CN103224243A - 一种连续生产液碱的方法及降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续生产液碱的方法和降膜蒸发器，该方法包括依次向蒸发器的加热室内管内输送原料液碱和向加热室输送生蒸汽的步骤，和在蒸发器的蒸发室底部储液仓中碱液液面上升至设定高度时，检测碱液浓度和向外输送合格碱液的步骤，合格碱液输送过程可在原料液碱和生蒸汽的持续输送过程中进行，该方法还包括对低浓度不合格加液进行二次蒸发的步骤；降膜蒸发器包括进碱阀、列管加热室、蒸汽阀、蒸发室、取样口，列管加热室位于蒸发室上方；出碱管路上设有碱液强制返回的旁路。本发明的有益效果是，该方法实现了碱液的连续生产，其可有效提高生产效率，降低蒸汽消耗量和生产成本低。降膜蒸发器结构简单、操作方便，制造成本低。

Description

一种连续生产液碱的方法及降膜蒸发器

技术领域

本发明涉及氯碱生产技术，特别是一种连续生产液碱的方法及降膜蒸发器。

背景技术

在氯碱行业中，氢氧化钠从电解工序生产出来的浓度一般约为32%，低浓度的碱液运输费用大，为了减少运输成本，通常采用蒸发浓缩的方式将碱液浓度提高。根据生产产品浓度不同，所采用的蒸发工艺不同，一般是通过高压蒸汽和蒸发器加热碱液，达到提高浓度的目的，根据蒸汽的利用次数，可分为一效蒸发、二效蒸发或三效蒸发。其蒸发浓缩按碱液在蒸发器内的流动方向分升膜蒸发和降膜蒸发，按蒸汽流向与各蒸发器间的碱液流动方向分顺流蒸发和逆流蒸发。通常碱液是按一、二、三效蒸发器的方向顺序流动，当蒸汽与蒸发器间的碱液流动方向相同时称顺流蒸发，相反则称逆流蒸发。降膜蒸发是指碱液从蒸发器的列管从上向下流动，相反则称升膜蒸发。现有碱液蒸发浓缩由于受多种因素限制，都采用间歇生产方式，即先将一部分碱液加入蒸发器中，将碱液在蒸发设备的加热列管与储液仓之间循环流动，加热列管外部由蒸汽加热以将碱液中一部分水分蒸发出去，当碱液达到一定浓度后，再将碱液输送到贮存罐或二效蒸发器。这种生产方式由于碱液需要在蒸发器循环多次才能达到设定浓度要求，因此，不能实现一边进液一边出液的连续生产方式，故其生产效率低，蒸汽消耗大，生产成本高。为此，需进行改进。

发明内容

本发明的第一目的就是针对现有技术的不足，提供一种连续生产碱液的方法，利用该方法可持续获得浓缩碱液，其生产效率高，蒸汽消耗量小，生产成本低。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种连续生产液碱的方法，包括以下顺序执行的步骤：

A、打开降膜蒸发器的进碱阀至设定开度，向位于降膜蒸发器上部的列管加热室的列管内输送待浓缩碱液；在进碱阀开启至设定时间后，打开降膜蒸发器的蒸汽阀至设定开度，向降膜蒸发器的列管加热室内持续输送生蒸汽；

B、在构成降膜蒸发器下部的蒸发室底部的储液仓中碱液液面上升至设定高度时，在碱液取样口提取碱液试样并进行首次浓度测试；浓度合格，执行步骤C；浓度高于设定值上限，则调增进碱阀和/或调减蒸汽阀的开度并执行步骤C；浓度低于设定值下限，则执行步骤F；

C、打开降膜蒸发器的出碱阀至设定开度，在碱液泵未开启时，启动碱液泵，将降膜蒸发器的蒸发室底部储液仓中的浓碱液向外压力输送；

D、适时在碱液取样口提取碱液试样并进行再次浓度测试；浓度合格，循环执行本步骤；浓度高于设定值上限，则执行步骤E；浓度低于设定值下限，则调减出碱阀的开度执行步骤F；

E、调增进碱阀和/或调减蒸汽阀的开度并返回步骤D；

F、调减进碱阀和/或调增蒸汽阀的开度，打开回流阀至设定开度或调增回流阀的开度，在碱液泵未开启时，启动碱液泵，将储液仓内的碱液由旁路强制返回列管；

G、适时在碱液取样口提取碱液试样并进行碱液浓度测试；浓度低于设定值下限，则调减进碱阀和/或调增蒸汽阀的开度，循环执行本步骤；否则执行步骤H；

H、调减回流阀的开度；浓度合格，执行步骤C；浓度高于设定值上限，则打开降膜蒸发器的出碱阀至设定开度并执行步骤E。

采用前述技术方案的本发明，通过对碱液实施顺流降膜的蒸发浓缩方式，按照本发明方法，在试样碱液浓度达到设定值后，使进碱阀、蒸汽阀和出碱阀保持在适当开度，以保持蒸发室中碱液浓度，就可实现连续制备液碱的目的。其可有效提高生产效率，降低蒸汽消耗量和生产成本低。同时，通过连续生产碱液可有效减小蒸发器体积和占地面积和占用空间，以通过减少蒸发器耗材降低制造成本，通过减少占地面积和占用空间节省场地费用。

在本发明方法中，当输出碱液的浓度低于设定值下限时，可通过将碱液强制返回加热室列管的方式实现二次蒸发浓缩，该返回过程包括在开机初期调式的调试阶段，以及在连续生产碱液的过程中对出现碱液浓度偏低的异常情况的处理。

本方法不论在合格浓度碱液正常生产阶段或调试阶段都会有相应流量的碱液返回列管，以防止列管干烧而形成列管堵塞或局部堵塞。因为，碱液浓缩生产系统在生产时，会有产量负荷的调整，一般为设计负荷的50%到110%，所以在设计蒸发器时，会以最大产能设计。如果我们以50%负荷生产时，降膜蒸发器中的列管中可能有一部分无碱液，会造成干烧的现象，为防止这种情况，通常把回流阀门开度调大，这样进入蒸发器的碱液就会增多，使每个列管中均有碱液流过，从而可防止列管干烧。

应用本方法可能在调试阶段存在少量浓度低于设定值的碱液输出。但在实际生产中，成品碱液通常贮存在一个非常大的贮存桶中，因此，少量的不合格碱液对产品碱液浓度的影响可忽略不计，不需中断碱液的连续生产。

优选的技术方案，所述方法还包括在所述调增进碱阀和/或调减蒸汽阀的开度的步骤中，还可调增出碱阀的开度，以减少碱液在储液仓的滞留时间降低碱液浓度。

优选的技术方案，所述方法还包括在所述回流阀和出碱阀的进口前端设置出碱总阀，在打开所述回流阀或出碱阀前，首先打开出碱总阀；在所述调增进碱阀和/或调减蒸汽阀的开度的步骤中，还可调增出碱总阀的开度；在所述调减进碱阀和/或调增蒸汽阀的开度的步骤中，还可调减出碱总阀的开度；以通过调增或调减出碱总阀的开度，实现碱液在储液仓的滞留时间，进而实现碱液浓度调整的目的。

本发明的第二目的是提供一种用于本发明前述制碱方法的降膜蒸发器。

为实现第二目的，本发明采用如下技术方案：

一种降膜蒸发器，包括进碱阀、列管加热室、蒸汽阀、蒸发室，列管加热室内设有列管，加热室下部设有冷凝水出水阀，蒸发室底部设有储液仓，储液仓下端连接有包括碱液泵和出碱阀的出碱管路，出碱管路上设有碱液取样口，蒸发室上部设有二次蒸汽出口，所述列管加热室位于蒸发室上方；所述碱液泵和出碱阀之间的管段与进碱阀的进液端之间设有碱液返回旁路，旁路上设有回流阀，回流阀的出口端与所述进碱阀的进液端连通；所述碱液取样口设在回流阀和出碱阀的进口前端。

采用前述技术方案的降膜蒸发器用于实现本发明第一目的连续生产液碱方法。其结构简单、操作方便，制造成本低。

优选的技术方案，所述出碱管路上还设有出碱总阀，出碱总阀设在出碱阀与储液仓之间。以通过调增或调减出碱总阀的开度，实现碱液在储液仓的滞留时间，进而实现碱液浓度调整的目的。

优选的技术方案，所述蒸发室上部还设有用于减少或防止碱液泡沫由二次蒸汽带出的捕沫网，捕沫网的自由端向上倾斜25°～40°。以进一步提高制碱效果。

本发明与现有技术相比的有益效果是，该方法实现了碱液的连续生产，其可有效提高生产效率，降低蒸汽消耗量和生产成本低。降膜蒸发器结构简单、操作方便、制造成本低。

附图说明

图1是本发明方法的工艺流程框图。

图2是本发明降膜蒸发器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1  参见图1、图2，一种连续生产液碱的方法，包括以下顺序执行的步骤：

A、打开降膜蒸发器的进碱阀1至设定开度，向位于降膜蒸发器上部的列管加热室2的列管21内输送待浓缩碱液；在进碱阀1开启至设定时间后，打开降膜蒸发器的蒸汽阀3至设定开度，向降膜蒸发器的列管加热室2内持续输送生蒸汽；

B、在构成降膜蒸发器下部的蒸发室4底部的储液仓41中碱液液面上升至设定高度时，在碱液取样口5提取碱液试样并进行首次浓度测试；浓度合格，执行步骤C；浓度高于设定值上限，则调增进碱阀1和/或调减蒸汽阀3的开度并执行步骤C；浓度低于设定值下限，则执行步骤F；

C、打开降膜蒸发器的出碱阀8至设定开度，在碱液泵81未开启时，启动碱液泵81，将降膜蒸发器的蒸发室4底部储液仓41中的浓碱液向外压力输送；

D、适时在碱液取样口5提取碱液试样并进行再次浓度测试；浓度合格，循环执行本步骤；浓度高于设定值上限，则执行步骤E；浓度低于设定值下限，则调减出碱阀8执行步骤F；

E、调增进碱阀1和/或调减蒸汽阀3的开度并返回步骤D；

F、调减进碱阀1和/或调增蒸汽阀3的开度，打开回流阀6至设定开度或调增回流阀6的开度，在碱液泵81未开启时，启动碱液泵81，将储液仓41内的碱液由旁路7经进碱阀1强制返回列管21；

G、适时在碱液取样口5提取碱液试样并进行碱液浓度测试；浓度低于设定值下限，则调减进碱阀1和/或调增蒸汽阀3的开度，循环执行本步骤；否则执行步骤H；

H、调减回流阀6的开度；浓度合格，执行步骤C；浓度高于设定值上限，则打开降膜蒸发器的出碱阀8至设定开度并执行步骤E。

在所述调增进碱阀1和/或调减蒸汽阀3开度的步骤中，还可调增出碱阀8的开度。

在本实施例中，还可在所述回流阀6和出碱阀8的进口前端设置出碱总阀9，在打开所述回流阀6或出碱阀8前，首先打开出碱总阀9；在所述调增进碱阀1和/或调减蒸汽阀3开度的步骤中，还可调增出碱总阀9的开度；在所述调减进碱阀1和/或调增蒸汽阀3开度的步骤中，还可调减出碱总阀9的开度。

实施例2  参见图2，一种降膜蒸发器，包括进碱阀1、列管加热室2、蒸汽阀3、蒸发室4，列管加热室2内设有列管21，加热室2下部设有冷凝水出水阀22，蒸发室4底部设有储液仓41，储液仓41下端连接有包括碱液泵81和出碱阀8的出碱管路，出碱管路上设有碱液取样口5，蒸发室4上部设有二次蒸汽出口42，所述列管加热室2位于蒸发室4上方；碱液泵81和出碱阀8之间的管段与进碱阀1的进液端设有碱液返回旁路7，旁路7上设有回流阀6，回流阀6的出口端与所述进碱阀1的进液端连通；所述碱液取样口5设在回流阀6和出碱阀8的进口前端。

所述出碱管路上还设有出碱总阀9，出碱总阀9设在出碱阀8与储液仓41之间的碱液泵81前端。

所述蒸发室4上部还设有用于减少或防止碱液泡沫由二次蒸汽带出的捕沫网43，捕沫网43的自由端向上倾斜25°～40°。

以上虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但本领域的普通技术人员也可以意识到对所附权利要求的范围内作出各种变化或修改，这些修改和变化应理解为是在本发明的范围和意图之内的。

Claims (6)

1.一种连续生产液碱的方法，其特征在于，包括以下顺序执行的步骤：

A、打开降膜蒸发器的进碱阀（1）至设定开度，向位于降膜蒸发器上部的列管加热室（2）的列管（21）内输送待浓缩碱液；在进碱阀（1）开启至设定时间后，打开降膜蒸发器的蒸汽阀（3）至设定开度，向降膜蒸发器的列管加热室（2）内持续输送生蒸汽；

B、在构成降膜蒸发器下部的蒸发室（4）底部的储液仓（41）中碱液液面上升至设定高度时，在碱液取样口（5）提取碱液试样并进行首次浓度测试；浓度合格，执行步骤C；浓度高于设定值上限，则调增进碱阀（1）和/或调减蒸汽阀（3）开度并执行步骤C；浓度低于设定值下限，则执行步骤F；

C、打开降膜蒸发器的出碱阀（8）至设定开度，在碱液泵（81）未开启时，启动碱液泵（81），将降膜蒸发器的蒸发室（4）底部储液仓（41）中的浓碱液向外压力输送；

D、适时在碱液取样口（5）提取碱液试样并进行再次浓度测试；浓度合格，循环执行本步骤；浓度高于设定值上限，则执行步骤E；浓度低于设定值下限，则调减出碱阀（8）的开度执行步骤F；

E、调增进碱阀（1）和/或调减蒸汽阀（3）的开度并返回步骤D；

F、调减进碱阀（1）和/或调增蒸汽阀（3）的开度，打开回流阀（6）至设定开度或调增回流阀（6）的开度，在碱液泵（81）未开启时，启动碱液泵（81），将储液仓（41）内的碱液由旁路（7）强制返回列管（21）；

G、适时在碱液取样口（5）提取碱液试样并进行碱液浓度测试；浓度低于设定值下限，则调减进碱阀（1）和/或调增蒸汽阀（3）的开度，循环执行本步骤；否则执行步骤H；

H、调减回流阀（6）的开度；浓度合格，执行步骤C；浓度高于设定值上限，则打开降膜蒸发器的出碱阀（8）至设定开度并执行步骤E。

2.根据权利要求1所述的连续生产液碱的方法，其特征在于，在所述调增进碱阀（1）和/或调减蒸汽阀（3）的开度的步骤中，还包括和/或调增出碱阀（8）的开度。

3.根据权利要求1所述的连续生产液碱的方法，其特征在于，在所述回流阀（6）和出碱阀（8）进口前端设置出碱总阀（9），在打开所述回流阀（6）或出碱阀（8）前打开出碱总阀（9）；在所述调增进碱阀（1）和/或调减蒸汽阀（3）的开度的步骤中，还包括和/或调增出碱总阀（9）的开度；在所述调减进碱阀（1）和/或调增蒸汽阀（3）的开度的步骤中，还包括和/或调调减出碱总阀（9）的开度。

4.一种降膜蒸发器，包括进碱阀（1）、列管加热室（2）、蒸汽阀（3）、蒸发室（4），列管加热室（2）内设有列管（21），加热室（2）下部设有冷凝水出水阀（22），蒸发室（4）底部设有储液仓（41），储液仓（41）下端连接有包括碱液泵（81）和出碱阀（8）的出碱管路，出碱管路上设有碱液取样口（5），蒸发室（4）上部设有二次蒸汽出口（42），其特征在于，所述列管加热室（2）位于蒸发室（4）上方；所述碱液泵（81）和出碱阀（8）之间的管段与进碱阀（1）的进液端设有碱液返回旁路（7），旁路（7）上设有回流阀（6），回流阀（6）的出口端与所述进碱阀（1）的进液端连通；所述碱液取样口（5）设在回流阀（6）和出碱阀（8）的进口前端。

5.根据权利要求4所述的降膜蒸发器，其特征在于，所述出碱管路上还设有出碱总阀（9），出碱总阀（9）设在出碱阀（8）与储液仓（41）之间。

6.根据权利要求4或5所述的降膜蒸发器，其特征在于，所述蒸发室（4）上部还设有用于减少或防止碱液泡沫由二次蒸汽带出的捕沫网（43），捕沫网（43）的自由端向上倾斜25°～40°。

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