离子膜蒸发工序蒸汽冷凝水回收再利用

张守特，赵军军，刘立勤

(天津大沽化工股份有限公司 天津300455)

离子膜蒸发工序蒸汽冷凝水回收再利用

张守特，赵军军，刘立勤

(天津大沽化工股份有限公司 天津300455)

烧碱浓缩的过程中会产生大量的冷凝水，主要作为凉水塔的补充水和机泵冷却水。由于冷凝水温度较高，其回收再利用前需要进行冷却，造成热量的浪费。介绍了离子膜蒸发系统含碱冷凝水循环再利用的改造措施，提出将不同温度的冷凝水分开，将温度高的部分送至化盐工序，不仅能将热量充分利用起来，还可以节约大量生产用水。

蒸发 二次蒸汽冷凝水 余热 余能 再利用

0 引 言

天津大沽化工股份有限公司氯碱分厂离子膜电解工序电解槽产出的烧碱(NaOH)质量分数为 32%，需要将其浓缩至 50%。在烧碱浓缩的过程中会产生大量含微量碱的冷凝水，俗称含碱冷凝水，现主要有两个用途：①凉水塔的补充水；②机泵冷却。由于冷凝水温度较高，作为补充水及冷却水使用，还需经过冷却，造成热量的浪费。如果将不同温度的冷凝水分开，将温度高的部分送至化盐工序，不仅能将热量充分利用起来，还可以节约大量生产用水。

1 蒸发装置简介

蒸发装置包括双效逆流降膜蒸发和三效逆流降膜蒸发两种。双效逆流蒸发装置生产能力为40万t/a，主要设备包括一效、二效 2个降膜蒸发器、3个板式换热器和1个表面冷凝器，蒸发器壳体采用镍或不锈钢材质，板式换热器换热片均为镍材质，表面冷凝器壳体列管均采用不锈钢材质。

三效逆流蒸发装置生产能力为12万t/a，主要设备包括一效、二效、三效3个降膜蒸发器，2个列管式换热器，3个板式换热器和 1个表面冷凝器，蒸发器壳体采用镍或不锈钢材质，板式换热器换热片均为镍材质，表面冷凝器壳体及列管均采用不锈钢材质。

2 蒸发工艺流程

2.1 双效逆流蒸发工艺

32%烧碱溶液依次通过二效蒸发器、一效蒸发器两次蒸发浓缩后，浓度提升至 50%，经过冷却器冷却至45,℃送入成品烧碱贮罐。

生蒸汽首先进入一效蒸发器给碱液加热，产生的冷凝水回收至电站，一效蒸发器产生的二次蒸汽进入二效蒸发器给碱液加热，产生的冷凝水进入冷凝水罐中，二效蒸发器产生的二次蒸汽进入表面冷凝器冷凝后进入表面冷凝器中(见图1)。

2.2 三效逆流蒸发工艺

32%烧碱溶液依次通过三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器 3次蒸发浓缩后，浓度提升至 50%，经过冷却器冷却至45,℃送入成品烧碱贮罐。

生蒸汽首先进入一效蒸发器给碱液加热，产生的冷凝水回收至电站，一效蒸发器产生的二次蒸汽进入二效蒸发器为碱液加热，产生的冷凝水进入冷凝水罐中，二效蒸发器产生的二次蒸汽进入三效蒸发器为碱液加热，产生的冷凝水进入冷凝水罐中，三效蒸发器产生的二次蒸汽进入表面冷凝器冷凝后进入表面冷凝器中(见图2)。

图1 双效逆流降膜蒸发工艺Fig.1 Flow chart of double-effect countercurrent falling film evaporation

图2 三效逆流蒸发工艺Fig.2 Flow chart of triple-effect countercurrent falling film evaporation

2.3 离子膜化盐工艺

来自离子膜电解工序的淡盐水、经除硝系统去除硫酸根后的淡盐水、来自板框压滤机的滤液、工业水、再生系统回收盐水等杂水，均进入配水桶，此外还需补充部分井水。上述各部分水在配水桶中混合后，盐水流至配水加热罐，经蒸汽加热至控制温度，作为化盐水由化盐桶给料泵送入化盐罐，溶解原盐后得到饱和粗盐水。

3 蒸发装置产生的冷凝水分析

3.1 冷凝水水量计算

3.1.1 双效逆流蒸发工艺

双效逆流蒸发装置生产能力为40万t/a，设计运行 8,000,h/a。

年蒸发量：

小时蒸发量：

其中一效蒸发器、二效蒸发器蒸发量各占1/2，二效蒸发器冷凝水量：

表面冷凝器冷凝水量：

3.1.2 三效逆流蒸发工艺

三效逆流蒸发装置生产能力为12万t/a，设计运行 8,000,h/a。

年蒸发量：

小时蒸发量：

其中一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器蒸发量各占1/3，二效蒸发器冷凝水量：

三效蒸发器冷凝水量：

表面冷凝器冷凝水量：

冷凝水总量：

3.2 冷凝水温度测量

为了解蒸发器冷凝水、表面冷凝器冷凝水、含碱冷凝水罐冷凝水的温度，进行了多次跟踪测量，测量采用量程为200,℃的水银温度计，测量结果见表1、2。

3.3 冷凝水热量分析

从测量数据可以看出，二效、三效冷凝水温度较高，而表面冷凝器冷凝水温度较低，如果能够将蒸发器冷凝水与表面冷凝器冷凝水分开利用，可以最大限度地利用冷凝水所含热量。考虑到蒸发工序循环水池补水及机泵用水，将三效蒸发器及表面冷凝器冷凝水回到蒸发工序中，二效蒸发器冷凝水收集后送至化盐工序。

表1 双效逆流蒸发工艺Tab.1 Double-effect countercurrent falling film evaporation

表2 三效逆流蒸发工艺Tab.2 Triple-effect countercurrent falling film evaporation

3.3.1 二效蒸发器冷凝水混合总量：

综上所述，当时的社会意识形态和程小青本人的诗学形态对于西方事物的态度都是认可的，并希望借助西方的先进文化和思想来改变旧中国。受这两种因素的影响，程小青在翻译侦探小说这一新文学样式时，分别采用了异化翻译和归化翻译的策略；但在使用两种策略时，译者的侧重点不同，有着不同的原因。

二效蒸发器冷凝水混合后温度：

通过计算可以发现混合后水温在70.6～78.6,℃，完全符合化盐需要的水温。

3.3.2 三效蒸发器及表面冷凝器冷凝水混合总量：

三效蒸发器及表面冷凝器冷凝水混合后温度：

通过计算可以发现混合后水温在42.0～50.5,℃，温度下降10,℃。

4 蒸发装置冷凝水原使用情况

蒸发器冷凝水及表面冷凝器冷凝水全部回收至含碱冷凝水罐中，经过海河水冷却后，一部分作为补充水进入循环水池中，另一部分作为机泵冷却水。

4.1 循环水池补水水量计算

由于进入循环水池的水没有流量计量，只有循环水池液位测量，所以通过测量水池液位变化，然后计算一定时间内较少的体积计算循环水蒸发量。

循环水池尺寸：L＝32,m，W＝18.2,m，H＝4,m。

在生产正常时，停止向循环水池补水，一小时循环水池液位降低了1.76%，较少的体积为：

故循环水池每小时蒸发量在 41,t，即每小时需补充水 41,t。

4.2 机泵冷却水水量计算

降膜蒸发碱泵及水泵 48台，均为一开一备，以24台计算，每台机泵冷却水以0.3,m3/h计算，共需要冷却水：

5 蒸发装置冷凝水改造实施方法及经济效益

5.1 改造实施方法

将二效蒸发器冷凝水收集后送至化盐工序配水桶；三效蒸发器及表面冷凝器冷凝水仍回收至含碱冷凝水罐中，作为循环水池补水及机泵冷却水使用。为节约资金，充分利用现有设备资源。

热水罐 V-02、2#热水泵供蒸发系统内部用水：降膜表面冷凝器下水及降膜三效蒸发器冷凝水首先进入含碱冷凝水罐中，通过冷凝水泵一部分进入循环水回水管路上，最后进入凉水塔循环水池；另一部分直接进入热水罐 V-02，通过 2#热水泵送入螺旋板式换热器冷却后进入V-03中，再经3#水泵送往各机泵作为机泵冷却水使用；机泵冷却水进入 1#、2#、3#水池，2#、3#水池通过立泵打入 1#池，然后再进入热水罐V-02重复使用。工艺流程见图3。

图3 冷凝水工艺流程Fig.3 Flow of condensate water process

5.2 经济效益分析

5.2.1 假设二效蒸发器冷凝水全部送至电解化盐，则年输送水量：M=33.75×8000=2.7×105t ，每吨水以7.8元计算，可节约水的费用：

5.2.2 化盐工序所需水温为 65,℃，二效蒸发器冷凝水温度在 70.6～78.6,℃，考虑到输送过程中温度损失，基本满足化盐需要。假设用蒸汽加热，加热方式采用直接接触式换热，根据热量衡算，加热前后的焓值相同(忽略热损失)，列等式如下：

共计需要蒸汽：

每吨蒸汽以125元计算，可节约费用：

5.2.3 冷凝水中含有少量的 NaOH，pH值在 10左右，盐水处理过程中，可以减少 NaOH 的加入量，亦可节约一定的费用。

5.2.4 改造后需多开一台热水泵，热水泵功率22,kW，则：

每年增加电耗：

每年增加电费：

5.2.5 改造所需管道及阀门利用隔膜蒸发系统停用的管道阀门，不需额外增加费用；改造后只需要对增加的设备进行维护，费用很少。

综上，每年可节约费用：

6 结 语

节能减排降耗已成为氯碱企业发展的必然趋势，本文介绍的含碱冷凝水的利用方法在节能降耗、环境保护和资源循环利用方面有着深远的意义。该方法实现了含碱冷凝水的循环使用，使含碱冷凝水的热量得到了有效应用，既减少了蒸汽用量，又减少了井水的使用量，同时还减少了污水排放量，大大降低了生产成本，为企业带来了可观的经济效益。

Recycling and Reusing of Steam Condensate in the Ionic Membrane Evaporation Process

ZHANG Shoute，ZHAO Junjun，LIU Liqin
(Tianjin Dagu Chemical Co.，Ltd.，Tianjin 300455，China)

A great deal of condensate will be produced during the process of alkali consolidation. The liquid is mainly used as make-up water for cooling tower and as cooling water for pump. Because of the high temperature，before its recycling and reusing，the condensate needs to be cooled，which causes a waste of heat. This paper introduced reformation measures of recycling and reusing of alkali-containing condensate in the ionic membrane evaporation system and proposed a solution of condensate separation based on different temperatures to deliver higher temperature liquid to the salt dissolving process. This will not only make full use of surplus heat，but only save a great many of process water.

evaporation；secondary steam condensate；waste heat；surplus energy；recycling

TQ420.9

A

1006-8945(2014)10-0104-04

2014-09-09