西西里岛Trapani的高性能大型多效蒸馏工厂

1、西西里岛 Trapani 的高性能大型多效蒸馏工厂Temstet C., Canton G., Laborie J., Durante A.（法国 SIDEM 公司）本论文将介绍位于意大利西西里岛 Trapani的12效热压缩蒸馏装置。该工厂 共有4套相同的装置，每套的产水量为 9000 m3/d。由专门锅炉为喷射热压缩机 提供45 bar的蒸汽。造水比为16.7。在冬季操作采用板式换热器来提高 海水温度。 文中还将给出热与物质的平衡图， 材料选择， 蒸发器结构和工厂的规划设计。 最 后将给出工厂开工的结果和第一个生产周期的数据。1. 西西里岛的海水淡化在介绍 Trapani 这个项目之前，先

2、介绍一下西西里岛上的海水淡化发展情况。 众所周知， 西西里岛位于意大利南部， 面积比较大而且人口众多。 由于该岛的地 理特征，岛上大部分地区长期缺水。 近几年该岛降雨量减少， 就使得饮用水短缺 问题更加严重。西西里岛当局享受广泛的自治权利，自从 70年代早期，采用海 水淡化技术就成为当局解决岛上淡水紧张局面的技术手段之一。 今天我们可以说 他们当初的决定是正确的，而且取得了成功。实际上，为解决干旱问题而与海水淡化技术同时采用的大多数传统方法都因 为种种原因失败了， 比如说降雨量的持续减少， 以及最近大量海水淡化工程的出 现可以为西西里岛提供大量源源不断的淡水。目前西西里岛上有 27 套海水淡化

3、 装置，总产水量为120000 m3/d。考虑到西西里岛有500万居民，由海水淡化技 术提供的淡水占饮用水总量的 15-20%。2. Trapa ni工厂的描述2.1 结构Trapani工厂由法国SIDEM公司设计，共由4套相同的带热压缩机的多效蒸 馏装置组成，每一套装置产水量为 9000 m3/d，造水比接近17。每套装置 12效，分布在 6个模块中，蒸汽通过巧妙设计的蒸汽箱，从一个 模块流向下一个模块。在设计阶段遵循的主要原则就是尽量在生产车间完成设备的加工和建造， 而 减少在现场的工作量，这就要求每一个蒸发器模块的尺寸和重量都有严格的控制，以方便从加工厂到现场之间的运输每一个模块特征如下

4、：（a）直径：4.8米（b）长度：17.5米（c）重量：110吨每一个送到现场的模块都要先在生产车间进行性能的预测试。因此在现场需要做的工作就是安装淡水冷凝器（独立模块）、模块间的蒸汽 通道、喷射热压缩机和所有的附属设备（如泵，阀和管道等） 。工厂所必需的预 热器和最后的冷凝器是作为独立的冷凝器，放置在容器外面。在蒸发器内部，海水从喷嘴中喷射到传热管束上，使得海水可以在传热区域 重新均匀分配。热压缩机安装在第1效和第12效间，可以使最后一效的低压蒸汽被压缩后 重新输送到第1效。而机动蒸汽是由专门的锅炉提供（整个工厂一共有两台）。为了提高工厂的能源利用率，需要对浓盐水和淡水的预热进行回收， 以提

5、高 海水温度，采用的换热器为钛板式换热器。2.2材料：蒸发器的材料列于表1中：表1 Trapa ni海水淡化工厂的材料选择海水淡化装置材料蒸发器：与海水接触的壳体316L不锈钢与蒸汽接触到壳体316L不锈钢外部支撑圈碳钢蒸汽和淡水箱环氧树脂涂层的碳钢传热管束顶端3排管束钛其他管束铝黄铜76/22/2管板316L不锈钢支撑板316L不锈钢捕沫器316L不锈钢喷嘴316L不锈钢蒸馏水冷凝器/海水预热器壳体316L不锈钢管束铝黄铜76/22/2管板316L不锈钢支撑板316L不锈钢水箱316L不锈钢它们都是SIDEM公司对于清洁海水所使用的标准材料，其中蒸发器主要是 316L不锈钢，传热管的顶端3排

6、位钛管，其余都为铝黄铜（76/22/2）。2.3热与物质平衡图图1是主要的热与物质平衡图。r r. P-4iDATA蒸汽T- 4-2 7 CFt MSW I- P浓盐水F- ?：i5.0 fh7= 3 0 (CS= SS 9 G.ntQ锅炉补给水* T/HT-&I 六补给F- 113Q0 T.MT- 3G D C排放海水* 3D a IMT= SSBiP a= JuDoxwa淡水F- ITSOTfriT= 37.D 匚由于工厂的热效率高，需要的冷却水的量也就减少。同时该工厂的海水转化 率比较高，可以达到1/3，这样就可以降低取水、浓盐水排放和海水预处理的建 设成本。每效容器的补给海水流速为94

7、.2 t/h，为了满足后面设备的要求需要对它们进行预热。浓盐水和淡水采用U型管的方法逐级从容器中取出。按照SIDEM的一贯设计，蒸发器温度比较低（第 1效为62.2 C）,以便避 免腐蚀和结垢。阻垢剂（Belgard EV）的添加浓度为2-3 ppm。消泡剂的添加浓度为0.2 ppm。蒸馏水的设计纯度为100 ppm。从第一效蒸发器出来的冷凝水（0.5 ppm）将重新返回锅炉。该工厂对电力的需求（不包括锅炉和海水泵）低于 1 kWh/m3。主要设计参数列于表2：表2 Trapani工厂的设计参数参数数值淡水部分：产量（t/d）9000温度（C）25最高盐度（ppm）100海水：设计温度（C）2

8、2/10流量（t/h）1280机动蒸汽（饱和）：压力（bar，绝压）45流量（t/h）22.5冷凝液温度（C）84冷凝液盐度TDS（ ppm）5抽真空蒸汽（饱和）：压力（bar，绝压）45流量（t/h）1.5电力：每生产一吨淡水的电力消耗（不包括海水泵，kWh/t）1.0阻垢剂：力卩药量（ppm）3日消耗量（kg）81模块尺寸和质量：长度（m）17.5直径（m）4.8质量（t）110总而言之，该工厂的造水比非常高，如果MSF工厂想要达到此造水比，将需要40级，这是不现实的，另外该工厂的电力消耗也十分低。3. 其他技术3.1取水设备Trapa ni海水淡化工厂的取水设备包括：（a） 两条重200吨的取水设备置于海底，其中一条24米深，距离海岸4500 米；另外一条12米深，距离海岸2100米。该系统每小时可以取水9000立方米。（b）除砂和过滤设备（c）4用1备的泵站（d）海水管线3.2化学清洗采用氨基磺酸，每8-12个月清洗一次。其中清洗主要集中在前两效，为了 这个目的，传热管进行了专门的设计。4. 有关开工和运行的一些信息Trapani工厂在1994年6月完工，但是试车却拖延到1995年1月，这是因 为为锅炉配套的天然气管线没