1、 蒸发固碱工段文献综述前言氯碱工业是古老,传统的能源与资金密集型基本化工原料工业，隔膜法电解是目前电解法生产烧碱最主要的方法之一,而其中的蒸发工段是烧碱生产中的重要工段。蒸发工段的主要目的是提高碱液的浓度和分离氯化钠和烧碱。通过蒸发，使碱液中的水分大量蒸发出来，从而提高碱液浓度并且氯化钠在碱液中的浓度急剧下降并结晶分离出来。因此,电解液蒸发工序运行状况和生产技术直接影响整个氯碱系统的用能水平和经济效益。本文介绍了氯碱生产各种蒸发工艺的特点。关键词：氯碱工业 蒸发 烧碱 一.蒸发工艺氯碱企业烧碱蒸发时多采用双效顺流、三效顺流强制循环、三效逆流强制循环、四效顺流流程等。1.1 双效顺流流程双效顺流
2、流程是一种生产 30液体烧碱的流程电解液储槽的电解液经过预热器。输入效蒸发器进行蒸发，再经过料泵输入效蒸发器，蒸发后得到 30的浓碱。通过浓碱冷却槽由泵输入冷却器，经循环冷却后的碱液进入浓碱储槽，再用泵输入至成品 碱贮罐。效蒸发器出来的清碱经泵进入旋液分离器增稠，清碱入效蒸发器或在浓度合格时出料。采用的盐泥一起放入滤盐器，盐泥中的氯化钠制成回收盐水送往化盐工序。其中压出来的碱液流入母液罐回至效蒸发器，并再度存入洗水贮罐到达一定浓度后再送回蒸发系统。双效顺流流程工艺设备简单，对生蒸汽压力要求不 高 ， 但是热量利用率低，蒸汽消耗高，在生产 30碱时消耗太高1.2 三效顺流流程三效顺流流程多数用于
3、生产 30液体碱电解液经加料泵送入预热器加至 100以上，输入效蒸发 器 内 进 行 蒸 原 料 液 再 用 泵 输 入 效 蒸 发 器 ，效蒸发器的料液输入到效蒸发器。效蒸发器出来的 30成品碱液送浓碱冷却槽冷却到 30以下。澄清后的碱液送浓碱贮槽，由成品碱泵输入成品碱、由过滤器采出的盐浆经旋液分离器增稠后集中排入盐碱高位槽中，会同成品碱沉清冷却。采出的盐泥一起输入离心机分离。第一次所得的碱液经过化盐池化盐后，再经碱液贮槽送入效蒸发器蒸发、洗涤后碱、盐化成回收盐水。由锅炉来的蒸汽送入效蒸发器加热器室，其冷凝水流经二段电解液预热器，预热电解液后送回锅炉房。效二次蒸汽通入效加热室，其冷凝水经电解
4、液预热后输入热水槽。效二次蒸汽通入效加热室其冷凝水直接送至热水槽，热水槽中的热水主要用作洗涤或化盐效的二次汽经捕沫器分离出夹带的碱沫后由冷凝器用水冷凝后排入下水道，并 借 此 在效内形成真空。三效顺流工艺不但适用于生产的碱，也适用于的碱。但是在生产 42的碱时由于各效的浓度均相应增加，沸点上升造成有效温度减小，推动力不足。因此要改善蒸发器的传热状况就必须采用强制循环蒸发，此外成品碱澄清槽中采用的盐泥分开处理，应该采用氯化银法除去硫酸钠后才能送回化盐段工序使用。三效顺流工艺对蒸汽做了 3 次利用，仅有效的二次蒸汽被冷凝排放，它仅占总蒸发量的三分之一左右，故该工艺的热量浪费少，蒸汽消耗低。三效顺流
5、工艺与双效顺流工艺十分相似，操作容易控制。在生产42的碱液时对设备的材质也没有特殊要求，只是对蒸汽压力的要求高一点。1.3 三效逆流流程由离子膜工序来的 32%原 料 碱 送 入 碱 液 贮 槽 ， 经 电 解 液 泵 自 顶 部 加入 效蒸发器，在真空压力为 13.5kPa 的 操 作 压 力 下 沿效蒸发器列管内壁形成均匀完整的液膜向下流动，与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 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效蒸发器的蒸汽冷凝液进行热交换，两 部 分 汇 合 后 送 至 效 蒸 发器 的
6、 顶 部，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 下水及效蒸发器壳程的二次蒸汽冷凝水经冷凝水罐由冷凝水泵送出。效蒸发器 0.049MPa 的操作压力下操作， 36.5%碱液由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 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效蒸发器的 50%碱液进行热交换，部分送至碱液换热器与效蒸发器的蒸汽冷凝液进行热交换，两部分汇合后送至效蒸发器的顶部，效 蒸 发 器 产 生 的 二次蒸汽通往效蒸发器，作 为 三 效 蒸 发 器 的 加 热 热源。效蒸发器的二次蒸汽
7、冷凝水流向二次蒸汽冷凝水罐，由冷凝水泵送出。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。二、主要设备1蒸发器的基本结构(1)蒸 发 室 ： 蒸 发 器 的 蒸 发 室 一 般 都 呈 圆 柱 形 筒 体，它的作用是提供蒸发空间、对蒸发出来的二次进行汽液分离 (2)加 热 室 ： 加 热 室 通 常 是 列 管 加 热 器 ， 其 作 用 是 把 加 热 蒸
8、 汽 的 潜 热 冷 凝热 传 有 冷 凝 水 出 口 ， 上部有蒸汽进口管及不凝气体出口管 (3)循环系统循环系统：自然循环或者强制循环蒸发器中的循环管和循环泵。蒸发器的循 环 系 统 是 使 需 要 蒸 发 浓 缩 的 料 液 达 到 要 求 的 循 环 速 度 ，改 善 传 热 状 况 的 重 要 部 件 。 尤 其 是 循 泵 ， 对 提高蒸发器的传热系数具有重要作用。三、辅助设备1、真空设备液 体 表 面 的 压 力 越 低 ， 它 的 沸 点 也 越 低 。 所 以 ， 在 无 法 增 大 供 热 能力 和 设 备 生 产 能 力 的 情 况 下 ， 采 用 真 空 装 置 降 低
9、 效 体 内 碱 液 表 面 的 压力 ， 达 到 增 大 传 热 温 差 ， 加 快 蒸 发 速 度 的 目 的 。循环泵循 环 泵 大 都 采 用 卧 式 轴 流 泵 或 卧 式 混 流 泵 。 因 为 在 蒸 发 工 艺 中 ，设 计 要 求 要 选 用 大 流 量 、 低 扬 程 的 循环泵。3、换热器换热器是蒸发工艺过程一种重要的辅助设备，它是降低能耗，充分利用余热的主要设备之一。常用的换热器主要有三种型式：列 管 式 换 热 器 、 螺 旋 板 式 换 热 器 及 板式 换 热 器 。列管式换热器传热系数比较低，体积也比较庞 大 ， 但 加 工 、维 修 尚 不 复 杂 。 螺 旋
10、 板 式 换 热 器 传 热 系 数 高 ， 但 加 工 制 造 复 杂 ， 维修 极 为 困 难 。 而 板 式 换 热 器 传 热 系 数 高 ， 制 造 、 安装、维修都较容易。由于板式换热器的这些特点，因此在离子膜 烧碱蒸发中得到了广泛的应用，是值得推荐的热交换设备。四、固碱工序目前国内外生产固体烧碱的主要方法有两种：间歇法蒸煮和连续法膜式蒸发。与大锅法对比，膜式蒸发法有很多优点比如设备紧凑、热利用率高易于操作、能耗少、碱损小、成本较低等。本工序主要任务是将 48液碱浓缩至 98.6熔融碱后，通过片碱机生产出合格的片状氢氧化钠。浓缩采用的是双效降膜工艺，浓缩所需的热源由熔盐炉供给。膜式
11、法生产片状氢氧化钠是碱液与加热源的传热蒸发过程在薄膜传热状态下进行，此过程全部为物理变化。当碱液进入降膜式蒸发器中垂直的加热管内，被管外的加热源所加热而达到沸腾。在沸腾的流体中，碱液和蒸汽是二相混合流动的，故它是二相流动的沸腾给热过程。在片碱生产中，高温的浓碱对镍设备有一定的腐蚀性。腐蚀的原因主要是碱液中所含的铝酸盐在 250以上会逐步分解，并放出新生态氧与镍材发生反应，生成氧化镍层。氧化镍易溶于浓碱中而被碱液带走，这样的过程在浓碱蒸发中反复进行而导致镍制设备的腐蚀损坏。常用的处理方法是在原料液中加入蔗糖水溶液，这种方法比其他方法如离子交换法、亚硫酸钠法优越的多，其主要原因是操作简单、无须加许
12、多设备，另外糖资源易得而且价格低廉固碱工序生产的片状氢氧化钠又名火碱、苛性钠。纯品是无色透明晶体，工业上片碱含有一定的杂志所以颜色发白。在空气中易吸收水分而潮解。片碱粉尘对人体危害极大。片状氢氧化钠及其水溶液对动物及植物等有机物质有强烈的腐蚀作用，必须存放在密闭的铁罐中。片状氢氧化钠是用途极广的基本化工原料。用于：轻纺工业，如造纸、印染、皮革、制皂等；化学工业，如农药、燃料等；石油工业，如精炼石油、油脂等；还有机械、医药等领域。五、结论氯碱企业中蒸发的主要目的是提高碱液的浓度和分离氯化钠和烧碱，蒸发时多采用双效顺流、三效顺流强制循环，三效逆流强制循环等。与三效蒸发相比双效顺流工艺设备简单，对蒸
13、汽压力要求也不高，但是热利用率比较低，蒸汽消耗又比较高，而三效顺流工艺对蒸汽做了三次利用，故该工艺的热量浪费少，蒸汽消耗低，操作起来容易控制，不过国内的小型氯碱厂还是多采用双效顺流流程。最近几年我国的氯碱行业突飞猛进，已经成为世界第一氯碱大国，随着生产能力的慢慢加强，国内的氯碱行业发生了很大个变化，供大于求的状况越来越严重，导致了行业间的竞争加强。因此中国的氯碱行业需要政府的大力支持。同时，氯碱企业也要进行自我革新，争取生存空间，这样才能发展和保持我国氯碱工业的国际竞争。参考文献1 杜卫刚 烧碱蒸发工艺现状及发展 河北化工 2006 年 10 月 2 张守特 三效逆流蒸发工艺探讨 天津化工 2010 年 11 月3 李承志 双效顺流蒸发工艺 氯碱工业 1994 年 09 期 4 马宇春 中国氯碱工艺发展及概况 硅谷 2013 年 07 期5 廖巧丽 米镇涛，化学工艺学 北京 化学工业出版社，2 001 6 李长新 氯碱生产蒸发工段工艺研究 科技视界 2014 年 9 月7 刘启照 我国氯碱生产主要装备概况 氯碱工业 1991 年 10 月8 李宁 固碱工艺知识 2012 年 10 月9 贵州开磷遵义厂质量管理体系文件
