202-天然碱项目盐液多效蒸发器二次蒸汽热泵压缩机蒸汽除液脱盐脱垢分离器设计

      在工业制碱、制盐和含盐碱废水处理项目，采用多效蒸发器是盐碱液蒸发浓缩结晶所必须的核心装置之一。而由于工业制盐制碱往往需要对母液进行多级蒸发浓缩，所对应需要的热能消耗巨大，从而采用蒸发器二次蒸汽热泵压缩机对二次蒸汽进行加压升温后作为次级蒸发器热媒，已经是目前各企业都较为普遍采用的节能工艺。由于蒸发器产生的二次蒸汽携带大量含盐碱液滴液沫，必须对二次蒸汽进行脱液除盐脱垢完成精细的汽液固分离，才能保证用汽热泵压缩机安全长周期低维护成本运行。本技术贴便以某天然碱项目盐液多效蒸发器二次蒸汽需要的高效分离器设计制造为例，与大家一起讨论分析该类高效分离器设计制造需要特别注意把握的关键点，避免分离器在实际使用运行效率不高及次生运维问题。

      含盐碱母液蒸发器热泵压缩机二次蒸汽汽液固分离器，属于精准动力学分离技术。蒸汽携带的含盐碱液滴液沫在穿过分离内件过程中，形状尺寸会发生拉长变细；液滴液沫穿过内件后，其外形当量尺寸因流体突然降速并在表面张力作用下恢复长大为原来尺寸。汽液分离运行机制，完全不同于采用丝网、滤芯等简易“孔格”阻挡拦截式分离技术，后者从流体中过滤固体颗粒物当量尺寸在脱除过程中基本不发生变化，如气固、液固过滤工况。因此，汽液分离设备，必须由专业的动力学分离技术公司通过权威精准动力学分离技术计算和组态设计平台准确设计、正确组态完成，才能在实际运行中发挥高效可靠的分离性能。
      汽液分离器，仅从外观上采用某种分离内件，但没有通过权威精准动力学气液分离系统平台准确设计和正确组态作为前提条件，就是必然存在实际运行性能缺陷和安全隐患！

       对于含盐碱母液多效蒸发器运行工况而言，每一级每一效蒸发器内盐碱液及其平衡蒸汽相对应的工况温度、工况压力、液相组成、气相组成、气相偏心因子、气相密度、气相粘度、气流携带的含盐碱液滴液沫组成、液滴液沫密度、液滴液沫粘度、液滴液沫表面张力等物化参数都不一样，因而对应需要的分离器组态设计方案也不一样。这就需要由专业精准动力学分离技术公司，根据业主和设计院提供的宏观工艺参数，通过动力学分离技术公司权威精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台数据库进行补充完善后，才可以形成可靠的技术方案。业主和设计院只能提供工艺装置对应的宏观工艺参数，其没有权威精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台去深度准确获得前述动力学分离技术方案所必需的各相态对应的物化特性数据。

         比如下图即为业主和设计院提供的四效蒸发器结晶室工况数据：

        这里再附下图即业主和设计院提供的五效蒸发器结晶室工况数据：

       对比四效和五效蒸发器结晶室的工况数据会看到：
      1、工况温度、工况压力、液相组成、二次蒸汽量、蒸汽密度、蒸汽粘度等基础工况数据都发生了变化，则对应的液滴液沫的密度、粘度、表面张力等数据必然发生改变。但是，业主和设计院无法提供液滴液沫实际工况对应的物化特性数据，而这些数据对汽液固分离器的计算设计至关重要，必须由专业动力学分离技术公司通过其权威精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台数据库进行补充完善后，才可以以完整参数群输入系统平台完成精准分离技术方案。
      非专业分离技术公司不会对不同工况对应的液滴液沫密度、粘度、表面张力变化进行对应设计考虑，一股脑按照固定值进行计算。业主和设计院一定要从其分离工艺计算书中对这些影响分离效率的关键物化特性数据变化进行查核确定供应商提供的分离工艺计算书的可靠性。有的供应商的分离器分离工艺计算书压根儿没有涉及到液滴液沫的密度、粘度、表面张力去计算分离效率，可以直接否定。
       供应商可能会对业主和设计院说，分离工艺计算书是一码事，分离器实际运行是另一码事。业主和设计院可别这样想！诚然，分离器实际运行工况结果可能会与分离工艺计算书有一定偏差的；但是，一套分离器如果计算设计都无法提供可靠书面文件依据，怎么可以指望分离器在实际运行中能够碰巧可靠？？ 精准可靠的动力学分离技术工艺计算书就是一个靶心，如果靶心都找不准，是不能指望中的的。

       2、业主和设计院对四效和五效蒸发器结晶室分离器的分离要求一样，均要求“对10微米及以上尺寸液滴以99.9%分离效率进行脱除”，这样的技术要求是不专业且有明显问题的。可以推测，这样的技术要求，很可能是非专业分离技术公司提供给业主和设计院的。
       对于从事专业精准动力学分离技术的公司来说，“对10微米及以上尺寸液滴以99.9%分离效率进行脱除”只能是针对“中低压、中压、高压工况”；而在真空甚至中高真空度工况，气流中分散的液滴液沫大部分尺寸小于10微米。在“真空工况”，却按照“中低压、中压、高压工况”的对应要求“对10微米及以上尺寸液滴以99.9%分离效率进行脱除”进行分离器设计制造，只能使真空气流中绝大部分尺寸小于10微米的含盐碱液滴液沫无法分离脱除而发生逃逸，进入热泵压缩机造成其叶轮及旋转轴结垢。有企业曾发生过蒸发器二次蒸汽西门子热泵压缩机叶轮轴结垢导致高速旋转中动平衡问题撕裂事故。大家需要引起足够重视！

      3、（气）汽液分离器，正如前面所交流情况，气流中携带的液滴液沫在穿越分离内件组过程中会发生尺寸变形易于穿透，不能照搬分离尺寸不变的固体一般采用“网格”过滤方式。因而， （气）汽液分离器，是动力学分离技术设备，必须由专业动力学分离技术公司通过其权威精准动力学分离技术技术和组态设计系统平台完成准确技术方案，这是前提条件。如果缺少权威精准动力学分离技术技术和组态设计系统平台这一前提先决条件，即便安装上黄金材质的内件也发挥不出高效分离效率。有不少业主和设计院人员询问如何确认供应商是否具备权威精准动力学分离技术技术和组态设计系统平台，可以让供应商提供技术服务商的权威精准动力学分离技术技术和组态设计系统平台登记证书文件，就基本可以得知。
      附图是某技术服务商的权威精准动力学分离技术技术和组态设计系统平台登记证书文件，可作参考：

       4、从业主和设计院提供的分离器工艺要求中，明确供应商需要提供分离器分离工艺计算书、数图汇表、分离效率曲线图和运行压降曲线图等文件。这个要求很专业。从分离工艺计算书中，就可以看到技术方是否对不同工况下影响气液分离的液滴液沫物化特性数据情况。
       下图是某技术方的分离器分离工艺计算书截图，可作参考：

       业主和设计院要求提供分离器分离效率曲线图，也是很重要。从分离效率曲线图中，不仅可以看到分离器在满足业主和设计院要求的4N运行效率（N=9, 4N=99.99%）下对应的分离精度数据；同时，也可以得知分离器对特定小尺寸液滴液沫比如1微米的液滴液沫的分离效率值。
       这里以某技术公司的羽叶分离器分离效率曲线图为例，进行讨论：

       从上述分离效率曲线图可知：该分离器的4N级分离精度在3微米左右。
       对于1微米尺寸的重相携带质的分离效率大约在90%左右。
       这就意味着，对于3微米以上尺寸的重相携带质可以实现4N级（99.99%）分离。对于1微米尺寸的重相携带质可以实现约90%分离效率，大约有10%左右的1微米尺寸的重相携带质会发生逃逸无法分离脱除。

       5、多效蒸发器二次蒸汽分离器技术方案需要强调内件模块化组态结构型式。结构决定性能！组态结构正确性得不到保证，则其实际应用性能就很难发挥。分离器采用模块化组态结构进行设计和制造，其显著优势在于：一、分离器内件组以模块结构进行制造，出厂时以模块化组装整体检测其结构，确保完全消缺合格再出厂，把内件结构缺陷和性能隐患在出厂检测时一并消除。二、模块化设计制造的分离器，配置充足的降液系统，具有高弹性降液能力，不会出现排液不畅和分离器溢流问题。三、模块化分离器内件组在项目现场以模块化方式进行安装和拆卸，十分便捷，通常只需要传统操作时间约1/4，且植入设备的模块化内件的结构与组态型式与出厂检测时完全一样，确保实际运行中的分离器组态结构与原装出厂检测时完全一样。      
      国内外一些分离器供方，不重视分离技术方案中内件模块化组态结构型式，为了节约成本，一贯采取散件现场组装方式图省事省费用。不重视分离器内件模块化组态结构型式采用传统低成本散件现场组装方式，存在的突出问题是：一、现场作业空间受限，且缺少专业组装器具，组安装耗时很长。二、由于内件散件现场组装受限于空间及专用组装夹具，内件组装后又因现场缺乏整体检测设备而省去整体检测，从而使内件结构缺陷难以发现和纠正，埋下今后运行性能甚至安全隐患。三、分离器降液管稀少，难以满足实际运行波动工况下的顺畅排液，经常出现分离器溢流并留下明显溢流痕迹。

       近年来，蒸发器二次蒸汽所采用的高效分离器，均采用模块化设计制造和现场模块化整体安装技术。如：河南中源化学公司纯碱装置蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器、南京帝斯曼公司硫铵废液蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器、中石油独山子石化硫磺装置尾气洗涤塔烟气专用羽叶分离器、桐柏博源新型化工公司母液蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器、福建申远己内酰胺装置硫铵废液蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器、中石油乌石化重催装置烟气脱硫洗涤塔烟气分离专用羽叶分离器、河南中源化学公司小苏打装置蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器等，均采用模块化设计制造和现场模块化整体安装技术，深得业主和设计院首肯。
      下图即为某项目蒸发器二次蒸汽专用羽叶分离器模块化组态设计制造成品图片，供大家参考。

       6、蒸发器二次蒸汽高效分离器技术方案，还包括在线旋喷洗涤系统。供应商提供给业主的蒸发器二次蒸汽分离设备，有的并不带有在线洗涤系统，有的设置有传统洗涤器。传统洗涤器水耗高，喷出的洗涤液易于破碎形成大量液滴液沫进入蒸汽增加分离负荷，并且喷淋面上各点喷淋密度很不均匀导致分离设备清洗不均而局部形成结垢。
       强调一下，近年技术升级后的蒸发器二次蒸汽高效分离器标配在线旋喷洗涤系统。这种新型旋喷系统，不仅具有优异的节水性能，且喷出的洗涤液不易于破碎，喷淋面上诸点喷淋密度均匀，洗涤效果很好。
       下图是某技术公司提供给客户蒸发器二次蒸汽高效分离器标配在线旋喷洗涤系统，供大家参考：

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