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1、50%50%碱蒸发及固碱装置简介碱蒸发及固碱装置简介蒸发及固碱装置生产任务蒸发及固碱装置生产任务本装置主要生产任务蒸发工序通过三效逆流降膜工艺把来自电解车间的32%离子膜烧碱利用蒸汽，蒸发成50%烧碱，送往灌区销售或送往固碱浓缩装置进行进一步蒸发浓缩。固碱浓缩采用两效逆流降膜工艺，使50%烧碱浓缩至98.5%以上，经片碱机制片后包装码垛，进行销售。浓缩所需的热量由天然气熔盐炉供给。原辅材料性质和规格本工序所用原辅材料有：32%液碱、50%液碱、98.5%片碱糖、氮气、熔盐、天然气。碱产品性质和规格碱产品性质和规格50%液碱：分子式：NaOH，分子量：40.005，规格：NaOH50%（wt）N
2、aCl0.02%（wt）Na2CO30.2%（wt）Fe2O30.002%（wt）性质：烧碱溶液产品俗称液碱，有强碱性，有滑腻感。对皮肤、纸张、织物有强腐蚀性。98.5%片碱：分子式：NaOH，分子量：40.005，规格：NaOH98.5%（wt）NaCI0.05%（wt）Na2CO30.8%（wt）Fe2O30.008%（wt）性质：烧碱又名火碱、苛性钠，纯品是无色透明的晶体，密度2.130，熔点：318.4，沸点：1390。在空气中易吸收水分而潮解。片碱粉尘对人体危害很大。固体烧碱及其水溶液对动物及植物等有机物质有强烈的腐蚀作用，亦能从空气中吸收二氧化碳而变成碳酸钠，因此，必须存放在密闭的
3、铁罐或塑料的包装容器中。规格：亚硝酸钠（NaNO2）40，硝酸钠（NaNO3）7，硝酸钾（KNO3）53用途：片碱生产的载热体。性质：这种熔融硝酸盐混合物具有均热性、导热性、流动性及化学稳定性等优点，被工业上普遍采用，这一特定的配方又称为“HTS”。HTS的熔点为142.2。温度升高会加速熔盐分解以及对容器材料的反应。熔盐的分解主要是亚硝酸钠的分解：5NaN023NaNO3+Na2O+N2，在HTS中，单盐的热分解温度分别为KNO3550、NaNO3535、NaNO2430；而混合盐的热稳定性则优于单纯盐。HTS在427以下非常稳定，可使用多年而不变质，对碳钢和不锈钢仅有轻微腐蚀，超过450开
4、始有缓慢分解，550以上开始加速分解，600以上分解明显，同时熔点升高，从透明的琥珀色液体变成棕黑色。熔盐熔盐性质和规格性质和规格因此在使用中应控制上限温度，以减缓熔盐的分解。HTS的热分解与表面材料互有影响，它在碳钢和低合金钢中，比在不锈钢中分解更为显著。当达到热分解温度时，硝酸盐放出的氧气，可加速分解反应并腐蚀容器与管道。当KNO3过热时，它与铁或铸铁产生激烈的放热化学反应，有引起爆炸的危险。由此可见，无论从HTS的热稳定性还是从与一般材料的反应来看，使用温度以低于540为宜。HTS是一种强氧化剂，使用中不得混入煤粉、焦碳、木屑、布片纸张、有机物及铝屑等，否则会引起燃烧，甚至发生爆炸等严重
5、事故。在熔盐贮槽内通入N2封闭保护，能减轻HTS中NaNO2-的氧化，可使用5年不更换熔盐，一般可用34年。不通入N2保护一般使用半年或1年应全部更换熔盐，否则熔点可升至210以上。天然气规格与性质规格：CH495.9%CO23%总S20mgNm3热值31800-32800KJNm3用途：主要用于熔盐的加热。性质：天然气是一种无毒无色无味的气体，其主要成份是甲烷。天然气在0、101.352Kpa时的密度是0.7174KgNm3相对密度（设空气的密度为1）为0.5548KgNm3天然气约比空气轻一半，完全燃烧时，需要大量的空气助燃。1立方米的天然气完全燃烧大约需要9.52立方米空气。如果燃烧不充
6、分会产生有毒气体一氧化碳，因此要充分燃烧的同时要保证燃烧区域和场所空气流通。在封闭的空间内，天然气与空气混合后易燃、易爆，混合后温度只要达到550就燃烧，当空气中的天然气浓度达到5-15%时，遇到明火就会爆炸。CH4+2O2=2H2O+CO2即1mol甲烷需要2mol氧气完全反应，甲烷和氧气体积比为1：2，氧气在空气中约占20%，所以甲烷和空气完全反应是体积比为1：10。天然气性质和规格天然气性质和规格蔗糖与氮气蔗糖与氮气蔗糖用食品级砂糖，配制成10%的水溶液，加在61%烧碱中，防止高温熔融碱中的氯酸盐对镍制设备和管道的腐蚀。氮气使用来自公用工程的纯氮气，主要是密闭熔盐槽，保护熔盐，避免遇到空
7、气使熔盐氧化分解，缩短熔盐使用寿命。烧碱是用途极广的基本化工原料，主要用于：烧碱是用途极广的基本化工原料，主要用于：1.轻纺工业，如造纸、印染等。2.化学工业，如农药、染料等。3.石油工业，如精炼石油，油脂等4.国防，机械、医药工业等。烧碱的危害及预防：烧碱的危害及预防：烧碱溶液落到皮肤上，尤其是高温烧碱，会因起皮肤表皮的灼伤，溅入眼中会引起失明或视力衰退。若吸入碱雾沫或浓度高的碱蒸汽可能使气管和肺部受到严重损坏；如遇到碱液落到皮肤或溅入眼睛，应立即用大量水冲洗至少15分钟，然后用2-5硼酸水冲洗，皮肤上可涂硼酸软膏，严重者送医务室或医院治疗。蒸发及固碱工序的烧碱特点是温度高、浓度高，有强腐蚀
8、性，因此要求巡检时必须戴防护眼镜；在拆卸或检修烧碱管道设备时戴上防护面罩，身着耐碱服或防化服。熔盐的危害及预防熔盐的危害及预防1)传热熔盐中含有极毒的亚硝酸盐，其废弃物不应丢在垃圾堆中；若在循环系统发生泄漏或溅出，则易发生水污染。应当待其固化后应收在密封钢桶中，若量非常少可用大量水冲洗。收集起来的传热熔盐可溶于水中，然后可加碱溶液调至中性，最后排放。2)在室温下处理传热熔盐的人员应戴防毒口罩，小心操作，以避免意外吸入或与人体接触，高温中的熔融盐应避免与有机物接触。3)对于传热熔盐的消防应采用干粉灭火器（火焰干粉灭火器，AB干粉灭火器），因其能防止火焰形成。4)HTS是一种强氧化剂，使用中不得混
9、入煤粉、焦碳、木屑、布片纸张、有机物及铝屑等，否则会引起燃烧，甚至发生爆炸等严重事故。5)装置防护：装置应在可允许的操作条件下及安全范围内运行，内部有联锁及安全装置，保证装置安全运行。当操作超出极限时，即发出报警信号并使装置相应部分停车。生产基本原理生产基本原理降膜法生产50%液碱是使碱液与加热源的传热蒸发过程在薄膜传热状态下进行。碱液从32浓缩至50液碱。本工序工艺采用三效逆流降膜蒸发工艺，效降膜换热器用中压蒸汽（0.8MPa）加热；效降膜换热器利用效蒸发器产生的二次蒸汽为加热源，效降膜换热器利用效蒸发器产生的二次蒸汽为加热源，并在真空下进行蒸发。工艺流程简述工艺流程简述降膜法浓缩工艺是使碱
10、液与加热源的传热蒸发过程在薄膜传热状态下进行。降膜法浓缩工艺可分为两个阶段蒸发工序：碱液从32浓缩至50液碱。本工序工艺采用三效逆流降膜蒸发工艺，效降膜蒸发器用中压蒸汽加热；效降膜蒸发器用效蒸发器产生的二次蒸气为加热源，效降膜蒸发器用效蒸发器产生的二次蒸气为加热源，并在真空下进行蒸发。固碱工序：50液碱制片碱同样采用两效逆流降膜工艺。将从蒸发来的50%液碱利用效浓缩器产生的二次蒸气作为热源，通过效降膜浓缩器浓缩至62%，效浓缩器以熔融盐为载热体把62%烧碱浓缩至98.5%熔融碱，再经片碱机制成片状固碱。降膜沸腾传热过程降膜沸腾传热过程当液体进入降膜蒸发器中垂直的加热管内，液体被加热源（蒸汽或熔
11、盐）加热而达到沸腾。在沸腾的流体中，液体和蒸汽是二相混合流动的，故它是二相流动的沸腾给热过程。在降膜蒸发的过程中，当液体的加热面上有足够的热流强度或壁面温度超过液体温度一定值时，在液体和加热面之间会产生一层极薄的液层（滞流热边界层）从而形成温差。此极薄的液层（膜）受热发生相变，吸收潜热而蒸发，这样，管内液体不必全部达到饱和温度，就在加热面上产生气泡而沸腾。这时气泡的过热度超过从膜内传热的温差，所以蒸发完全是在膜表面进行的，这种沸腾叫表面沸腾。对于表面沸腾的蒸发，必须具备以下两个条件：液体必须过热：在表面沸腾蒸发时，液体在壁面获得热量升高温度。而达到气泡形成的过热度时，紧贴在加热面上的薄膜层液体
12、层内存在着很大的温度梯度，此时液体就汽化，蒸发形成气泡，所生成气泡内的液体，随壁面的过热度的增加而增大，而使气泡不断的从壁面上产生、长大和脱离，形成表面沸腾。有汽化核心：汽化核心的产生是由于有加热面上细小凹坑所形成的空穴，及在空穴中所密封的气体或蒸汽，汽化核心在加热面上产生时总是很小的，开始成长时，受惯性效应和表面张力效应的支配，加剧了气液交界面上的蒸发和传热程度。这是因为生成的气泡的压力和温度始终是大于周围液体的压力和温度的缘故。如果周围液体达到了饱和温度，这时的沸腾就转为饱和泡核沸腾。然后，在降膜蒸发浓缩过程中，由于形成的二次蒸汽的流速很高，将液体拉成一层薄膜，流动速度很快，故环状流中有一
13、个高速的蒸汽中心和一个流体环，气液界面上受到高流速的蒸汽干扰，紊流程度剧烈，使壁面的传热机理由饱和泡核沸腾给热转变为通过液膜的强制对流的给热。此时，热量的传递方式也变为通过薄膜液层在液膜表面产生强烈的蒸发，给热系数很高。因此又称为薄膜蒸发。这时，通常在液膜内不再有气泡产生，热量主要是通过液膜的导热和液膜表面的蒸发进行传热。影响成膜的因素：影响成膜的因素：碱液流量过小，在降膜蒸发过程中，出现壁面液膜的断裂变干现象。如果出现这种现象，将使给热系数大大下降；碱液流量太大，而加热源的温度低，造成液体过热度不足，达不到沸腾，不能形成降膜蒸发的现象。因此，进入蒸发器碱液流量的大小和加热源的温度，直接影响成
14、膜及膜的厚度，所以控制好进入蒸发器中液体的流量及加热源的温度，在膜式蒸发中是至关重要的。加糖原理及反应机理加糖原理及反应机理在片碱生产中，高温的浓碱对镍设备有一定的腐蚀性。腐蚀的原因主要是碱液中所含氯酸盐在250以上时会逐步分解，并放出新生态氧与镍材发生反应，生成氧化镍层。氧化镍易溶于浓碱中而被碱液带走。这样的过程在浓碱蒸发中反复进行而导致镍制设备的腐蚀损坏。离子膜碱虽然含氯酸盐仅有20-30mgL，但为了保持设备的长期寿命，仍需要处理除去氯酸盐。常用的处理方法是在原料液中加入糖液。这种方法比其他方法如离子交换法、亚硫酸钠法优越的多，其主要原因是操作简单、无须加许多设备，另外糖资源易得，而且价
15、格低廉。其反应机理为C12H22O11+8NaClO3=8NaCl+12CO2+11H2O生成的CO2即与NaOH反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O生产中实际加入糖量是理论量的2倍也有的甚至是建议值的68倍，这样做会使反应进行的很完全。由于在反应过程中产生CO2，因此在碱产品中Na2CO3的含量会增加一些，当然同时也增加了产品中NaCl的含量。真空蒸发原理真空蒸发原理液体表面的压力越低，它的沸点也越低。所以，在无法增大供汽能力和设备生产能力的情况下，采用真空装置（在效体后设置真空泵）降低效体内碱液表面的压力，达到增加传热温差，加快蒸发速度的目的。因此，在生产过程中，为了降低液体的沸点
16、、提高温差、加速二次蒸汽的逸出，降膜蒸发器常常在负压下工作。蒸发蒸发工艺流程碱（碱溶液）流程工艺流程碱（碱溶液）流程从电解工序送来的32碱液先进入32碱液缓冲槽，利用32%碱输送泵将碱液送入效降膜蒸发器，在真空下浓缩至36%，用36碱液泵通过3#、4#碱预热器，用50%热碱和中压蒸气冷凝水加热后送至效降膜蒸发器加热浓缩至40%。再用40%碱泵通过1#、2#碱预热器分别和效产出的50%碱液和效蒸汽冷凝水槽出来的蒸汽冷凝水换热后进入效降膜蒸发器，加热浓缩至50%。然后用50%碱泵通过1#、4#碱预热器降温冷却，在通过成品碱冷却器用循环水冷却至70，化验合格后，一部分送往液体灌区50%碱储槽出售，一部分送固碱装置进行进一步浓缩制片碱，如不合格则返回32%碱缓冲槽继续循环蒸发。蒸发工序蒸发工序蒸汽及冷凝水流程蒸汽及冷凝水流程一次中压蒸汽（0.8M
