过量可能会对机封寿命造成影响，海晶化工定期对二次蒸汽冷凝液的含碱进行检测，防止碱含量超标。

5 经济效益

虽然三效逆流蒸发工艺一次性投资费用更高，但是由于热量利用更加合理，因此汽耗更低，综合考虑，比双效工艺经济效益更高。海晶化工老厂区双效逆流降膜蒸发工艺生产1 t50%液碱需要蒸汽0.78 t/t折百碱，搬迁后采用的三效逆流降膜蒸发技术每生产1 t50%液碱需要蒸汽0.504 t/t折百碱，吨碱汽耗相比之下可节约0.28 t/t折百碱。

按照25万t/a（折百碱），蒸汽价格按照200元/t计，三效逆流降膜蒸发装置比双效逆流蒸发装置每年可节约成本为0.28×25×200=1 400（万元）。由此可见，虽然三效逆流降膜蒸发工艺装置购置费用成本较高，但是运行成本更低，经济效益更大。

6 结语

海晶化工三效逆流装置工艺控制简单、能耗低、生产能力大。在试运行期间，设备运行平稳，产品质量达到要求，是一种比较先进的蒸发技术。

Testrunning summary ofthree-effectcountercurrentfalling film evaporator

SHIJie

（Qingdao Haijing Chemical Group Co.,Ltd.,Qingdao 266042 China）

∶This paper introduces the process and characteristics ofthe three effectcountercurrentfalling film evaporation device of Qingdao Haijing Chemical Group Co.,Ltd，as well as the running situation，problems and solutions during the testrunning.

∶caustic soda；evaporation；three-effectcountercurrentfalling film process；testrunning

TQ114.26+8

：B

：1009－1785(2017)04-0006-03

2016-05-20