烧碱生产中的蒸发器选型.pdf

一九九四年第九期 熟碱 工业 5 结论 通过以上分析计算 得出以 一 结论 1 采用双效顺 流蒸发工艺在经 济 上 是合理的 2 节能与提高产品 浓度的关键 是保 证足够的生蒸汽 压力 和传热面积 提高f l效 真空度和n效传热系数 3 要生产合格产品 生蒸汽 压 力不能 小于低限值 其最小 生蒸汽 压力 主要与真空 度有关 6 参考文献 烧碱 蒸 发三效顺流工艺 计算李 承志 氯碱工业 1 1 7 p乌 谢 本篇论文撰写过程中 承蒙葛远琴 高级 工程师提供相平衡等资料 并给 予指导 完稿 后何尧生总工程师审订并提 出宝贵意见 在 此一并表示感谢 烧碱生产中的蒸发器选型 孙勤 江苏省盐城市电化厂 2 2 4 002 摘要叙述了烧碱 生产中几种常用 的蒸发器的结构特点 并根据各自的特点 提出了不 同的生产能力 不 同 的工艺流 程应 如 何选择合 适蒸发器 的几点建议 关键词烧碱蒸发器 工艺流程 选型 隔膜 法 制烧碱目前在我 国仍占主导地 位 蒸发工序是氯碱生产系统中的重要环 节 它承担着把电解液浓缩成商品碱的 重要 任务 蒸发器 是蒸发工序的主要设备之一 不同形式的蒸发器其生产强度和综合能耗不 同 如何选用合适的蒸发器一直是氯碱生产 厂研究探讨的主要问题 本人结 合国内外氯 碱生产厂的先进经验 以 及 国内常用的几种蒸 发器各自的结构特点 就 烧碱生产中蒸发器 如何选型 发表几点意见 供同行们参考 1 几种常用蒸发器的结构特点 目前 在我国大 中 小型氯碱 生产厂 中 常用 的蒸发器 主 要有 以下 几种 各自的 结构特点如 下 1 1 标准式蒸发器 标准式蒸发器也称中央循环管式蒸发 器 这种蒸发器的加热室由垂直管束组成 中间有一根直径较大的循环管 当加热蒸汽 在管间加热时 由于中央循环管较大 单位 体积溶 液占有的传热 面 相对于其余 加热管来 说较小 即中央循环管和其余加 热管内溶液 的受 热程度 不 同 后者受热好 溶 液汽化得多 一些 因而所形 成的汽液混 合物的密度就比 中央循环管 中的溶液的密度小 加 上产生的 蒸汽在这 些加 热管内 上升时的抽 吸作用 使 得蒸发器中的溶液形 成由中央循环管下 降 而由其 余加热管上升 一 的循环 流 动 这种循环 主 要是由于溶液密度差 引起的 故称为自然 循环 为了使溶液有良好的循环 中央循 环管 的截面积 一 般为其 余加 热管总截 面 积的 4 0 一1 00 加热管高度一般为 1一Zm 加 热管直径多为2 5一7 6 mm之间 这 种蒸发器 由于有结构紧凑 制造方便 传热较好和 操 作 可靠等 优 点 应用十分广泛 但实际 上 由于结构上的限制 其循环速度较低 约为 0 4一0 sm s 清 洗 和维修加热 室 不 方 便 所 以 这种蒸发器还难以完全满足生产要 氛碱工 业 一九 九四年第九期 求 1 2 悬筐式蒸发 器 悬 筐式蒸发器也是一种 内热式 自然 循 环 蒸发器 这种蒸发器的加 热 室依靠一 根从顶 部插人 的加 热蒸汽管悬吊在蒸发 器内 因此 称为悬筐式 悬 筐 式蒸发 器产生的循环原 理与标 准 式 蒸发 器 相同 所 不同的是它没 有中央循环管 而是用壳体 和加 热 室之 间的环 形间隙使料液 作 向 下的循环流 动 因为这 个环 形间隙的流 通面积较大 一 般 为加 热管总截面积的 1一 1 5倍 因此悬 筐式蒸发器的循 环速 度比标 准式大 传热系数也 比标 堆式高 这种 型 式的蒸发器的加 热室检修和 更换 比较方便 此外 由于 把它的加热室浸 没在 料液 中 温度较高的加 热室外壳 不直接与大 气接触 也减少 了部分热 损失 其主 要缺点 是结构复杂 单位传热面的金属 消 耗 量较 多 1 3 外加热式蒸发器 这 种蒸发器的加热 室 和分离室 是 分 开 的 原料液进人 加热室被 加 热 至沸腾 沸腾 液切线方向进入分离室后 溶液与二次汽 进 行分离 分离后的溶液循 环管下 降又回到加 热室 合格 的浓缩液从锥体或循环管的下方 引 出 由于循环管在加热 室外 未 受 到 加 热 所 以加热室内沸腾液和循 环管内的回流 液密度差较大 加快了溶液的循 环速度 传 热较好 同时 由于加热室 和分 离 室是分开 的 故加热管束可较长而 设备 不 太 高 不但 加 大 了传热面积 增强了传 热效果 而且便 于检修 但它的结构 复 杂 散热 损 失大 1 4 列文蒸发器 列 文蒸发器除 其 加热 室和 循环管均与分 离室不在一起外 在加热 室的上方还 有沸腾 室 这就使 加热 室内溶液上方 增 加了一段液 柱 使得加热管内溶液所 受的压 力增 加 在 加 热 室 内溶液加热至接近沸腾 当 上升至 沸 腾时 溶液由于液柱压力减 少 而沸腾汽化 同时循环管的原料液不 断补 充至 加 热 室 带 有二次蒸汽的沸腾溶液进 入汽 液分离室 分 离 部分溶液通过循 环管进行循 环 部分浓 缩液自分离室底部引 出 这种蒸发 器的循 环管的截面积约为加热 管的总截面积的2一3倍 溶液的 流 动 阻 力 小 因 而循环速度可达2一3m s 这些措 施对于 减 轻和避免加 热管表面 结 晶和 结垢 有显著的作用 不仅较长时间内不需要 清 洗 且传热效果 亦较好 这 种蒸发器的主要 缺点是液柱 压 力引起的温度差损失较大 要 求加 热蒸汽 有较高的压 力 且设 备庞大 消 耗的金属材料多 需要高大的厂房 1 5 强制循环蒸 发器 前而所述的几种蒸发器 均为 自然 循环蒸 发器 它 们的料液循环速度低 传热 效率 低 为了提高传热速率和生产能力 人 们采 用了一种 强 制循环蒸发 器 强制循环蒸发器 利 用强 制循环泵提供的 外部 动力来克 服 循环阻 力 形成循环推动 力大 因此料液的循环速度可达 1 5一3 5m 5 是一种 传热效率高 生产能 力大的蒸 发器 与自然循环蒸发器相比 它 可以减少 加热面积 节省价格昂贵的耐 碱腐蚀材 料 其 缺点是 动 力消耗量大 每平方米 加 热面积约 需耗动 力 0 2一o 6kw m 而 国外先进水 平为o Zkw m Z 左右 另外 强制循环 泵检修工作 量较大 特别是对泵的密封要求 较高 目前在我 国氯碱行 业中使 用的强制循环 蒸发器主要有两 种 一种是外循环式蒸发器 与外加 热式蒸发器配用 另一种是内循 环式蒸发器 与内加 热式蒸发器 配 用 2 迭择蒸发器的 几条原则 前面叙述的是目前我 国氯碱生 产厂常用 一九九四年第九 期 氮碱 工业 的五种蒸发器 它 们 各有长处与短处 对于 我们在进行蒸发 工序的工艺设计时如何选用 合适的蒸发器 我认为应遵 循下列几条原 则 2 1 进行投资分 析 我 们应根 据各 种形 式的蒸发 器 使用期 限 将每年的预计效益折算成现在价值的累 计额与各蒸发器的投资额 包括厂 房投资 进行比较 从中选择收益较大 的优化方案 2 2 要考虑企业的长远发展规划 氯碱市场并不是长期稳定的 尤其是现 在打破了过去 由国家统一计划管理的计划 经 济体制 实行市场经 济体制 这就要 求考虑所 在地区的未来发展规划并制定企 业的长远 发 展规划 如果企业 的氯碱生产规模在未来某 一短时期内要扩 大 选择蒸发 器时应考虑在 未来扩建改造时不用花太多的投资 比如说 现在选用的蒸发器为自然循环式 将来扩建 改造时只要花费少 量投资将自然 循 环改 为 强 制循环 即可满 足未来生产能力的需要 2 3 要注意标 准化 选择的蒸发 器应尽量符合 标 堆化 以便 于同国内州司行业进行比较 争取达到先 进 水平 同时 标准化便于设计与制造 2 4 便于操作与维修 蒸发器属于 一次 性投资较大的设备 而 且又是蒸发生 产中对生产状况起决定 作用 的 设备 同时又易于腐蚀 主要是氯酸 盐的腐 蚀 因而维 修量 相 对于其 它设各来说要 大 一些 所 以选择蒸发器要便于检修 如 果不 便于检修 检修 时就会 出现 检修时 间长 从 而造成停车时间延长影响整个 氯碱生产 另 一方面 蒸发 器的控制操作很重要 现在不 少厂 家的蒸发 装置已实现 了微机自动控制 这不仅大 大减 轻 了工人 的劳动 强度 更主 要 的是稳定了生产 使生产由间断操作改为连 续操 作 保证 了产品质量 的稳定 因此 选 择蒸发器时必须考 虑能够便于实行自动化 控 月亏l J 2 5 要进行 综合 分析评价 蒸 发器 投 资大 制 造时 间长 安装工 作 量 大 随意 更换 或 淘汰都会浪费大量的人力 和财力 所 以在选择蒸 发器 时 要根据 不同 的 生产能 力 不 同的工艺流程 及企 业的自我 条 件进行 综 合分析评价 以 确定 合 适的蒸发 器 否 则会发 生 因某 一条 件考虑 不周 而更换 蒸发 器的浪 费事件 3 如 何选择蒸发 器的 几条 建 议 根 据 各种 形 式的蒸 发 器的结构 特 点及 选 择蒸发器的几条原则 结合 国 内外同行厂的 实 际生产经验 对选择蒸 发器 提出下列几条 建 议 供同行们在选用蒸发器 时 作参考 3 1 根 据不 同的 生产能 力来 选择蒸 发 器 生产能 力在年 产一万吨烧碱以 下的厂 家 选用标 准式或悬筐式蒸发器为宜 生产 能力在一万 吨 以上 二万吨以下的氯碱 生产 厂 选用悬筐 式或 外加热式蒸发器为宜 年 产 烧碱二万吨以上 四万吨以 下的生 产厂 选用外加 热式或 列文 式蒸发 器为 工效蒸 发 器 外循 环 式强 制循环蒸 发 器为 1 1 皿效蒸 发器为宜 年产烧 碱四万吨以 上的生产厂 选用强 制循 环蒸发器为宜 3 2 根 据不同的工艺流程选择 蒸发器 对于双效顺流和三效顺 流 自然循环蒸发 工艺 选用标准 式 或悬筐式蒸发器 为宜 对 三效 顺流部分 强 制循环蒸发 工艺 工效 蒸发 器 选用外加 热式或 列 文蒸发 器为宜 1 1效和 皿效 蒸发器 选用外 加热式带 强 制循环泵的强 制循环蒸 发 器为 宜 对 于三效逆 流蒸 发工 艺 选用强 制循环蒸发器为宜 3 3 根 据企 业自我条件选择蒸发器 对于 中 小型氯碱生产厂在进行扩 建改 造 工 程时 应根 据自我条件选择蒸 发 器 如 氮碱 工业一九九四年第九期 果企业的厂房 仍可 使 用 从节约 投资角度考 虑 当然要 进行综合评价得 出结论 的话 应根据厂房来选择蒸发器 厂房 高度 不适合 安装列文式或外加热室式 蒸 发器的话 可选 择悬 筐式蒸发 器 及内循 环 式强 制 循 环蒸发 器 如果企业 要扩大 生 产能 力 原 使用 的燕 发 器 使用 的时间又不长 性能比较好的话 而且扩大 的生产能 力又较原来没有太大的差 距时 可 以将 原来的蒸发 器进 行改造 如将自然循环式蒸发器改为强制循环式蒸发 器 氯水处理工艺的优化 何 松林 浙江善高化学有限公司 3 1 5040 摘要 介 绍了氯水 闭路循环 工艺处理离子膜法制碱中氯水的工艺流程 对氯水 处理系统 的物 料和能量进 行了衡算 提 出了氯水处理工艺优化的好处 关键词氯水处理工艺 闭路 循环冷凝水量 洗涤冷却塔 浙江善高 化学 有限公司 3 2万t a 年 离到 闪蒸罐加 热脱氯 子膜 法 制碱 装 置的氯水处 理 系统采用氛水 闭 闪蒸罐中的氯 水由蒸汽 加热 至9 0 蒸 路循环工 艺流 程 氯气损 失少 蒸 汽消耗发的氛气回收 到 氛气 总管 脱氯废水送至污 低 大大 减 少了含氯废水的排放 有效地保 水处理站进一步处 理 护 了环境 氯水处理 工艺流程如图1所示 1 氯水处理工艺流程 2 氯水处理系统物料和能量衡算 来 自离子 膜电解槽的湿 氯 气 温 度约来 自离子膜 电解 槽的湿 氯气 温 度约 8 5 通过氯气冷却器对二次精制盐水进 行8 5 CC 由氯 气冷却器 冷却 至6 5 左 右 二次 预热 湿氯 气温 度 降至6 5 左 右 冷凝 氯 水流精制盐水温度从6 0 升至6 8 人 氯水槽 由氯 水泵分别送至氯气冷却器入根据表 1可计算出 进入氯水 槽的冷凝水 口做 为 增 湿液 送至 氯 气正 负压安 全 水封量 每吨氯气从8 5 冷却至6 5 冷凝 水量 做为密封水 然后再返回氯水槽 氯水槽中为3 3 8 一 8 2 5 二 2 5 5 5kg 我公 司离子 膜电 的少 量氯水 送至循 环水池做为杀菌消毒液 解装 置的氛气产量为3 6 4 t h 进入 氯水槽 其余氯水 送 至闪蒸罐 加 热脱氯 的冷凝 水量为930 k g h 经氯气冷却器冷却后的湿氯气进 人氛水装置 满负荷生产时 二次精制盐水流量 洗涤 冷 却塔与 氯水逆 流接触 洗 涤冷 却 出