离子膜烧碱蒸发工艺的比较

离子膜烧碱蒸发工艺的比较

目前，我国离子膜蒸发技术包括升膜蒸发技术、双效降膜蒸发技术和三效流降膜蒸发技术。由于升膜蒸发工艺仅为一效蒸发,蒸汽利用率低,热能没有做到合理利用,相对气耗较高,从经济利益角度出发,单效升膜蒸发工艺的实用性受到限制。双效逆流降膜蒸发应用比较广泛,三效逆流降膜蒸发工艺在目前没有得到广泛应用,但是三效逆流具有能耗低、蒸汽利用率高、设备能力大等优点,是一种比较先进的蒸发技术。下面对双效逆流降膜蒸发工艺和三效逆流降膜蒸发工艺做一下比较,对三效逆流降膜蒸发工艺生产50%烧碱在企业的应用进行探讨。1流程介绍1.1碱液膜蒸发干燥工艺流程图见图1,由离子膜电解工序来的32%原料碱送入碱液贮槽,经泵自顶部加入二效蒸发器,在13.5kPa操作压力下沿二效蒸发器列管内壁形成均匀完整的液膜向下流动,与一效蒸发器的二次蒸汽换热。经浓缩后,浓度为38.7%的碱液流出管来,经泵部分送至碱碱换热器与一效蒸发器的50%碱液进行热交换,另一部分送至碱液预热器与一效蒸发器的蒸汽冷凝液进行热交换,两部分汇合后送至一效蒸发器的顶部,二效蒸发器产生的二次蒸汽由表面冷凝器冷凝,其中的不凝气由水环真空泵抽除。表面冷凝器下水及二效蒸发器壳程的二次蒸汽冷凝水(含碱冷凝水)经冷凝水罐由冷凝水输送泵送出。一效蒸发器于常压下操作,38.7%碱液由壳程内的生蒸汽加热,经进一步浓缩为50%碱液后流出一效蒸发器管来,进入汽液分离器。经50%碱泵泵送至碱液换热器。50%碱液经冷却器与凉水塔送来的冷却水进行热交换使碱液冷却至45℃以下送入贮罐。一效蒸发器的蒸汽冷凝液经碱液预热器后送至给水室乏水罐。1.2热交换、冷凝水罐、冷却工艺流程图见图2,由离子膜电解工序来的32%原料碱送入碱液贮槽,经电解液泵自顶部加入三效蒸发器,在真空压力为13.5kPa的操作压力下沿三效蒸发器列管内壁形成均匀完整的液膜向下流动,与二效蒸发器的二次蒸汽换热。经浓缩后,浓度为36.5%的碱液流出管来。经过料泵部分送至碱液预热器与一效蒸发器的50%碱液进行热交换,另一部分送至碱液换热器与一效蒸发器的蒸汽冷凝液进行热交换,两部分汇合后送至二效蒸发器的顶部,三效蒸发器产生的二次蒸汽由表面冷凝器冷凝,其中的不凝气由水环真空泵抽除。表面冷凝器下水及三效蒸发器壳程的二次蒸汽冷凝水(含碱冷凝水)经冷凝水罐由冷凝水泵送出。二效蒸发器于0.049MPa的操作压力下操作,36.5%碱液由一效蒸发器的二次蒸汽加热,经进一步浓缩为41.8%碱液后流出二效蒸发器管来,进入汽液分离器。经过料泵部分送至碱液预热器与一效蒸发器的50%碱液进行热交换,部分送至碱液换热器与一效蒸发器的蒸汽冷凝液进行热交换,两部分汇合后送至一效蒸发器的顶部,二效蒸发器产生的二次蒸汽通往三效蒸发器,作为三效蒸发器的加热热源。一效蒸发器的二次蒸汽冷凝水流向二次蒸汽冷凝水罐,由冷凝水泵送出。一效蒸发器于0.21MPa的操作压力下操作,41.8%碱液由壳程内的生蒸汽加热,经进一步浓缩为50%碱液后流出一效蒸发器管来,进入气液分离器。经50%碱泵送至碱液预热器、碱液换热器,最后经过冷却器冷却。50%碱液经冷却器与凉水塔送来的冷却水进行热交换使碱液冷却至45℃以下送入贮罐。一效蒸发器的蒸汽冷凝液经两台碱液预热器后送至给水室乏水罐。2两者的共同特点2.1这都是重复工艺采用逆流蒸发既可以更加充分地利用蒸汽的热量,减少热量的损失,同时也可以提高蒸发的传热系数,减少设备的加热面积,减少投资。2.2所有采用投降蒸发法降膜蒸发器具有浓缩比大,黏度范围大/传热效果好,蒸汽和水的耗量小,处理量大的特点。2.3蒸发和三效回流降膜蒸发为使溶液在较低的温度下沸腾,减少能耗的利用,双效逆流降膜蒸发和三效逆流降膜蒸发,都采用末效真空蒸发,在真空条件下溶液的沸点降低,增加了蒸发器的传热推动力。在传热量一定的情况下,可以节省蒸发器的传热面积,同时可减少蒸发器的热损失。3利用冷凝水的热量三效逆流降膜蒸发系统充分利用了生蒸汽的热量和一效蒸发器所生产的50%碱溶液的温度,并且两次利用了系统产生的二次蒸汽的热量。一效蒸发器的蒸汽冷凝水用于加热三效蒸发器、二效蒸发器生产的36.5%、41.8%的碱,充分利用了冷凝水的热能。一效产出的高温50%碱用于预热三效蒸发器、二效蒸发器生产的36.5%、41.8%的碱,这样,预热完毕后50%的碱温度可以低于90℃以下,充分利用了高温碱的热能,同时,可以减少冷却器的冷却水的使用量,降低了冷却水的运行成本。一效蒸发器产生的二次蒸汽作为二效蒸发器的加热源,二效蒸发器产生的二次蒸汽作为三效蒸发器的加热热源,做到了热能的有效利用。三效二次气冷凝水可以作为冷水塔的补水,节约冷水,减少了排放。一效二次气冷凝水可以回收到给水室,以备隔膜蒸发洗罐之用,既减少了排放,又可以充分利用一效二次气的热能,同时可以替代井水作为机泵密封水,在冬季时候可以用作装置的伴热,可以有效的节约用水,降低生产成本。4绩效评估4.1双效回流工艺增加投资三效逆流降膜蒸发工艺和双效逆流降膜蒸发工艺相比较,三效逆流工艺需要三台降膜蒸发器、五个板式换热器、四台碱泵,这比双效逆流工艺多增一台降膜蒸发器、两台板式换热器、一台碱泵,加上相应的管道及阀门,共需增加投资约800万元。4.2降膜蒸发运行成本的节约多效蒸发时,由于各效(除最后一效外)的二次蒸汽都作为下一效蒸发器的加热蒸汽,这就提高了生蒸汽的利用率,即蒸发同样数量的水分,采用多效蒸发时所需要的生蒸汽量将远低于单效蒸发,因此,蒸发的效数越多,蒸汽消耗也就越低,产品的生产成本也就越低。双效逆流降膜蒸发工艺生产1t50%液碱需要中压蒸汽0.77t/t折百碱,而三效逆流降膜蒸发技术每生产1t50%液碱需要蒸汽0.55t/t折百碱,这样吨碱相比之下可节约0.22t/t折百碱,改造15万t降膜蒸发,一年可节约中压蒸汽3.3万t。按照目前的蒸汽价格100元/t计算,三效逆流降膜蒸发装置可以每年节约生产运行成本330万元。按蒸发装置的使用寿命10年计算,使用三年内可以收回增加的投资,在一个使用周期内可以节约上千万元的生产成本,具有较高的经济效益。4.3管网压力调整工艺,提高三效回流降膜蒸发的实际生产技术水平,在协调和提高三效回流由于双效逆流的一效蒸发器的控制放碱温度为145℃以上,三效逆流的一效蒸发器的控制放碱温度为165℃以上,这就需要较高的饱和蒸汽压力,来满足生产的需要,因此对整个蒸汽管网的压力要求就比较高,管网压力的波动可能会影响到三效逆流降膜蒸发的正常生产,针对这一问题,可以进一步的优化工艺,同时也可以在公司碱产品结构调整后,隔膜碱产量降低,用汽量降低后可提高蒸汽压力,来满足三效逆流降膜蒸发的要求。5离子膜法生产专业化原料的意义我国大部分企业采用双效逆流降膜工艺生产50%浓度的烧碱,只有很少的企业采用三效逆流降膜蒸发工艺,