蒸发系统的改造

第5期氯碱工业2007年5月Chlor -Alkali IndustryMay,2007【蒸发与固碱】荽发系统的改造张宏伟(湖北双环科技股份有限公司,湖北应城432407)[关键词]烧碱;蒸发;真空度;大气冷凝器[摘要]对原三效顺流蒸发装置的真空系统、离心机、大气冷凝器等一些关键部位和相关的设备管道进行了技术改造,极大地降低了生产能耗,增加了企业的经济效益。[中图分类号]TQ114.268[文献标识码]B[文章编号]1008-133X(2007)05-0024-Transformation of evaporation systemZHANG Hong-weiHubei Shuanghuan Science and Technology Co, Ltd., Yingcheng 432407, China)Key words: caustic soda; evaporation; vacuum; atmosphere condenserAbstract: Such key devices as vacuum system, centrifugal pumps, and atmosphere condenser and theelated devices and pipelines, of original three- effect downstream evaporation devices are transformedtechnologically. And the energy consumption is decreased in the production extremely. So the econebenefits of the enterprise are increased湖北双环科技股份有限公司氯化工厂(以下简出料阀自流至出料槽。Ⅱ效、Ⅲ效采盐泵所采盐浆称“湖北双环公司”)的烧碱装置于1993年10月建至盐泥高位槽,经W-1200刮刀离心机甩干后到成投产,最初生产能力为1.5万t/a。2003年12月化盐桶,溶解为回收盐水,母液回电解液贮槽。真空电解槽由42台增加到60台,烧碱生产能力达到系统由直径1200mm的大气冷凝器和水力喷射泵3.5万t/a,常因蒸发能力过小导致电解工段降负配套使用,循环水冷凝吸收Ⅲ效二次蒸汽形成真空荷。为了充分挖掘产能,降低单耗,有效平衡生产存在问题有:①蒸发能力过小,不能满足企业的湖北双环公司于2004年7月成立蒸发技术改造小发展;②真空度过低,蒸汽消耗过高;③效间过料、进组,组织技术人员到四川泸州化工厂和葛化集团有料点不够理想,过料时易造成物料在管道内发生剧限公司考查学习,结合自身条件,制定蒸发装置改造烈闪蒸,管道易堵塞;④离心机操作不稳定,回收盐方案,仅花费了少量资金,就使蒸发装置能力得到了水过碱量达3g/L,碱收率低;⑤采盐能力偏小,效体大幅度的提高,不仅保证了正常的生产,而且动力消易结盐洗效频繁;⑥自动化程度低操作弹性小。耗、蒸汽消耗等指标均有大幅下降。2改造情况1原工艺流程及存在的主要问题21有关计算湖北双环公司采用悬筐式列文蒸发器、三效顺根据蒸发厂房、孔洞大小以及电解生产能力,对流部分强制循环蒸发工艺,3个效体加热面积均为烧碱蒸发装置进行有关计算。计算依据是:现运行130m2,电解液由加料泵经两个螺旋板换热器预热电解槽60台,运行电流56kA,考虑到设备洗效、检至120℃后,进入I效,I效料液通过自压过料到Ⅱ修等情况,按1h生产7t100%NaOH,1t碱耗汽3效,Ⅱ效、Ⅲ效料液通过采盐泵过料并采盐,料液在t、系统洗水量500kg/(t·100%NaOH)计。各效物Ⅲ效蒸发器内质量浓度为450g/L左右时,开Ⅲ效料平中国煤化工CNMHG[作者简介]张宏伟(1974-),男,技术员,1993年开始在湖北双环科技股份有限公司氯碱厂从事设备、工艺安全等方面的技术改造工[收稿日期]2006-08-0924第5期张宏伟:蒸发系统的改造蒸发与固碱表1各效物料平衡结算情况kgh·℃),设G为总水量(kg/h),则Q热=G·C(项目效Ⅲ效-t1),Q热=(1.907×103÷3600)×4.182×(8:进料量73500.059349.541970.5蒸发水量l1907.012964.014047,03(kJs),Q=Qg热+Q潜热=7591.7+析出盐量22434415.04590.0553.3=8145(kJ/s)。出料量59349541970.523333.5原HBLD-500横流凉水塔的技术参数为:风叶蒸发系统的各级压力(表压)分配见表2。直径4200mm,电机功率18kW(共2台),额定冷表2各级压力分配情况却水量576m3/h,实际冷却水量500m3/h,冷却水效Ⅱ效Ⅲ效温5~10℃,而实际降温为7℃,在38~45℃时水加热蒸汽0.600.2400.0250.240.0250.015(绝压)的比热容Cp=4.174kJ/(kg·℃),则处理能力I效、Ⅱ效、Ⅲ效的传热面积按11:1计算,经Q=(500×103÷3600)×4.174×(45-38)核算I效加热面积需2123m2,Ⅱ效、Ⅲ效加热面4058(k/s)。可见原横流凉水塔不能满足生产要积需236.1m2。考虑到资金投入和改造周期重新求。设计I效加热室(内径为1140mm,加热面积是215更新的凉水塔为型号 GFNDP-500的方形逆流m2,材质是8NT);将原I效加热室移到Ⅱ效式玻璃钢凉水塔,共装喷头400多个,技术参数为循环管形成双加热室,加热面积达到260m2;另增风叶直径800mm,电机功率4kW(共8台),额定加一材质为0C18N8T、加热面积为130m的加热冷却水量500m/h,实际冷却水量452m/h,冷室到Ⅲ效循环管将Ⅲ效改为双加热室。各效加热却水温20℃,而实际降温为18℃,在38-45℃时面积分别为25m2、260m2、260m2。考虑到Ⅱ效、水的比热容Cp=4.174kJ/(kg·℃),则处理能力Ⅲ效循环管改为加热室,料液循环阻力增大,将原Ⅱ2=(4552×10÷360×4.414×18=950效、Ⅲ效强制循环轴流泵出口φ450管道改为kg·℃)。φ900,通过大小头与加热室连接,减少轴流泵压头改造后, GFNDP-500方形逆流式玻璃钢凉水损失,同时将轴流泵改为FX-500型轴流泵(Q塔运行效果达到了设计水平,完全能满足生产要求。2200~3500m3/h,H=55m,工作温度≤170℃)。 GFNDP-500方形逆流式玻璃钢凉水塔采用全2.2真空系统改造PVC斜波填料,喷淋式布水,布水合理,在使用过程夏天真空系统真空度不到0.070Ma,上水温中冬天开4台风机夏天开8台风机,合理调整工度达到50℃,Ⅲ效出碱温度高蒸发强度下降,汽耗况减小凉水塔的能耗电机轻检修方便。增加,严重时电解只能降负荷生产,严重影响了经济22.2大气冷凝器的改造效益。原因是凉水塔处理水量偏小,水温高;大气冷大气冷凝器直径可用下式计算:d=0.023凝器偏小。(D·V/W)03,式中:d为大气冷凝器直径,m;D为2.2.1凉水塔的改造蒸汽量,14047kg/h;V为蒸汽比容,m3/kg,压力在凉水塔主要负责蒸发系统循环用水,原凉水塔0.02Ma时为10.2m/kg;W为蒸汽流速取40设计能力是为2.5万va烧碱蒸发配备的,现蒸发myso能力是3.5万ta计算得,d=0.023×(14047×10.2÷40)03=(1)Ⅲ效蒸发水量为11907Uh,而大气冷凝器1.37(m),取1.4m。将原大气冷凝器直径1.2m的冷却水量为蒸汽量的30~40倍,即冷却水量为改为14m,并将原φ32喷嘴改为φ42喷嘴,由原357.21-476.28m3h来的4排增加为6排(每排8根),共计56根喷嘴,(2)根据蒸发实际情况,Ⅲ效温度是85℃,回运行效果很好水温度是45℃。Ⅲ效85℃的水蒸气降至45℃的经过对与蒸发配套的凉水塔和大气冷凝器的改热水所放出的热量是:Q=Qg然+Q。85℃的水·造中国煤化工后对比见表3蒸气的汽化热为22953kJ/kg,Q諧=(1.907CNMHG数对比103÷3600)×22953=7591.7k/s;:5℃的热水「八醞度八v汽耗/(t:12)降至45℃时的平均温度是:均福度=(85+45)÷2改造前0.07改造后0.080-0.090=65(℃);65℃时水的比热容Cn=4.182kJ/(kg蒸发与固碱2007年23过料方式的改变泥化水后直接排入电解液贮槽,进入效体蒸发,有利(1)原设计进料方式:I效出料点在蒸发室锥于I效结晶盐晶核的形成,离心液过碱量也能严格底,靠压差进入Ⅱ效沸腾室。Ⅱ效出料点为循环管控制在1gL以下,使蒸发过程进入了良性循环汽锥形积盐槽,经采盐进入Ⅲ效。耗和动力电耗显著下降(2)不足:①该过料方式中进入下一效体的物2.5采盐系统的改造料层为过热状态,在管道内发生剧烈闪蒸,随着水分随着生产能力的增加,原采盐泵已不能和蒸发的迅速蒸发有盐结晶析出,造成过料管道阻塞。冲能力相匹配,根据3.5万ta的蒸发能力,将Ⅱ效、堵时加大效体水量,影响蒸发能力;②沸腾室内剧Ⅲ效采盐泵改型为Q=80m3/h,H=45m,同时将Ⅱ烈的闪蒸易造成二次蒸汽带碱和爆炸闪蒸,导致蒸效、Ⅲ效采盐泵管道改为φ108×4.5不锈钢管。发器剧烈震动(特别是Ⅲ效蒸发器)。2.6自动化控制系统的投入(3)改变过料方式。改I效出料点在蒸发器底采用DCS自动控制液位和过料,极大地提高了部,靠压差进入Ⅱ效加热室下弯头(轴流泵的出生产的连续性和稳定性,提高了蒸发的生产能力。口),Ⅲ效进料点也在加热室下弯头,尽量利用液位刚投用时液位检测钢球不耐压,后改变进货厂家得自身压力克服部分闪蒸,并在Ⅱ效、Ⅲ效进料管口加以解决。扩散装置,从而有效防止进料时因温差导致的闪蒸,2.7其他改造避免进料管堵塞和蒸发器剧烈震动。将Ⅱ效、Ⅲ效旋液分离器改型为φ18002.4离心机的更换12517;②浓冷岗位料液入槽采取沿槽壁切线进入蒸发改造时将原W-1200刮刀离心机改为方式使入槽成品碱起到混合搅拌作用;③Ⅱ效、ⅢHRN-500双级活塞推料离心机。它具有处理能力效回流液改至沸腾室上部沿切线进入蒸发室;④I大、操作简便等特点,但对处理盐泥的要求比较高。效二次蒸汽管改为φ325×12(原为φ250×12),要求含固量高,固液比均匀,否则会严重影响操作效Ⅱ效二次蒸汽管改为中426×12(原为φ325×12)果。在正常开车加料情况下,采盐平稳,离心机工作碳钢管。正常。当冷却岗位、配碱岗位排盐到高位槽时,离心3结语机出现异常,表现为机口震动剧烈,母液含固量升高三效顺流双加热室强制循环蒸发系统已运行1(20%~25%),离心机处理能力下降,回收盐水过年多,在生产中显示出较高的生产能力和节能作用碱量高达3g/L。后考虑二次采盐工艺,即用泵将所提高了蒸发能力,减少了碱损失,降低了汽耗,极大排盐泥经过旋液分离器进一步增稠含固量达到要地提高了企业的效益。求,但因所排盐泥颗粒细,碱液黏度高,虽然离心机[编辑:董红果]处理能力有所提高,但过碱量偏高,后改为将清槽盐···。·哈····。··%···命·····%∽%···°%%%··(上接第19页)同时由于蒸汽耗用量大,因此面考虑,氯气压缩机以采用进口透平机较为合适。适用于蒸汽成本低、供汽富裕的企业。但隔膜碱产总之,对采用何种制碱技术,必须综合考虑,既要考品质量低于离子膜碱,能耗高(主要是蒸汽耗)也是虑技术是否先进,又要考虑投资费用及设备的维修不争的事实,这需要比较投资费用和今后的运行费管理。用。对于新建10万ta以上规模的烧碱装置,建议经考察比较,杭电化公司决定新建10万ta烧采用离子膜法制碱技术;而现有隔膜碱的企业扩产,碱项目的最终生产方案为①一次盐水工序采用不宜扩几万∽a的离子膜碱装置,还是扩隔膜碱装HVM膜过滤盐水技术,其中化盐采用地下化盐池置为宜②电解工序引进日本氯工程公司离子膜电解槽电解如采用隔膜法制碱,对盐水质量要求较离子膜技术,取消碳素管过滤器;③氯氢处理工序中氯气干法低,一次盐水工艺宜用传统工艺;若用离子膜法制燥采中国煤化工德国某公司生产的碱建议釆用HWM膜法工艺它的盐水质量较好。透平CNMH(工艺。氯气干燥采用三塔流程较为合理,因为氯中含水对注:由于装置性能、管理程度不一,文中有关数透平机的使用寿命至关重要,采用此项工艺流程可据仅供参考。以较好地控制氯中含水指标。从节能角度及维修方[编辑:蔡春艳]26