蒸发固碱工段文献综述-化11-3陆智宇201130508016

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Ⅰ效蒸发器进行蒸发，再经过料泵输入Ⅱ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。

Ⅱ效蒸发器出来的清碱经泵进入旋液分离器增稠，清碱入Ⅱ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Ⅱ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Ⅰ效蒸发器内进行蒸原料液再用泵输入Ⅱ效蒸发器，Ⅱ效蒸发器的料液输入到Ⅲ效蒸发器。

Ⅲ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Ⅰ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Ⅰ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。

Ⅰ效二次蒸汽通入Ⅱ效加
热室，其冷凝水经电解液预热后输入热水槽。

Ⅱ效二次蒸汽通入Ⅲ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Ⅲ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Ⅲ效内形成真空。

三效顺流工艺不但适用于生产３０％的碱，也适用于４２％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Ⅲ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Ⅲ效蒸发器，在真空压力为13.5kPa的操作压力下沿Ⅲ效蒸发器列管内壁形成均匀完整的液膜向下流动，与Ⅱ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Ⅰ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Ⅰ效蒸发器的蒸汽冷凝液进行热交换，两部分汇合后送至Ⅱ效蒸发器
的顶部，Ⅲ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Ⅲ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。

Ⅱ效蒸发器0.049MPa的操作压力下操作， 36.5%碱液由Ⅰ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Ⅱ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Ⅰ效蒸发器的50%碱液
进行热交换，部分送至碱液换热器与Ⅰ效蒸发器的蒸汽冷凝液进行热交换，两部分汇合后送至Ⅰ效蒸发器的顶部，Ⅱ效蒸发器产生的二次蒸汽
通往Ⅲ效蒸发器，作为三效蒸发器的加热热源。

Ⅰ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。

Ⅰ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Ⅰ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。

２．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。

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