151-氯碱烧碱装置浓缩蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器设计方案分析探讨

         本篇针对氯碱行业烧碱装置浓缩蒸发工序多效蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器技术设计方案进行分析探讨。

      在氯碱行业，烧碱装置相对于PVC装置而言，是一个比较老的话题。但是，正因为技术工艺老的缘故，其相关技术的升级改造往往具有紧迫性。也正是因此，不少业主不约而同向我们诺卫能源技术公司请求对其烧碱母液浓缩蒸发工序产生的二次蒸汽分离进行技术升级改造。

      在传统的烧碱浓缩蒸发工艺流程中，往往采用三级效程的多效蒸发器针对电解工序产生的烧碱母液进行逐级蒸发浓缩。从分离技术本身而言，无论是三效蒸发器、二效蒸发器还是一效蒸发器，其二次蒸汽均需要设置气液分离器以分离脱除二次蒸汽挟带的大量液滴液沫及其溶解烧碱，但从矛盾主次上看，业主往往倾向于对一效蒸发器的二次蒸汽分离进行技术升级改造。

       一效蒸发器，其二次蒸汽直接进入冷凝器，并与真空泵管线连接，故一效蒸发器的工况运行真空度最高，对应的蒸发温度也最低。虽然一效蒸发器运行工况温度最低，但是其蒸发工作负荷却不小。从电解工序来的烧碱母液，首先就打入一效蒸发器进行蒸发浓缩。

      经过一效蒸发器处理后的一效浓缩液，回收其它效蒸发器的浓缩液热量并再热后，打入二效蒸发器。二效蒸发器产生的二次蒸汽，通过气液分离器分液后，凝液汇入凝液渣水储罐，而二次蒸汽送入一效蒸发器作为一效蒸发器热源使用。

      经过二效蒸发器处理后的二效浓缩液，回收三效蒸发器的浓缩液热量并再热后，打入三效蒸发器。三效蒸发器，往往采用生蒸汽作为高温热媒，其生蒸汽凝液通过生汽凝液罐暂存后，打回锅炉水处理系统。三效蒸发器产生的二次蒸汽温度较高，通入二效蒸发器作为二效蒸发器热源使用。二效蒸发器，也可以使用少量生蒸汽作为补充热源。

      由于二效蒸发器的二次蒸汽凝液，与一效蒸发器的二次蒸汽凝液一样通过二次蒸汽凝液渣水罐存储后，需要送进下游渣水处理单元处理。而下游渣水处理单元对送来的渣水中烧碱含量是有严格要求的，必须小于15ppm，否则，下游渣水处理单元会不堪重负，甚至崩溃。为了控制二次蒸汽凝液携带的烧碱含量，故需要对二次蒸汽设置气液分离器对二次蒸汽进行气液分离净化。

       业主们之所以特别关注对一效蒸发器二次蒸汽分离净化，还在于一效蒸发器二次蒸汽特殊性。一效蒸发器二次蒸汽之所以十分关注其分离净化，其原因在于：1、一效蒸发器工况真空度高，二次蒸汽流速高，很容易造成烧碱液滴液沫挟带。2、一效蒸发器的二次蒸汽，需要采用循环水冷凝，冷凝器出口管线与真空系统相连接。3、一效蒸发器的二次蒸汽及其携带的碱液，经冷却冷凝产生大量二次蒸汽凝液排往渣水罐，其携带的烧碱液滴液沫会造成渣水烧碱含量超标，使下游渣水处理单元不堪重负甚至崩溃，同时也导致渣水反灌严重影响正常运行。4、一效蒸发器的二次蒸汽挟带含烧碱液滴液沫进入循环水冷凝器，烧碱因降温析出结晶附着集聚在换热器内造成堵塞和腐蚀。5、一效蒸发器的二次蒸汽挟带含烧碱液滴液沫进入循环水冷凝器因烧碱降温析出结晶附着集聚在换热器内造成的堵塞，会导致真空管线气流不畅、压降高，真空度下降。业主还特别反馈两个事故性问题：其一，因冷凝器及真空管线存在烧碱结晶和凝液积聚堵塞，导致直接排空的真空泵抽排气挟带不少烧碱及液滴，排撒在排空管口周边地面造成明显的环境污染。其二，积聚在换热器内的烧碱结晶体，长期对换热管产生电化学腐蚀，造成换热管穿管。大量循环水串入二次蒸汽凝液渣水罐，造成下游渣水处理单元不堪重负甚至崩溃。

      这里提供烧碱浓缩蒸发单元的流程图供大家参考：

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      在最早期的传统烧碱装置浓缩蒸发工艺上，无论是一效蒸发器二次蒸汽还是二效蒸发器二次蒸汽，都没有设置专门的气液分离组件。在实际运行中，业主、设计院和工艺包方都发现，一效蒸发器二次蒸汽十分有必要设置气液分离组件。于是，部分业主与设计院合作，把丝网除沫器移植到一效蒸发器内部。干净的丝网除沫器刚开始运行，也确实对二次蒸汽携带的含碱液滴液沫起到了一定分离作用。但随着运行时间增加，烧碱在丝网上结晶堵塞，压降飙升，导致真空泵抽气不畅。不少安装在蒸发器横截面上的丝网除沫器及其压件，被高压差气流顶变形，丝网块发生移位，大量气流挟带含烧碱的液滴液沫直接短路进入换热器甚至抽气设备，又造成换热器、抽气设备、渣水罐问题重现。装置操作人员短短几个月，就得停车更换丝网内件，维护工作量大而辛苦。

      近年来，低能耗要求成为项目评价重要指标之一，因此，更好利用二次蒸汽热能成为业主、设计院和工艺包方共识。二次蒸汽压缩机，又称热泵技术，纷纷引入到二次蒸汽对其进行增压增温，使二次蒸汽真正起到有较好热阶的、货真价实的后一效蒸发器热源。二次蒸汽热泵压缩机，也确实对装置节能发挥了明显作用。但是，二次蒸汽热泵压缩机又对其进汽二次蒸汽净化提出更高要求，避免二次蒸汽挟带含有垢质含烧碱的液滴液沫对热泵压缩机的正常运转及寿命形成明显影响和威胁。这才是业主迫切要求对二次蒸汽净化进行技术升级改造的主要动力所在。

       从设备投资和减少热能散失角度看，采用羽叶分离器对二次蒸汽传统分离器进行技术升级改造，不仅能够保护核心设备并确保装置更加连续稳定高效运行，还可以**减小蒸发器上部分离头直径及表面积，不仅显著减小设备造价，也利于减小蒸发器外表面分分秒秒的热能向环境散失量。比如，有的项目蒸发器分离头，通过采用羽叶分离器技术，将分离头直径从原来工艺包要求的6000mm直径减小到3600mm，直径减量达到40%，随之设备壁厚也相应减量，**降低设备投资。

       这里以某烧碱装置浓缩蒸发工序一效蒸发器二次蒸汽采用羽叶分离器设计为例进行进一步分析讨论。附图是浓缩蒸发工序流程图：

      该一效蒸发器二次蒸汽工况参数如下：
一、工况温度：69.5℃。
二、工况压力：-0.093MPaG。
三、蒸汽流量：8280kg/h。
四、液滴含碱量：~35%。
五、其它物系数据，由专利技术商补充完善。

       诺卫能源技术公司根据业主提供的工况数据并通过NOVEL精准动力学分离技术设计平台完成的上述烧碱浓缩蒸发工序一效蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器技术数据信息如下：

一、分离器技术类型：蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器；
二、分离器型号：NOVEL P4-138-72.5;
三、精密羽叶分离内件组型号：NOVEL P4-EDP-60/1-40;
四、抗“虹吸”降液系统：NOVEL G50LD3;
五、在线清洁系统：NOV-16W-120/1;
六、分离效率：99.99%分离脱除4.01微米及以上液滴液沫颗粒物，出口气流残液量低于0.1G/MMSCF；
七、运行压降：0.063psi（~0.000435MPa）；
八、操作弹性：15%-130%。

       NOVEL公司根据业主提供的工况数据通过NOVEL精准动力学分离技术设计平台输出的上述烧碱浓缩蒸发工序一效蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器《数图汇表》如下：

      关于烧碱浓缩蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器更多技术细节信息，请登录诺卫能源技术公司网站或直接向诺卫能源技术公司联系咨询合作。

这个问题还是比较专业的呢，哈哈