马玉莲，孙占瑞，张景满，韩 飞，宋智兵

（河北盛华化工有限公司，河北 张家口 075000）

消化吸收国外技术 实现蒸发装置国产化

马玉莲，孙占瑞，张景满，韩 飞，宋智兵

（河北盛华化工有限公司，河北 张家口 075000）

通过引进消化吸收瑞士博特的技术并进行工艺优化设计，提出了改造和创新意见，完成了蒸发装置的国产化，实现了精细化管理及水、电、汽的节约，使生产过程中的废水、废气得到了净化和回收利用。

国产蒸发装置，工艺优化，解决方案，净化；回放

国内离子膜生产企业的蒸发工序主要引进了瑞士Bertrams公司和意大利Set公司以及日本木村的双效逆流或三效逆流板式蒸发装置，有的还引进了瑞士AlfaVap三效逆流板式蒸发装置。近年来，在引进国外先进技术的同时，注重引进消化吸收和再创新，使国产蒸发装置制造水平很快进入国际先进行列，并在氯碱企业中得到了广泛应用。

河北盛华化工有限公司于2005年首次引进了瑞士博特的二效逆流降膜蒸发装置，2007年，在引进消化吸收博特二效逆流降膜蒸发技术的基础上经过工艺技术的再创新形成了一套较为符合实际情况的设计方案。

1 国产蒸发装置的工艺简介及与博特工艺的对比

32%烧碱溶液加入Ⅰ效降膜蒸发器中，该蒸发器的分离器压力为0.010 7 MPa（绝压），碱液一次流过该蒸发器，32%液碱被浓缩至38.9%，Ⅰ效降膜蒸发器是通过Ⅱ效蒸发器产生的二次蒸汽来加热的。Ⅰ效降膜蒸发器产生的二次蒸汽在表面冷凝器中产生的冷凝液与Ⅰ效降膜蒸发器壳侧产生的冷凝液一起收集于二次蒸汽冷凝液罐中，并通过二次蒸汽冷凝液泵打出界区。

38.9%碱液通过泵从Ⅰ效降膜蒸发器经换热器打入Ⅱ效降膜蒸发器中，经过2个换热器后，38.9%碱液由71℃加热至137.7℃。

Ⅱ效降膜蒸发器产品端在常压下工作，碱液浓度由38.9%浓缩至50%，这个过程由生蒸汽来加热。

50%碱液从降膜蒸发器通过泵经换热器排出界区。50%碱液第一次通过换热器的时候，碱液从145℃冷却至约97℃，第二次通过冷却器，从97℃降至45℃。

在降膜蒸发器顶部，碱液按如下方式分配，在上部的管板片上，每个蒸发器列管顶部开有垂直的狭缝，通过这些狭缝，碱液沿管内表面均匀地流入管中，在列管内壁形成不中断的膜，碱液离开管束到达安装于降膜蒸发器下部列管板片的蒸发分离器。

国产蒸发工艺流程见图1，博特蒸发工艺流程见图2，主要设备表对比情况见表1。

2 博特工艺中存在的问题及优化改造

2.1 博特工艺存在的问题

（1）Ⅰ效蒸汽冷凝液由于有性能良好的碱雾捕沫器，捕集的蒸汽冷凝液含碱量为10×10-6，是良好的工艺软水，只要降到合适温度就可作为机泵密封水使用。

（2）真空泵密封上水采用直接供水，下水直接排放，靠上水阀门来调节液环水位，依靠进水压力判断供水量，既浪费资源又难以操作控制。真空泵密封水冬季水温低，真空好；夏季水温高，真空低，并且有汽蚀现象。

（3）生产能力依据离子膜工况变化。产量变化时，成品碱板换的冷却循环水量不能自动调节，浪费能源。

表1 国产化蒸发装置与瑞士博特蒸发装置主要设备对比表

2.2 工艺的优化改造内容

（1）在Ⅰ效蒸汽冷凝液循环管路上，增加1台卷板换热器，通过将Ⅰ效蒸汽冷凝液降温30℃作为39%及50%碱机泵密封水使用，多余的水送往凉水塔替代凉水塔一次补水使用。

（2）为真空泵增加大气补偿器、对真空泵密封水管路进行改造，自制循环平衡罐连通进水、出水管路，保持真空泵内稳定的液环，用少量补水控制水温，节约用水。

（3）在成品碱板换前，增加冷却循环水自动调节阀，控制成品碱温度，按成品碱温度调节冷却水量，减少用水量。

另外，为了使生产操作弹性可控，又配备了循环回流系统，可保证在产能的25%~120%范围内操作，适合多种产能规模。

该套装置具有独特的捕沫器设计，最大限度地净化了二次蒸气含碱。全套工艺采用DCS控制，达到了安全高效、低耗、环保的要求。从工艺角度来看，生蒸汽首先进入Ⅱ效蒸发器，与39%液碱换热后的二次蒸汽进入Ⅰ效蒸发器，生蒸汽冷凝液与Ⅰ效出口的液碱换热后送回锅炉；一效内产生的二次蒸汽冷凝液及残余蒸汽冷凝液 （经表面冷凝器冷却产生）在二次蒸汽冷凝液罐汇合后又经卷板换热器冷却后送入离子膜凉水塔，作为系统循环水使用。余热的充分交换利用使（32%~48%）吨碱耗蒸汽量仅为746 kg。一次蒸气、二次蒸汽及蒸汽冷凝液的3次热能利用和蒸汽冷凝液的最终使用，真正实现了零排放目标。

3 博特工艺与国产蒸发装置的工艺指标对比

将真空系统、冷却循环水系统以及其他工艺设备优化改造后的国产蒸发装置系统能耗大幅降低，吨碱耗蒸汽仅为746 kg，循环冷却水量仅为430 m3/h，节能效果显著，表2为国产蒸发装置与博特蒸发装置运行数据对比表。表3为博特装置与国产蒸发装置技术指标对比表。

4 国产化的效益分析

（1）节约蒸汽。以7.5万t/a折百碱的产量，每吨折百碱可节省蒸汽14 kg，每吨蒸汽成本按85元计算，则每年可节约 75 000×85×14÷1 000=89 250（元）。

（2）节约用水。蒸发装置每年平均运行时间为8 000h，每年可节省一次水80000m3，按每吨水2.5元计算，则可节约20万元。

综上所述，国产化装置较博特装置每年可多产生约28.9万元的直接经济效益。由于蒸发装置的国产化，在降低设备采购成本、设备维修成本及缩短备品备件供应周期等方面，也将取得可观的收益，具有较高的经济效益和社会效益。

5 存在的问题及相关建议

（1）蒸发装置对设备加工及安装要求十分严格。因此，在设备加工过程中，要求列管的形位公差越小越好，应采用ASTM换热管标准。在设备安装过程中，对降膜换热器的垂直度要求很高，应不大于1 mm。在设备加工过程中，花板孔径偏差应严格控制在（±0.05）mm以内。降膜蒸发装置的核心是膜的形成与均化，为此，必须对设备的选材、加工、安装3个环节按标准严格把关。另外，在生产过程中若出现低负荷运行，应不低于设计负荷的70%，若过低，应保持碱液部分回流来弥补均化的不足。

（2）设备腐蚀是重要问题。在该装置中，Ⅰ效降膜换热器、Ⅱ效降膜换热器、50%热碱泵腐蚀较为严重，应选用Ni材。管道的腐蚀也十分严重，特别是热碱部分，成品热碱若使用316L材质，其寿命不足2个月，因此，建议新上装置尽量采用Ni列管、Ni碱泵以避免腐蚀问题。

（3）仪表的维护是工序稳定运行的关键。该装置采用DCS控制，具有连续进料、连续过料、连续出料的工艺特点。因此，在自动调节阀及双法兰差压变送器的运行周期内，要进行定期检查和专人维护，定期给予更换，同时，建议使用过流元件为Ni材的阀门及膜片为Ni材的差压变送器，并采取相应的保护措施。

（4）碱碱换热器的使用寿命问题。该设备无论是39%液碱侧还是50%液碱侧的运行温度都较高，板片的腐蚀和胶垫老化的速度都很快，从目前的使用情况看，由于胶垫的老化速度远远大于板片腐蚀，因它引起的泄漏现象也较为频繁，因此，亟需提高国产换热器胶垫的质量或建议使用无胶垫的一体式板换。

（5）维持较高和稳定的生蒸汽压力对蒸发实现高效、节能的目标有重要意义。如果送到工序内的生蒸汽压力经常低于0.65MPa，则使吨碱汽耗增加。

（6）成品碱的冷却不容忽视。浓碱出料温度要控制在指标之内，不然会出现黑碱现象。45%～50%液碱在57℃时对碳钢的腐蚀是38℃时的7倍以上，对不锈钢也会产生较为严重的腐蚀。

（7）在资金允许的情况下，设备的投入尽可能一次到位，生蒸汽管道、Ⅰ效降膜换热器壳体、表面冷凝器等应采用不锈钢，浓效降膜换热器列管气液分离器材质应选用Ni材。

表2 国产蒸发装置与博特蒸发装置运行数据对比表

表3 博特装置与国产装置技术指标对比表

6 结语

中国大部分氯碱企业采用双效逆流降膜工艺生产50%烧碱，因此，新工艺的应用以及离子膜法生产50%烧碱蒸发装置的国产化具有非常重要的意义。从上述国产装置的目前运行情况来看，存在的问题如国产镍材的质量、装置、管路的焊接及安装质量、板式换热器的质量等，都要求要加大相应领域的科技投入，提高相关行业的产品质量和服务水平，力争造就国际领先的行业地位，从而振兴民族装备制造业，更好的为国家发展和经济繁荣服务。

Absorb foreign advanced technology and realize localization of evaporation plant

MA Yu-lian,SUN Zhan-rui,ZHANG Jing-man,HAN Fei,SONG Zhi-bing
(Hebei Shenghua Chemical Co.,Ltd.,Zhangjikou 075000,China)

According to the asbsoption of technology of Bertrams and process optimization design,the innovation were put forward.The evaporation plant localization were finished.Fine management and saving of water,power and gas were realized.The waste water and gas were pured and recylced in production process.

domestic evaporation plant;process optimization;solution;pure;recycle

TQ114.26+8

B

1009－1785(2011)10-0005-04

2011-09-02