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双效顺流强制循环工艺的蒸发装置

双效顺流强制循环工艺的蒸发装置

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随着电解能力的不断提高,由于生产场地等因素限制并未改造和更新采用双效顺流强制循环工艺的蒸发装置,存在较多问题(蒸发出效碱冷却、澄清不好,盐泥分离加入水量过多,母液含盐量高,蒸发器洗效频繁,电解液预热温度低,蒸发循环冷却水温高,真空度低等),蒸发装置运行极不正常,经常发生电解液涨库情况,严重影响了全厂生产的正常进行。为改变这种被动的生产局面,近年来通过完善蒸发系统,蒸发装置产能达到了生产要求。

  1蒸发工艺流程隔膜法烧碱蒸发采用双效顺流工艺,其中Ⅰ效、Ⅱ效加热室面积均为142m2.从机修动力厂动力车间来的生蒸汽(0.40~0.55MPa)进入Ⅰ效蒸发器,Ⅰ效蒸发器产生的二次蒸汽(0.08~0.12MPa)进Ⅱ效蒸发器,Ⅱ效蒸发器产生的二次蒸汽经真空系统冷凝后排走,形成真空。蒸发料液经上料泵打入Ⅰ效蒸发器,Ⅰ效蒸发器内物料借压差进入Ⅱ效,Ⅱ效蒸发器内物料经循环泵打入旋液分离器分盐后,未达到碱浓度要求的物料进Ⅱ效蒸发器继续循环,达到的物料先冷却、澄清,再经强制冷却、澄清制得成品碱。盐泥经刮刀式离心机分离,母液回蒸发母液贮槽与电解液继续蒸发,干盐经热水溶化制得氯碱。

  2蒸发工序存在的问题2.1生蒸汽压力不稳定由于动力车间锅炉数量有限,全公司动力用汽很不平衡,夏季生蒸汽压力时常超过0.5MPa,冬季经常在0.3~0.4MPa.较高的生蒸汽压力可以使蒸发系统获得较大的温差,使蒸发装置具有较大的生产能力。对于内沸式蒸发器来说,当生蒸汽压力升高到一定程度时,碱液由泡核沸腾变为膜状沸腾,汽膜的存在降低了碱液的传热系数,装置能力受到影响。生蒸汽压力偏低,蒸发器不能维持良好的沸腾状态,特别是对自然循环蒸发器,由于料液循环速度减小,管内传热膜系数将按照循环速度的0.8次方降低。加热蒸汽压力也受蒸发过程不稳定因素的影响而波动。进料浓度大、温度高时,生蒸汽压力将因耗能少而升高;反之则降低。

  2.2蒸发料液预热温度偏低隔膜碱蒸发料液主要由金属阳极电解槽电解液、离心机母液、冷碱盐底和固碱洗锅水等组成,由Ⅰ效蒸发器的蒸汽冷凝水预热。预热器原采用列管式换热器,料液预热温度为80~92℃。根据资料介绍,料液预热温度每升高1℃,生蒸汽消耗就降低17kg/t,料液预热温度越接近其沸点,生蒸汽消耗就越低,一般要求达到130℃。

  造成蒸发料液预热温度偏低的主要原因如下。

  (1)预热前蒸发料液温度过低。一般而言,作为主要蒸发料液的金属槽电解液出槽温度在85℃左右,再经过预热器预热温度应该远高于85℃。但是,由于蒸发装置实际生产能力小于电解能力,相当部分的出槽电解液不能直接经预热器预热进入蒸发器,被迫先进入电解液贮槽贮存,从而影响蒸发料液预热温度。

  (2)预热器能力过低。原蒸发器料液预热装置采用3个列管式换热器串联,实际换热面积为902.由于电解液流动性差,列管内结盐严重,实际换热面积小于90m2,须频繁清洗列管式换热器,影响电解液预热且增加劳动量。

  2.3Ⅱ效真空度偏低真空度是蒸发生产中非常重要的工艺条件,过低的真空度不仅不能充分发挥蒸发装置的生产能力,而且会增加蒸汽消耗,因此,蒸发生产中末效都维持较高的真空度(85kPa左右)。在蒸发系统中,Ⅱ效真空度长期在30~40kPa,离工艺要求的85kPa相差甚远,严重制约了整个蒸发装置产能的提高。造成Ⅱ效真空度偏低的主要原因是:真空系统循环冷却水温度偏高。原蒸发系统中,Ⅱ效真空系统所用循环水由1个陈旧凉水塔冷却,由于凉水塔填料损坏,无填料运行,冷却效果差,循环水上水温度最高达55℃,循环水下水温度最高达75℃。根据资料介绍,蒸发系统理论上所能达到的最大真空度是大气压与循环下水在下水温度条件下的饱和蒸汽压之差,当下水温度在50℃时,蒸发系统所能达到的最大真空度为85kPa.水的饱和蒸汽压随水温的升高而增加,下水温度越高,蒸发系统所能达到的真空度就越低。原蒸发系统过高的循环下水温度,严重制约了Ⅱ效真空度的提高。

  2.4蒸发系统结盐严重,蒸发能力下降隔膜法烧碱蒸发的目的有两个:①将电解工序送来的电解液通过蒸发设备浓缩成为商品碱,②在蒸发浓缩过程中,析出的盐制成回收盐水送到化盐工序。因此,蒸发系统运行情况与采盐工艺密切相关。效体内结盐,导致频繁洗效,增加洗水量,增加蒸汽消耗,严重制约了蒸发装置的正常运行。蒸发系统结盐和能力下降的主要原因如下。

  (1)分离机分离效果差。甘肃稀土集团公司烧碱厂采用WG-1200型刮刀式离心机,为保证回收盐水含碱量,必须加入大量的热水进行分离,由于Ⅱ效出碱浓度高,效体内盐结晶颗粒较小,经旋液分离器采出的盐较少,而进入盐泥高位槽的高浓度碱增多,其结果不仅加大了离心机负荷,分离出的母液中含盐量较多,还带走了大量的热负荷,降低了蒸发器生产强度。另外,由于Ⅱ效出碱浓度高,碱中盐结晶颗粒较小,这部分结晶盐随成品碱在罐内贮存、沉积,经离心机分离后,有相当部分含盐高的母液最终要送到Ⅰ效,Ⅰ效也容易结盐,形成恶性循环。

  (2)蒸发器内料液液面波动较大,缺料、断料情况时有发生。Ⅱ效真空度低,料液在效体内滞留时间长,加之在生产中一直采用大进大出的生产方式,当蒸发器内料液液面偏低时,效体内料液静压差随之降低。其结果,一方面会使强制循环泵发生气蚀和震动,影响到循环泵的安全运行;另一方面当料液从加热室上部或从Ⅰ效过料管进入Ⅱ效时,会使料液“闪蒸”加剧,从而加快效体内、过料管内料液结盐速度,导致洗效周期缩短,冲洗过料管内结盐加水蒸发与固碱氯碱工量多,最终既增加了蒸汽消耗,又减少了有效生产时间。如蒸发器液位过高,经加热室后过热料液的闪蒸过程可能大部分从沸腾室移至蒸发室,不能充分利用循环管中无气泡料液与沸腾室中的气液混合物的重度差所提供的循环推动力,会降低循环速度。

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