《烧碱蒸发》PPT课件.ppt

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1、烧碱蒸发生产知识,化蒸工段,目录,1、岗位概况2、烧碱物化性质及用途3、烧碱的控制指标4、蒸发机理5、烧碱的生产方法6、物料流程叙述7、烧碱技术控制点指标8、蒸发主要操作条件选择9、影响蒸发装置经济运行的其他因素10、主要设备工作原理及使用方法、注意事项、规格、作用11、蒸发岗位常见不正常现象及处理方法,岗位概况,蒸发岗位：蒸发系统采用的是三效顺流部分强制循环蒸发工艺。将来自电解工序的含氢氧化钠10%的电解液，分别通过一二三级淡碱预热器预热至120以上，进入效蒸发器蒸发至12，进入效蒸发器蒸发至18，再进入效蒸发器蒸发浓缩至30%，经过冷却澄清过滤除盐，再经配碱合格后进成品库销售。,产品的性质

2、和用途,物理性质产品名称:30%工业用氢氧化钠化学名称:氢氧化钠，俗名:烧碱、苛性钠分子式:NaOH；分子量:40；30%烧碱溶液比重：1.36（20）外观:液体无色结晶温度：30%烧碱为1.6；腐蚀性:有强烈的腐蚀性，能腐蚀皮肤、衣、物等。,产品的性质和用途,化学性质 烧碱是三酸两碱中的强碱之一，化学性质非常活跃，能与强酸反应生成盐和水，并能与CO2、Cl2等气体反应，生成相应的盐类。与强酸反应生成盐和水与CO2，Cl2等气体反应，生成盐类 与一些无机化合物起反应,烧碱的用途,用于有机化学品生产；其他一些化学产品耗烧碱也是可观的，例如:化肥、农药、墨水、水处理药剂、照相的配剂、医药等等。用于

3、纸张与造纸工业 烧碱主要用于纸张的蒸煮，增白工序的木素萃取，以及次氯酸钠的就地制造等。,烧碱的用途,用于制造肥皂及其它洗涤剂a.肥皂、合成洗涤剂、碱性洗涤剂以及各种其它清洗产品都大量消耗烧碱。b.家用漂白剂、擦亮剂和其它清洁剂如:地板擦光剂、皮革表面处理剂等。用于纺织品的处理a.用于粘胶纤维、赛璐珞和其它化学纤维产品，特别是纤维素醚的制造。b.棉织品的丝光处理和擦磨处理。,烧碱产品质量 指标,a.氢氧化钠(NaOH)30%b.氯化钠(NaCl)4.7%(优级品)c.碳酸钠(Na2CO3)0.4%d.三氧化二铁(Fe2O3)0.05%,多效蒸发机理,在单效蒸发器中每蒸发1的水需要消耗1多的生蒸汽

4、。在大规模的工业生产中，水分蒸发量很大，需要消耗大量的生蒸汽。如果能将二次蒸汽用作另一蒸发器的加热蒸汽，则可减少生蒸汽消耗量。由于二次蒸汽的压力和温度低于生蒸汽的压力和温度，因此，二次蒸汽作为加热蒸汽的条件是：该蒸发器的操作压力和溶液沸点应低于前一蒸发器。采用抽真空的方法可以很方便地降低蒸发器的操作压力和溶液的沸点。,多效蒸发机理,每一个蒸发器称为一效，这样，在第一效蒸发器中通入生蒸汽，产生的二次蒸汽引入第二效蒸发器，第二效的二次蒸汽再引入第三效蒸发器，以此类推，末效蒸发器的二次蒸汽通入冷凝器冷凝，冷凝器后接真空装置对系统抽真空。于是，从第一效到最末效，蒸发器的操作压力和溶液的沸点依次降低，因

5、此可以引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质，即后效的加热室成为前效二次蒸汽的冷凝器，仅第一效需要消耗生蒸汽，这就是多效蒸发的操作原理。,生产方法,将含NaOH为10%左右的电解液在三效蒸发器内通过饱和蒸汽间接加热至沸点，将溶液中的一部分水蒸发汽化，从而达到浓缩的目的。在浓缩的过程中，由于NaOH浓度不断提高，NaCl在NaOH溶液中溶解度急剧下降，并以NaCl颗粒的形式从溶液中结晶析出,晶体NaCl通过旋液分离器分离，含有部分NaOH的溶液盐浆经离心机进一步分离NaCl和NaOH，分离的NaCl经皮带输送机输送至盐库，NaOH作为母液回系统再蒸发。浓缩至30%的液体烧碱半成品，再经冷却、澄清、

6、过滤、配碱等过程，得到符合质量要求的液体烧碱，作为成品出厂。,流程示意图,三效蒸发流程示意图,物料流程(碱流程),10%电解液由淡碱库至淡碱进料槽经进料泵输经一、二、三级淡碱预热器后进入效蒸发器，其液面达到规定液位时，回流至淡碱进料槽。当效内碱液浓缩至13%左右时，经压差过料至效蒸发器。继续蒸发浓缩至20%左右时，用效采盐泵经效旋液分离器送至效蒸发器，继续蒸发浓缩至30%时，用效采盐泵经效旋液分离器送至冷却计量槽，冷却除盐后至澄清槽澄清一定时间后，用送碱泵经过浓碱过滤器过滤再至配碱槽，经配碱合格后进成品库。,蒸汽流程(包括冷凝水),0.50.8MPa的生蒸汽经蒸汽分配台后，进入效蒸发器的加热室

7、加热效料液，蒸汽凝结水经恒水位疏水控制装置后送至三级、一级淡碱预热器预热淡碱后，再送至电站锅炉。产生的碱液蒸汽(效二次汽)作为效蒸发器的加热蒸汽其中一小部分至二级淡碱预热器预热淡碱抽汽工艺)，凝结水预热回收母液后再至热水贮槽。效被蒸发出的碱蒸汽(效二次汽)作为效蒸发器的加热蒸汽，凝结水至热水贮槽。,蒸汽流程(包括冷凝水),效被蒸发的碱蒸汽(效二次汽)经大气冷凝器水冷凝后进凉水塔,经凉水塔冷却后循环冷却效二次汽。由于效二次汽冷凝后体积急剧收缩,从而使效形成真空。不凝气体从大气冷凝器顶部被真空泵抽出,从而保持效真空的持续、稳定。热水贮槽内热水用热水泵送至脱硝热水马槽加酸调节PH值，合格后送电站回收

8、利用。,盐泥流程,、效旋液分离器分离下来的盐泥、计量槽冷却下来的盐泥；澄清槽、配碱槽沉淀下来的盐泥汇集至盐泥中间槽混合，经盐泥输送泵送至盐泥高位槽,供离心机分离，分离所得的母液回碱母液槽，再进入效蒸发器蒸发。,技术控制点,外界条件a.生蒸汽压力:0.50.8MPab.淡碱浓度:NaOH：118-132g/l,工艺技术控制点,工艺技术控制点,工艺技术控制点,工艺技术控制点,蒸发主要操作条件选择（一）,1、生蒸汽压力 的范围内。过高的生蒸汽压力是不必要的，也不适宜。过高的生蒸汽压力势必要提高效蒸发器及其加热室的耐压要求，也将会造成热能质量上的损失。过低的生蒸汽压力同样也是不可取的，因为生蒸汽压力太

9、低，蒸发器将不能维持良好的沸腾状态，整个装置的生产能力会受到严重影响传热温差不够。,蒸发主要操作条件选择（一）,2、真空度 0.090 MPa 真空度是一个十分重要的工艺条件，真空度过低，不但蒸发装置的生产能力得不到充分发挥，而且还会增加蒸汽消耗量。较高的真空度可以增大末效及整个蒸发系统的传热温差，提高装置的生产能力；真空度越高，末效沸点越低，不但减少了碱液离开蒸发系统带走的热量，而且由于提高了真空度，所增加的温差会自行分配到各效去，可降低效沸点，减少预热所需蒸汽量。如果真空度由600mm汞柱提高到650mm汞柱，每吨100NaOH可节约蒸汽5565公斤.,蒸发主要操作条件选择（二）,综上所述

10、,采用较高的真空度有利于提高蒸发装置的生产能力和降低蒸汽耗.但真空度不可能无限制提高,受以下几方面因素影响.1冷却水量和温度 理论上蒸发系统所能达到的最大真空度,应是大气压与冷凝器排出的冷却水在此温度下的饱和蒸汽压之差,所以排出的冷却水温度越高,可达到的真空度越低,反之则可达到的真空度越高.因此,要保证足够的冷却水量和较低的冷却水温度.,蒸发主要操作条件选择（二）,2不凝气 蒸发系统要获得较高的真空度,不但要使蒸汽冷凝完全,而且还要把系统内 的不凝气体尽量抽吸干净.一般情况下不凝气来自三个部分:二次蒸汽夹带的不凝气,冷却水进入真空系统后释放出其溶解的不凝气;管道和设备的各个连接部位漏入的不凝气

11、,此量最为可观.3真空系统的阻力 在真空状态下,由于蒸汽和不凝气的比容都很大,因此它们在真空系统中的流速都很高,通常为5060米/秒如果真空系统过于复杂,管道过长,弯头过多,将产生相当大的摩擦阻力,引起较大的真空损失.据测定,一只90的弯头约损失真空度510mm汞柱.,蒸发主要操作条件选择（三）,3、电解碱液浓度 蒸发过程中,加热蒸汽所供给的热量主要消耗在水份的蒸发上.一般情况下,电解液中的氢氧化钠浓度越低,其含盐,含水量越高,需要蒸发的水量越多,析出的盐量越多,这不仅增加蒸汽用量,而且还影响装置的生产能力.但电解碱液浓度过高将会降低电槽的电流效率,增加电耗.故需对电解和蒸发进行综合分析,确定

12、最佳的电解液浓度.一般情况下,电解碱液浓度每提高1克/升,每吨碱可节约蒸汽30公斤;电解碱液浓度每降低1克/升,蒸发装置的生产能力将下降11.2%左右.,蒸发主要操作条件选择（三）,4、电解碱液预热温度 电解碱液的预热温度如果能接近进料效的沸点,对蒸发装置的稳定运行和降低蒸汽用量大有益处。预热温度每提高1C,可降低蒸汽用量10公斤.目前预热温度在125C左右,蒸发主要操作条件选择（四）,5、蒸发器液面高度 保持蒸发器液面的正常和稳定,对任何一种蒸发器,都是十分重要的。液面过低,对于自然循环的效蒸发器,会破坏料液的正常循环,蒸发中所析出的氯化钠结晶会附结在列管内壁,引起加热管局部或全部堵塞,以致

13、无法进行生产,对于强制循环的、效蒸发器,会使循环泵发生汽蚀和振动,影响到循环泵的安全运行;液面过高,用于汽液分离的空间过小,二次蒸汽中的碱液就容易被夹带,造成不必要的碱损,凝结水也不能被回收利用.液面过高,还会因液体静压而引起温差损失.,蒸发主要操作条件选择（四）,6、出碱浓度 严格控制出碱浓度,是稳定成品碱质量的主要保证,出料浓度偏低，浓碱带出的盐多，成品碱的质量指标不合格；若出碱浓度偏高，不但会增加蒸发汽耗，还会加剧碱液对设备的腐蚀;如果出碱浓度增加1%,每吨碱的汽耗要增加2030公斤。,影响蒸发装置经济运行的其他因素影响生产能力的因素,1、加热蒸汽中不凝气的影响 不凝气如不及时排除,会在

14、加热室中逐步积累,在加热管周围形成一层气膜,增加传热阻力,降低蒸发器的生产能力.如果加热蒸汽中含1%的不凝气,装置的生产能力下降15%,若加热蒸汽中含4%的不凝气,装置的生产能力将下降38%.为解决这一问题,在蒸发器的加热室中要设置合理的不凝气排放口,上中下在操作中要定期排放不凝气4小时.,影响蒸发装置经济运行的其他因素影响生产能力的因素,2、加热管内结盐的影响 电解碱液蒸发过程中，有大量结晶盐析出,致使加热管内壁非常容易结盐。由于盐层的导热系数很小，传热阻力很大，因此加热管结盐会明显影响蒸发器的生产能力,为了及时清理加热管内的盐层，蒸发装置运行一段时间后需要“洗效”。,影响蒸发装置经济运行的

15、其他因素影响生产能力的因素,蒸发生产中要采取以下措施减少结盐：1在操作中严格控制蒸发器的液面,避免蒸发器液面过低。2合理选用采盐泵和旋液分离器,确保采盐效果,使蒸发过程中的析出盐尽量被采出。3提高蒸发器中料液的循环速度,减少盐结晶在管壁上附着、停留的机会。4及时洗盐,避免母液中含盐带入效体内,减少盐的循环量。,影响蒸发装置经济运行的其他因素影响蒸发汽耗的因素,1、外加水量的影响 外加水量主要是指洗效水量和洗盐水量之和，由于这部分水都要进入蒸发系统，所以其用量的多少直接关系到蒸发汽耗的高低。例如当液面控制不严、采盐不及时，就会缩短洗效周期、增加洗效水和冲洗水量。洗盐水量要适中，避免过多的水进入母

16、液，造成母液含碱低。不洗盐时及时关闭洗涤水阀。,影响蒸发装置经济运行的其他因素影响蒸发汽耗的因素,2、疏水器性能的影响 水蒸汽携带着数量可观的冷凝热,必须使它在加热室里充分冷凝后再排出,应避免疏水装置跑汽.3、散热损失的影响 主要指通过系统内设备和管道的表面向外界散失热量.在保温良好的情况下,此项损失仅占供入热量的25%;但如果保温措施不好,此项损失会高达1015%.因此加强设备和管道的保温,是降低蒸发汽耗的重要措施.,影响蒸发装置经济运行的其他因素影响碱损失的因素,1、操作影响 在蒸发操作中,必须加强对蒸发液面的控制和选择适宜的真空度.要防止液面过高和蒸发强度过大而造成二次汽带碱量过大,要定

17、期检测各效排出的冷凝水和大气冷凝器下水中的含碱量,如发现含碱要及时采取措施.2、在洗盐操作中,要把析出盐里的碱洗涤干净,确保回收盐中的含碱指标合格.一般回收盐水中的氢氧化钠含量每增加1克/升,相当于增加碱损0.5%.3、跑冒滴漏的影响 1.避免蒸发器和贮槽满料.2.避免机泵机封漏碱.3.重视配碱浓度的影响.,旋液分离器,旋液分离器的结构、作用,旋液分离器是利用离心力，将重度不同的两种介质进行分离的一种设备。带有盐粒的碱液，沿切线方向从进料口进入分离器，呈螺旋线旋转而下，此时大部分盐粒由于重度较大，被甩向器壁，然后与少量碱液从底流管排出，而经分离后的碱液则随着由锥底形成的二次漩涡从溢流口排出。,

18、旋液分离器的结构、作用,电解液蒸发所用的旋液分离器进口线速度要达到810m/s，进出口压差为23Kg/cm2，盐泥下料速度控制在22.5m/s，为了提高盐泥的固液比，还可在盐泥出口法兰上装有不同直径的文丘里短管还有加装孔板，调节排出量，以获得最理想的分离效果。一般的旋液分离器可把含固量为1020的碱液增稠为含固量为6080的盐泥。旋液分离器需与蒸发系统的生产能力相适应，选取分离器的基本尺寸。,螺旋板式换热器,螺旋板式换热器结构、作用,一、结构和分类w螺旋板换热器主要由板材、接管、密封板组成，结构简单，材料利用率高。结构上分为可拆式螺旋板和不可拆式螺旋板两种。w螺旋板式换热器由两块平行的板在专用

19、卷床上制成。每块钢板被同时绕成螺旋状，并形成两个同心通道，各通道为环状的单一通道，其截面为长方形，进出口接管分别装于两通道的边缘端。,螺旋板式换热器结构、作用,型号表示方法,螺旋板式换热器主要有以下优点：,1）、传热效率高 由于离心力的作用，能使流体在较低的雷诺数时发生湍流，使流体分散度高，接触好，有利提高传热效率。其传热效率是管壳式换热器的一倍以上。2）、能有效地利用流体的压头损失 螺旋板式换热器中的流体，虽然没有流动方向的居烈变化和脉动现象，但因螺旋通道长，螺旋板上有定距柱及流体与螺旋板的摩擦，这些阻力都可以造成流体湍流，因此相应的增加了给热系数，这使螺旋板式换热器能更有效的利用流体的压头

20、损失。3）、不易污染 由于介质走的是单一通道，而它的允许流速比其它类型的换热器高，污垢不易沉积。如果 处通道沉积了污垢则截面变小局部的流速提高，对污垢区起到冲刷作用。具有自冲刷作用。4）、能利用低温热源，并能精确控制出口温度 与其它的换热器相比它允许的最小温差为最低，在两侧流体温差为3时仍可以进行热交换。因此可以用来回收低温热能。,螺旋板式换热器主要有以下优点：,5）、结构紧凑 一台直径为1.5m，宽为1.8m的螺旋板式换热器，其传热面积可达200，而单位体积的传热面积约为管壳式换热器的3倍。6）、密封结构可靠 只要能保证加工质量，就能保证两介质之间不发生内漏。7）、温差应力小 它的最大特点是

21、允许膨胀，象钟表内的发条一样伸长和收缩。最大温差可达130左右。8）、热损失小 由于结构紧凑，即使换热器的传热面积很大，但它的外表面积还是较小。又因接近常温的流体是从最外边缘处的通道流出，所以一般不需要保温。9）、制造简单 与其它换热器相比，制造工时为最少，机加工量少，容易卷制。,螺旋板式换热器有以下缺点：,1）、承压能力受限制 由于螺旋板的宽度较大，厚度较小，刚度差，每一圈均承受压力，当两通道的的压差达到一定程度时，螺旋板就会失稳变形。2）、修理困难 它虽不易泄露，但由于结构上的限制，一旦产生泄露时不易修理，只能整体报废，因此对有腐蚀性介质时，应选用耐腐蚀材料制造。如果使用时间不长，未有腐蚀

22、情况，发生小范围泄漏，厂方可以采用定点开窗的方法补漏。3）、通道的清洗 由于螺旋通道一般较窄，且板上有定距柱，使机械清洗困难。国内较多采用蒸汽吹洗的方法，目前蒸发工段采用热水冲洗。安装和使用注意事项 1、采用立式安装，防止结晶和沉淀物沉积。2、安装时，要将两组通道进出口区分好，防止混淆。3、定期清洗，防止堵塞。,强 制 循 环 泵,工作原理,轴流泵由吸入室、叶轮、导叶、泵体、排出管及轴封等组成。轴流泵的叶轮近似船的螺旋桨，也像家用电风扇的扇叶，叶片的截面为一种“翼型”。当叶轮旋转时，叶轮与被送液体的相对运动，使液体在叶片“翼型”的作用下产生升力，即在叶片两面产生压力差。叶片翼型突出的一面朝吸入

23、室，为低压区；凹入或平直的一面朝排出管，为高压区。,工作原理,压力升高后的液体流过导叶，将其随叶轮旋转的线速度降低，使得大部分速度能转换为压力能，两者之和为被输送液体由轴流泵获得的压力能增加量，当达到要求的排出压力时，由排出管排至泵的输出管路，完成输送液体的任务。由于被送流体从泵获得能量的过程，都是沿泵叶轮的轴向流动，故称为轴流泵。,概述：,HZW型轴流泵可靠性好，维修方便，是专为氯碱、制盐中蒸发循环工程的特点而专门设计的循环泵。HZW 系列轴流泵流量和扬程的确定十分重要，既要保证料液有一定的循环速度，以维持良好的传热工况，又要克服循环通道的阻力损失，强制循环蒸发器中的循环速度一般常取1.82

24、.5米秒，加热管中料液一次循环的过热度在3左右，循环泵流量应在此基础上确定。循环泵扬程大多为34米液柱。由于电解碱液蒸发器使用的循环泵运行条件比较苛刻，既有高温碱的腐蚀，又有食盐结晶的磨损，所以对循环泵材质和轴封结构的选用必须十分注意。轴封常采用双端面机械密封。,蒸 发 器,蒸发器结构,蒸发器由：蒸发室、加热室、沉降室、循环系统组成。蒸发室：提供蒸发空间。加热室：蒸汽加热管空间。沉降室：为析出结晶盐提供沉降空间。,工作情况,强制循环蒸发器用于避免在加热面上沸腾的产品而形成结垢或产生结晶，为此，管中的流动速度必须高。当循环液体流过热交换器时被加热，然后在分离器中压力降低时部分蒸发，从而将液体冷却至对应该压力下的沸点温度。由于循环泵的原因，蒸发器的操作与温差基本无关，物料的再循环速度可以精确调节，蒸发速率设定在一定的范围内，在结晶应用中，晶体可以通过调节循环流动速度和采用特殊的分离器设计从循环晶体泥浆中分离出来。,常见不正常现象,效二次汽压力升高：,常见不正常现象,效真空度低,常见不正常现象,蒸发器过料不畅,常见不正常现象,离心泵打不起来,常见不正常现象,采盐泵电流偏低,常见不正常现象,上水泵打不起来,