蒸发、固碱工艺改造

刘飞　张林芳

【摘  要】为了能够有效帮助我国当前烧碱工业的相关制作工艺，伴随我国经济社会市场的不断改革变化，在具有针对性的烧碱专业知识的同时，应对其烧碱相关蒸发、固碱等熬制工艺提出具有较强的方法策略，同时为了充分满足当前化学工艺对相关烧碱生产规模扩大的需要，在原烧碱的相关制造工艺基础上进行有效性改造，利用瑞士博特提供的双效降膜蒸发工艺进行固碱相关工艺，并且相对达到了一定预期效果。

【关键词】烧碱工业;原烧碱;蒸发;固碱;工艺改造

引言

对于原烧碱的蒸发工序，其主要的任务是将其对应存在的离子膜，通过当前的电解工序送来的含有30%液碱蒸发浓缩成的质量分数为45%、72%的液碱。而根据当前我国对烧碱的相关市场需求，随着当前烧碱生产规模的不断扩大，针对当前原烧碱的对应熬制工作以及对应蒸发装置的相关烧碱熬制生产工艺，面对相关生产活动受到严重制约的情况，对其蒸发、固碱方法进行了对应改造。因此，本次主要采用瑞士博特提供的双效降膜蒸发工艺对其固碱工艺进行一定改造，以此有效提升蒸发、固碱工作的相关工艺效率。

一、关于蒸发生产原理

针对当前的蒸发生产工艺，其来自电解工序32%的烧碱溶液，是通过蒸发浓缩生产为50%烧碱溶液和98.5%固体烧碱。采用的是博特瑞姆斯化工技术（北京）有限公司的三效逆流降膜蒸发工艺，Ⅲ效降膜蒸发器用中压蒸汽直接加热，Ⅱ效降膜蒸发器用Ⅲ效蒸发器产生的二次汽为加热源，Ⅰ效降膜蒸发器用Ⅱ效蒸发器产生的二次汽为加热源，并在真空状态下进行生产。

（一）膜式蒸发器基本原理

膜式蒸发器的基本采用原理，即对应在降膜蒸发的过程中，当液体的加热面上有足够的热流强度或壁面温度超过液体温度一定值时，在液体和加热面之间会产生一层极薄的液层（滞流热边界层）从而形成温差。此极薄的液层（膜）受热发生相变，吸收潜热而蒸发，这样管内液体不必全部达到饱和温度，就在加热面上产生气泡而沸腾。这时气泡的过热度超过从膜内传热的温差，所以蒸发完全是在膜表面进行的，这种沸腾叫表面沸腾。

而在降膜蒸发浓缩过程中，由于形成二次蒸汽的流速很高，将液体拉成一层薄膜，流动速度很快，因此环状流中有一个高速的蒸汽中心和一个流体环，气液界面上受到高流速的蒸汽干扰，紊流程度剧烈，使壁面的传热机理由饱和泡核沸腾给热转变为通过液膜的强制对流的给热。此时给热系数很高，热量的传递方式也变为通过薄膜液层在液膜表面产生强烈的蒸发，因此又称为薄膜蒸发。这时通常在液膜内不再有气泡产生，热量主要是通过液膜的导热和液膜表面的蒸发进行传热。

除此之外，在膜式蒸发过程中需要控制好碱液流量，碱液流量过小，在降膜蒸发过程中，出现壁面液膜的断裂变干现象，另外碱液中夹带的杂质也容易析出黏附在管壁上形成污垢，影响传热效果，如果出现这种现象，使给热系数大大下降。碱液流量太大，而加热源的温度低，造成液体过热度不足，达不到沸腾，不能形成降膜蒸发的现象。因此进入蒸发器碱液流量的大小和加热源的温度，直接影响成膜及膜的厚度，所以控制好进入蒸发器中液体的流量及加热源的温度，在膜式蒸发中是至关重要的。

二、关于瑞士博特提供的双效降膜蒸发工艺

（一）双效降膜蒸发工艺原理

在蒸发固碱的过程中，对于固碱装置的选取，主要采用的是瑞士博特提供的双效降膜蒸发工艺，使碱液与加热源的传热过程在薄膜状态下进行。具体原理为50%的液碱在进入预浓缩器后通过最终浓缩器所产生的蒸汽加热进行一次降膜蒸发，浓度达到61%，然后再由泵打入最终浓缩器利用高温熔盐加热再进行一次降膜蒸发浓度达到98.6%，98.6%的熔融碱进入闪蒸罐闪蒸为99%的熔融碱，最后进入片碱机冷却切片制为片碱。（作为碱加热介质的熔盐是由燃煤熔盐炉持续加热保持为温度基本恒定的高温熔盐）

（二）双效降膜蒸发工艺流程

1、碱液工艺流程

将 50%碱液由蒸发二期送入预浓缩器（EV-2101）浓缩至61%后，由60%碱泵（P-2101）送入最终浓缩器（EV-2301），用高温熔盐加热浓缩至98.2%。最终浓缩器内产生的浓缩碱经过闪蒸罐（EV-2311）浓缩至98.6%熔融碱，碱液通过自重进入分配器（V-2312）送入片堿机（F-3111/3121），经片碱机转鼓转动挂碱后，用循环水冷却转鼓上的碱，经刮刀制片后进入料仓落入半自动包装机内，包装后经过人工码垛机码垛，用叉车送往成品仓库，码垛储存。从包装系统产生的碱粉尘等杂质经除尘系统除去。

2、蒸汽及冷凝水工艺流程

对于蒸汽以及对应冷凝水的工艺处理，即最终浓缩器（EV-2301）产生的二次蒸汽（1.2bar）直接进入预浓缩器（EV-2101），用于将碱液从50%浓缩至61%，最终浓缩器（EV-2301）产生的二次蒸汽作为预浓缩器（EV-2101）的热源。与此同时，预浓缩器（EV-2101）产生的二次蒸汽经表面冷凝器（C-7301）冷凝后和预浓缩器（EV-2101）产生的工艺冷凝液一同进入工艺冷凝水槽（T-7301），预浓缩器（EV-2101）热源二次蒸汽经换热交换后，剩余蒸汽经表面冷凝器（C-7302）冷凝后同样进入蒸汽冷凝液储槽（T-7301）。然后由蒸汽冷凝液泵（P-7301）将冷凝液送至界区外，其中一部分用于糖液装置罐配置5%的糖液使用。未被冷凝的蒸汽及浓缩过程中产生的不凝性气体通过真空泵（P-7302）抽吸放空，以保证预浓缩器（EV-2101）碱液液面保持真空，以降低碱液沸点，加快蒸发速度。

3、熔盐工艺流程

原始开车时，将熔盐一次性投入熔盐储槽（T-6101），用高压蒸汽融化，然后用熔盐泵（P-6101）送至熔盐加热炉（H-6101）加热，加热温度达到430±3℃后送往最终浓缩器（EV-2301）。部分熔盐通过熔盐泵（P-6101）输送到闪蒸罐（EV-2311）、碱液分配罐（V-2312）和98.6%熔融碱下碱管道作为其伴热使用后自流回到熔盐储槽（T-6101）。再由熔盐泵送到熔盐炉进行加热，循环往复。

4、制片冷却水工艺流程

制片冷却水工艺处理则是将来自公用工程的纯水引进片碱机冷却水槽（T-3101），由冷水泵（P-3101）送入板式换热器（HE-3101），用循环水冷却至34℃后进入片碱机，对转鼓上的碱膜进行冷却，冷却后的冷却水（温度：42℃）回到片碱机冷却水槽（T-3101），闭路循环使用。

5、制片尾气工艺流程

对于其相关工程的片尾气工艺处理，则是将片碱机和包装机所产生的带碱尘的尾气，在粉尘抽气机（BL-4101）的作用下，进入尾气洗涤罐（S-4101），与洗涤罐中的生产水混合接触，从而达到洗涤的目的，洗涤水到一定程度后排入废水地沟，流入废水池（T-8220），未被吸收的尾气粉尘抽气机（BL-4101）抽吸排空。

三、总结

通过一系列的改造工作，利用瑞士博特提供的双效降膜蒸发工艺进行烧碱原液的蒸发、固碱工作，通过其改造工艺有效提高当前的生产能力，并且充分有效地解决对应的产品质量问题，提高我国对碱生产能力的利用程度，以此加快烧碱相关流程工艺的发展与进步。

参考文献：

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