蒸发结晶系统调试中的常见影响因素*

卢 奇，周 振，黄 超，李 健，秦 妮，任向东

(1 上海蓝滨石化设备有限责任公司，上海 201518；2 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，甘肃 兰州 730070)

目前，在石油化工、精细化工、医药生产及环保工程等领域，很多过程都涉及到蒸发结晶系统[1]，在国内外各相关项目建设中，蒸发结晶系统在调试的过程中也遇到了一些问题，现就遇到的常见共性问题进行总结并提出相应解决措施。

1 单效蒸发结晶系统工艺流程简介

单效蒸发结晶系统工艺简图如图1所示。

本蒸发结晶系统流程简述如下：物料通过预热器被新鲜蒸汽及管式蒸发器冷凝水加热到要求温度后，进入结晶器中，达到一定液位后通过循环泵进行管式蒸发器及结晶器间强制蒸发循环，物料达到饱和度后，会在饱和推动力下产生晶粒，当物料达到要求含固量后出料，结晶器内物料产生的二次蒸汽进入冷凝器进行冷凝，整个系统负压真空通过真空泵保证。

图1 单效蒸发结晶系统工艺简图

2 蒸发结晶系统调试时常见问题及解决措施

2.1 泵跳闸现象

泵在工艺系统中起到物料传输的作用[2]，如果泵停止工作，整个系统将无法运行，在调试过程中，多见泵跳闸情况，其发生原因包括：

(1)负载过大，包括物料粘度过大及固液比超标，导致电机抱死；

(2)泵腔有异物，卡死叶轮等；

(3)电机接错两相电源。

解决措施：

(1)电机选型无误的情况下，调高电流保护上限来解决跳闸现象；

(2)当泵运行时倾听泵内是否有异响，可判断泵腔是否有异物；

(3)开机前需认真核对产品规格型号，功率及电压电流等参数，避免接线与要求不符的现象。

2.2 跑料现象

在调试过程中，物料会出现在冷凝水中，造成料液流失及污染冷凝水的情况，其发生原因包括：

结晶器中液位过高，气液两相分离空间小，料液被带走；

物料在蒸发过程中雾沫夹带严重，除沫器达不到工作效果，造成料液被带走[3]；

系统真空度过高，超出设计范围，造成跑料现象。

解决措施：

(1)设计之初，充分考虑气液分离空间，且严格控制进料量，通过液位控制，避免液位过高现象的发生；

(2)严格控制物料浓度，对雾沫夹带严重的工况，应设计消泡装置或消泡剂加量[4-6]；

(3)在结晶器分离室设置压力变送器，通过联控，稳定真空度。

2.3 换热器结垢现象

系统中预热器、蒸发器及冷凝器[7]均起热量传递的作用，根据传热原理，垢层越厚，传热效率越低，进而缩短换热器的运行周期[8]，而在系统调试过程中，结垢的主要原因包括：

(1)物料介质中的离子结合成难溶性沉淀，随着温度升高，沉淀结垢现象严重；

(2)如换热器本体表面存在一定污堵，与料液中结垢性离子，会更易结垢。

图2 结垢现象

解决措施：

(1)尽可能降低物料中结垢性离子的含量；

(2)设备应定期进行清洗，通过在线化学清洗或离线化学清洗[9]，来保证换热器表面光滑，无污堵。

图3 化学清洗

2.4 换热器结焦现象

换热器通过换热壁将冷热料分隔，如破坏换热表面，增加焦层，则会使换热器传热失效。在系统调试操作过程中，结焦的发生原因包括：

(1)断料或进料量小于出料与二次蒸汽量之和而未停蒸汽，则会使物料液位下降，进而使得料液挂壁，造成设备壁面干烧而结焦；

(2)蒸汽压力过高，或操作条件突然变化，可能使传热表面严重结焦。

解决措施：

(1)严格按操作手册进行开停车，且进料管路设置流量计，进行系统监控，避免断料或少料而使设备干烧至结焦；

(2)蒸汽管路需设置蒸汽调节阀及稳压阀，控制蒸汽量不宜过高，如超量严重，需尽快切断进气阀门，且增大冷料量进行余热吸收。

2.5 电气元件自动控制失效

现阶段工程应用的蒸发结晶系统均已实现自动控制，其中调节阀、液位传感器、温度变送器及压力变送器在联动控制中起到决定性作用，如失效将会对系统产生小到控制失调，大到系统损坏的影响，其失效原因包括：

(1)调节阀定位器发生故障，无法实现远程调节；

(2)液位计失效，则无法确定实时液位，造成原因可能是液位计本体线路错误，也可能是物料起沫造成虚假液位；

(3)温变、压变失效，无法实时反馈系统温度计压力，可能温度探杆接触壁面，压变探孔被堵，造成其失效。

解决措施：

(1)调节阀一经损坏应及时返厂维修，且在出厂前做好检测检验，合格后，发往现场，如不能及时解决，可以选用备用方案，进行本地操作，但需经验丰富的操作人员进行操作；

(2)不同类型液位计应严格按照安装说明进行安装，液位探杆过长需考虑料液流动冲击，是否会造成测量失效，如因物料起沫造成虚假液位，应及时配比消泡剂或设置消泡装置；

(3)温变及压变应先排除接线问题，如无误，则查看其探头是否被包裹或损坏，系统中应设置本地仪表，可与传感器进行比对矫正。

2.6 管路堵塞现象

在系统结晶过程中，传输晶浆的管路因阀门设置及温控等因素会造成管路不同程度的堵塞，其堵塞原因主要包括：

(1)部分结晶物料会随着温度的降低而迅速在管内壁结晶，造成管路堵塞；

(2)阀门在管路系统中起到切断的作用，当阀门闭合时，物料将会截止，当阀门全开下则物料流通，部分阀门在全开状态下亦会留有机械死角，造成晶粒堆集，长时间工作状态下，会造成管路堵塞；

解决措施：

(1)为了防止管路传输过程中温度变化大，可设计保温措施或加伴热装置，保证物料不在管路中结晶而造成管路堵塞；

(2)阀门一般以结构简单、流通面积大为选用标准，如球阀，尽量避免选用截止阀或蝶阀，且在管路设置中尽量设置阀门一用一备，方便管路堵塞严重时拆卸管路。

3 结 语

蒸发结晶系统是由多个小单元有机组合在一起的，在调试过程中总会遇到不同的问题，上述问题均为常见影响因素，且为多个现场发现的共性问题，有效的解决和避免调试中的不安定因素或错误操作，将会使得系统运行周期更长，设备使用寿命更久，得到的产品质量更高。