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(重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶 401221)

重慶市映天輝氯堿化工有限公司(以下簡稱“重慶映天輝”)為解決原燒堿蒸發(fā)裝置能耗高、產(chǎn)品質量不穩(wěn)定的問題，于2016年進行15萬t/a燒堿蒸發(fā)項目建設，于2017年3月正式投產(chǎn)運行。

1 工藝流程

1.1 堿液流程

電解工序的32%堿液先進入原液堿槽，經(jīng)原液堿槽再送至Ⅲ效蒸發(fā)罐，經(jīng)過預閃蒸濃縮后,由循環(huán)堿泵送到Ⅲ效加熱器；由Ⅲ效加熱器底部流出返回Ⅲ效蒸發(fā)罐進行再次閃蒸濃縮。

蒸發(fā)濃縮后的堿液由Ⅲ效堿泵送至Ⅱ效加熱器，堿液分別進入Ⅱ效一段預熱器和Ⅱ效二段預熱器。升溫后的堿液從兩段預熱器出來并匯合后進入Ⅱ效加熱器，再從Ⅱ效加熱器底部流出進入Ⅱ效蒸發(fā)罐進行閃蒸濃縮。

蒸發(fā)濃縮后的堿液由Ⅱ效堿泵送至Ⅰ效加熱器，堿液分別進入Ⅰ效一段預熱器和Ⅰ效二段預熱器。升溫后的堿液從兩段預熱器出來并匯合后進入Ⅰ效加熱器，再從Ⅰ效加熱器底部流出進入Ⅰ效蒸發(fā)罐進行閃蒸濃縮，這時堿液質量分數(shù)達到50%。

50%堿液依次送到Ⅰ效一段預熱器和Ⅱ效一段預熱器。在Ⅰ效一段預熱器里50%堿液和從Ⅱ效蒸發(fā)罐來的低溫堿液進行間接換熱。在Ⅱ效一段預熱器里50%堿液和從Ⅲ效蒸發(fā)罐來的低溫堿液進行間接換熱。降溫后的50%堿液由Ⅰ效堿泵加壓送到產(chǎn)品冷卻器與循環(huán)冷卻水進行間接換熱冷卻，最后送至產(chǎn)品罐區(qū)50%堿儲槽。

1.2 蒸汽及冷凝水流程

Ⅱ效加熱器的二次蒸汽變成冷凝水后流入Ⅱ效冷凝水罐，再送至Ⅲ效加熱器；Ⅲ效加熱器二次蒸汽變成冷凝水后也流入Ⅲ效冷凝水罐。Ⅲ效冷凝水罐的冷凝水用冷凝水泵送至電解系統(tǒng)作為陰極補充水使用。

Ⅲ效蒸發(fā)罐二次蒸汽被真空系統(tǒng)抽吸前先用蒸發(fā)式冷凝器冷卻降溫。

2 蒸發(fā)裝置采用的先進技術

2.1 三效逆流工藝

50%堿蒸發(fā)裝置設置Ⅰ效、Ⅱ效和Ⅲ效，蒸發(fā)濃縮工藝流程為逆流:即堿液的流向與加熱蒸汽的流向相反，原液堿從Ⅲ效蒸發(fā)器進入，經(jīng)Ⅲ效濃縮后進入Ⅱ效, 經(jīng)Ⅱ效濃縮后再進入Ⅰ效, 經(jīng)Ⅰ效濃縮后質量分數(shù)達到50%，可作為產(chǎn)品出售；而加熱蒸汽從Ⅰ效進入，Ⅰ效產(chǎn)生的二次蒸汽進入Ⅱ效，Ⅱ效產(chǎn)生的二次蒸汽進入Ⅲ效。逆流工藝的優(yōu)點是當堿液濃度增高的同時堿液的溫度也增高，因此各效黏度相差不至于太大，物料流動性好,各效傳熱系數(shù)保持較高的水平。

2.2 原液閃蒸

在三效蒸發(fā)裝置中，來自電解工序的32%堿液的溫度高于Ⅲ效加熱蒸汽的溫度。如果將32%堿液直接送到Ⅲ效加熱室，則在加熱室的上部是一個反傳熱的過程，即加熱室管內的堿液加熱了管外的蒸汽，它將嚴重影響整個蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)效率。原液閃蒸技術是將來自電解工序的32%堿液首先送到Ⅲ效蒸發(fā)罐進行預閃蒸，其溫度降到低于Ⅲ效加熱蒸汽的溫度后，再送到Ⅲ效加熱室管程，這樣，加熱室管內的堿液是被管外的蒸汽加熱而得到升溫產(chǎn)生蒸發(fā)，從而大大提高了整個蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)效率。

2.3 減溫裝置

在蒸發(fā)罐出口設置了3臺高效能微細霧化減溫器,將Ⅰ效、Ⅱ效、Ⅲ效蒸發(fā)罐出來的二次過熱蒸汽降到相應壓力狀態(tài)下的飽和溫度，然后送入下一效加熱室加熱堿液，或經(jīng)蒸汽冷凝器進行冷凝,大大改善了加熱室和蒸汽冷凝器的傳熱效果, 也就大大提高了整個蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)效率。

2.4 分體式蒸發(fā)器

燒堿蒸發(fā)裝置蒸發(fā)器由加熱器和蒸發(fā)罐組成，且加熱器和蒸發(fā)罐為分體式結構,堿泵送來的堿液首先進入加熱器，在加熱器的頂部設置了堿液分配器和布膜器，其功能是將送入加熱器的堿液均勻分配到加熱器的整個截面，促使堿液沿著加熱器每一根換熱管的內表面呈均勻的膜狀向下流動。堿液在流動過程中和殼程的加熱蒸汽進行強烈的熱交換而得到迅速升溫達到沸點而產(chǎn)生蒸發(fā)，這時換熱管中心充滿了二次蒸汽，它會帶動管內壁膜狀的堿液高速地向下流動，一起從換熱器底部出來，通過一根管道進入蒸發(fā)罐內，沸點狀態(tài)的堿液在蒸發(fā)罐里擴容降溫而進一步產(chǎn)生強烈閃蒸。蒸發(fā)器為分體式，因此蒸發(fā)罐整個截面都為堿液的閃蒸空間，其閃蒸空間非常大，堿液的閃蒸很完全，大大提高了其蒸發(fā)效率；同時，蒸發(fā)罐整個截面都是二次蒸汽上升的空間，所以二次蒸汽上升的速度較慢，夾帶的液沫很少，再通過蒸發(fā)罐上部汽液分離裝置進一步除去液沫后保證出去的二次蒸汽不含或只含有微量的堿，有效保證了二次蒸汽冷凝水的質量。

2.5 高通量管式換熱器

堿蒸發(fā)裝置中Ⅰ效一段預熱器和Ⅰ效二段預熱器承受高溫高壓，常采用板式換熱器，其密封墊片很容易損壞。本裝置采用的高通量管式換熱器大幅減少了泄漏點，徹底解決了堿蒸發(fā)裝置不能長周期運行這一瓶頸問題。

2.6 變頻控制

蒸發(fā)裝置的堿液管路中一般采用調節(jié)控制閥控制堿液的流量和液位，調節(jié)控制閥閥體長時間承受高溫、高壓，易腐蝕泄漏，嚴重時會出現(xiàn)噴濺情況。本裝置的電動機變頻控制技術通過改變電動機工作頻率，來改變泵的轉速，降低了工作壓力，也達到控制流量和液位的目的，徹底解決了50%堿蒸發(fā)裝置不能長周期運行這一瓶頸問題。

隨著信息化建設進程加速，網(wǎng)絡技術行業(yè)應用范圍迅速擴展，涉及知識更新迅速。導致高校出現(xiàn)師資技術水平跟不上行業(yè)發(fā)展速度、教學資源更新難度大等問題。當新技術出現(xiàn)，往往高校教師很難獲取第一手學習資料，也很難獲取行業(yè)崗位經(jīng)驗。也為高校教師教學和指導學生帶來較大難度。于是出現(xiàn)學生所學知識無法與市場人才需求無縫接軌，如何將企業(yè)一線技術引入到教學中成為高職計算機網(wǎng)絡專業(yè)改革的一個難點和痛點。

2.7 純水閉路循環(huán)

蒸發(fā)裝置中各泵的機封水和真空泵的工作液須使用純水。本裝置中設置了一個由純水收集槽、純水循環(huán)泵和純水冷卻器組成的純水閉路循環(huán)系統(tǒng)。泵的機封水和真空泵的工作液通過管道回流到純水收集槽，由純水循環(huán)泵加壓送出。經(jīng)純水冷卻器冷卻到要求的溫度后，再由純水總管分配到各純水工作點，實現(xiàn)純水的閉路循環(huán)，大大節(jié)約了純水的消耗。

2.8 蒸發(fā)式冷凝器

蒸發(fā)裝置Ⅲ效蒸發(fā)罐二次蒸汽的冷凝多采用表面冷凝器方式進行，因此須對原有循環(huán)水站進行擴容，并鋪設長距離送水管網(wǎng)。本裝置采用Ⅲ效蒸發(fā)罐二次蒸汽的蒸發(fā)式冷凝器，為立式布置，冷風從側下部進入換熱器，從上部抽風機出換熱器，橫向沖刷換熱管外壁；換熱管采用獨有的順排布置方案，使管外水膜成形與風路得到優(yōu)化，換熱效率顯著提升；換熱器兩端采用管箱式結構，直管管排兩端與管箱連接，管箱兼有氣液分離作用；在換熱管箱下部與進風口上部間設有填料層，在該填料層上進行水與空氣的二級熱交換，以降低水溫，提高設備運行效率。

3 運行過程中存在的問題

3.1 50%堿雜質問題

裝置初開車運行時，系統(tǒng)清洗干凈后，每次開車檢查成品堿雜質情況均合格(雜質數(shù)量低于5顆)，1 h后雜質檢不出。運行2年堿蒸發(fā)裝置停車后，開車運行一周雜質才能合格。

3.1.1 原因分析

原液堿槽和Ⅲ效設備為316L材質，在停車降溫后，表面鈍化膜會脫落，形成大量黑色碳化“皮”狀物質，這是50%堿中機械雜質的主要來源。

運行過程中脫落的黑色碳化物會逐漸沉積在流速降低位置：原液堿槽底部，Ⅰ效、Ⅱ效和Ⅲ效的加熱器頂部封頭布膜器，各效換熱器堿液進口。裝置運行時，液位一旦出現(xiàn)較大波動，沉積的碳化物就會被沖擊出來，50%堿中則會出現(xiàn)較多機械雜質。

3.1.2 解決措施

(1)每次停車時，對原液堿槽、各效蒸發(fā)器等雜質沉積部位進行清洗，再次開車后質量能較快合格。

(2)在產(chǎn)品冷卻器后部設置布袋式過濾器。但在實際運行中，開車前期50%堿雜質較多時，雜質過濾器不適用，較多細小雜質顆粒會穿透濾袋，且濾袋雜質附著過多時，運行壓力升高，起不到攔阻作用。后期50%堿雜質較少時，一臺過濾器更換新濾袋后，運行時間基本只能維持24 h，運行壓力升高，雜質反而會穿透濾袋。

重慶映天輝采取的措施是：在罐區(qū)設2個50%堿成品槽。其中一個成品槽用來存放品質好的堿液，這個槽不出貨時，且堿液中雜質較少能用過濾器攔截時，堿液經(jīng)過過濾器，進入該堿槽后靜置得到質量較好的50%堿；品質不好時，50%堿液就進另外一個成品槽。

3.2 液位波動問題

液位波動主要受各效加熱器布膜情況及蒸發(fā)壓力影響。各效加熱器布膜不均，堿液在加熱器受熱不均勻，蒸汽壓力、流量隨之不穩(wěn)定，液位出現(xiàn)波動。出現(xiàn)這類問題主要是各效加熱器頂部布膜器脫落或換熱器泄漏。

(1)布膜器安裝時直接插入列管中，靠二者管壁摩擦力固定，遇較大外力時易脫落。在初期運行時液位波動較大，利用檢修機會拆開加熱器封頭，發(fā)現(xiàn)布膜器出現(xiàn)松動，造成加熱器布膜不均勻，最終造成液位不穩(wěn)定。首先嘗試使用脹管器脹管，因布膜器材質較硬，工作難度大而放棄；現(xiàn)采用布膜器纏繞聚四氟乙烯生料帶后再插入列管，使用后基本杜絕了布膜器脫落情況。

(2)Ⅰ效二段預熱器和Ⅰ效加熱器泄漏。

某一時間段，各效液位波動大，尤其以Ⅰ、Ⅱ效最為明顯，液位難以控制平穩(wěn)，導致產(chǎn)品質量不合格，現(xiàn)場Ⅰ效二段預熱器堿液進口管道抖動大，甚至Ⅰ效冷凝水不能建立有效液位。停車后，檢查Ⅰ效二段預熱器，發(fā)現(xiàn)列管泄漏，運行時因殼程冷凝水壓力高于管程堿液壓力，冷凝水串入堿液中，導致堿液濃度低，液位波動大。臨時堵管后，恢復正常運行；已更換1臺預熱器。

后來，又出現(xiàn)Ⅰ效蒸發(fā)器壓力高于正常運行壓力(約超20%)，Ⅰ效堿液溫度比正常運行時高5 ℃，一次蒸汽耗量增加1 t/h；還出現(xiàn)不能提升負荷的情況。在停車過程中，發(fā)現(xiàn)一次蒸汽壓力與Ⅰ效蒸發(fā)器壓力一致(平壓)。試漏發(fā)現(xiàn)一根列管泄漏，蒸汽進入管程，混入堿液中，大量蒸汽做無用功，無法提升負荷。臨時堵管后，恢復正常運行。

出現(xiàn)泄漏的原因主要是設備材質問題，因此，在燒堿蒸發(fā)裝置建設選材時，應選擇耐高溫、耐高濃度堿液腐蝕的材料，確保蒸發(fā)裝置長周期運行。

4 結語

重慶映天輝燒堿蒸發(fā)裝置采用了先進的技術，整體運行平穩(wěn)；在設備材質上提醒我們應選擇耐高溫、耐高濃度堿液腐蝕的材料，進一步提高裝置的運行穩(wěn)定性。