CN110496413A - 一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置，新增加自动清洗式降膜蒸发器‑热泵的蒸发浓缩装置，使进入现多效蒸发系统的料液浓度从5％左右提高到10％～15％，蒸发水量减少54％～70％。现顺流多效改为新逆流多效蒸发，出口浓度由目前20％左右提高到40％～44％。末尾单效蒸发器的出口浓度调低为57％左右，料液进入新添加的高位闪蒸罐进一步蒸发浓缩降温达到产品要求；末尾单效蒸发器的蒸发水量分别减少78％～86％。这种技改方法及装置能够提高整体产能120％～223％，降低单位产品总能耗58％～66％，相对新建同等规模扩能生产线的装备费投资能够减少65％～75％。

Description

一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置
技术领域
本发明涉及的是一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置，涉及初始料液浓度低、产品要求终点浓度高的硫化钠现多效顺流蒸发生产系统，针对其产能低、能耗高的问题，提供一种能够显著增加产能、大幅度降低单位产品能耗、投资少的增产节能技改新技术。
背景技术
国内硫化钠生产行业的蒸发生产系统通常采用基本工艺：5％左右的稀溶液，经过150℃左右饱和蒸汽加热的顺流多效、强制循环蒸发，浓缩到20％左右。再用180℃左右饱和蒸汽的单效强制循环蒸发器浓缩到60％后降温结片形成产品。2018年10月的某国有企业生产统计数据是：产品硫化碱(含硫化钠60％，水40％)产量1487.7吨，蒸汽总消耗量15728.20吨，每吨硫化碱产品的蒸汽消耗量为10.567吨，其蒸发工艺能耗很高。
蒸发全系统的总脱水量为16364.4吨，蒸发每吨水的蒸汽消耗量平均为0.96吨；其中四效蒸发的蒸汽消耗量为7522.4吨。脱水量为13389.3吨，蒸发每吨水的蒸汽消耗量为0.56吨。
但是，末尾单效蒸发的蒸汽消耗量为8127.7吨，脱水量只有2975.1吨，蒸发每吨水的蒸汽消耗量高达为2.73吨，几乎是四效蒸发的汽水比五倍。因此，降低末尾单效蒸发能耗成为整个硫化钠蒸发生产节能降耗的焦点。
该企业将末尾单效蒸发工艺尝试改为双效(第五效和第六效)蒸发工艺希望达到大幅度降低蒸汽消耗。但是，蒸发器循环泵运行不到一周就被循环母液中结晶的晶体磨损损坏，无法继续。为此，提出一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置。
发明内容
本发明的一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置，针对现多效顺流蒸发系统的进料浓度低、蒸汽消耗高、产能低等问题，提出增加自动清洗式降膜蒸发器的热泵蒸发的预浓缩装置和末尾单效后的闪蒸装置，同时将现多效顺流为多效逆流蒸发系统，成倍提高多效蒸发的出口浓度和减少末尾单效的蒸发水量，从而达到显著提高产能、大幅度降低蒸发能耗总费用和技改装备投资较少的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置是：新工艺为5％左右的料液先进入新增加的预浓缩热泵蒸发装置，达到10％～15％的浓度后再进入现有三效或四效由顺流方式改为逆流方式的多效蒸发系统，出口浓度由目前的20％左右分别提高到40％～44％。然后到末尾单效蒸发器进行蒸发，其出口浓度由60％调低为57％左右；蒸发后物料排放到高位闪蒸罐，进行真空闪蒸，浓缩达到产品要求的浓度60％。
在现有硫化钠多效蒸发系统的基础上，增加预浓缩热泵蒸发装置，成倍提高初始料液浓度：对于现三效、四效蒸发系统，从5％左右分别提高到10％～15％，使得带入现多效蒸发系统的水量分别减少50％～70％。预浓缩热泵蒸发装置主要有热泵和自动清洗式降膜蒸发器。自动清洗式降膜蒸发器内设置有除沫器。现多效顺流改为多效逆流蒸发系统，出口浓度由目前20％左右分别提高到40％～44％，蒸发水量分别减少54％～72％。末尾单效蒸发器的出口浓度由60％调低为57％左右，使末尾单效蒸发器的蒸发水量分别减少78％～86％。57％左右浓度的料液排放到高位闪蒸罐，进行不低于90℃的真空闪蒸浓缩达到产品要求的浓度60％，从而利用闪蒸降温过程中释放的显热进一步降低末尾单效蒸发器的蒸汽消耗，也能够利用高位闪蒸罐的自然静压自流到后续的生产工位。高位闪蒸罐内设计有自然循环搅拌中心管，利用进口的高温料液闪蒸的蒸汽泡作为动力，实现自然循环和搅拌。这一技改方法综合效益高：与四效、三效的现多效蒸发系统相比，整体产能分别增大120％～223％，单位产品的总能耗分别降低58％～66％，比同等规模扩能的新建生产线的装备费投资减少65％～75％。
系统中会发生结垢的蒸发器和预热器均采用在线自动清洗技术，保障长期、连续、稳定的高效运行。
现多效蒸发系统的强制循环蒸发器可以采用高效降膜蒸发器。降膜蒸发器只需要小流量的循环泵，比大流量的强制循环轴流泵能够节电80％以上。对于年产2万吨的现多效蒸发系统的年节电效益高达近百万元。
自末尾单效蒸发器出口，所有料液管线全部采用可靠的高保温管线。高位闪蒸罐和高保温管线在开车前，都必须先用高温蒸汽进行严格的预热操作，直到所有接触料液的内壁表面，确保高于料液的结晶温度90℃，避免发生高浓度料液堵塞的可能性。在停车过程中料液一旦排完后，都必须紧接着采用高温蒸汽冲洗排净，或采用高温稀液循环冲洗。
附图说明
图1是本发明的一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置的方案图。
图2是一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置对年产2万吨产品(硫化钠含量60％)规模、现四效蒸发系统的技改设计举例。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2，对本发明作进一步的详细描述。
图中的1预浓缩热泵蒸发装置 2自动清洗式降膜蒸发器 3除沫器 4热泵 5现多效蒸发系统 6自然循环搅拌中心管 7高位闪蒸罐 8高保温管线 9末尾单效蒸发器 10现四效蒸发系统
一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置是：
新工艺为5％左右的料液先进入新增加的预浓缩热泵蒸发装置1，达到10％～15％的浓度后再进入现有三效或四效由顺流方式改为逆流方式的蒸发系统5，出口浓度由目前的20％左右分别提高到40％～44％。然后到末尾单效蒸发器9进行蒸发，出口浓度由60％调低为57％左右；蒸发后物料排放到高位闪蒸罐7，进行真空闪蒸，浓缩达到产品要求的浓度60％。
在现多效蒸发系统5的基础上，新加预浓缩热泵蒸发装置1，成倍提高进入生产硫化钠的现多效蒸发系统5的料液浓度：从5％分别提高到10％～15％，使得进入现多效蒸发系统1的水量分别减少52％～70％。新加预浓缩热泵蒸发装置1主要有热泵4和自动清洗式降膜蒸发器2。自动清洗式降膜蒸发器2内设置有除沫器3。现顺流多效蒸发系统5，改为逆流多效蒸发系统，出口浓度由现在的20％左右提高到40％～44％，蒸发水量减少54％～73％。末尾单效蒸发器9的出口浓度由60％调低为57％左右，使末尾单效蒸发器9的蒸发水量分别减少78％～86％。浓度57％左右料液排放到高位闪蒸罐7，进行不低于90℃的真空闪蒸浓缩达到产品要求的浓度60％，从而利用闪蒸降温过程中释放的显热进一步降低末尾单效蒸发器9的蒸汽消耗，也能够利用高位闪蒸罐7的自然静压自流到后续的生产工位。高位闪蒸罐7内设计有自然循环搅拌中心管6，利用进口的高温料液闪蒸的汽泡作为动力，实现自然循环和搅拌。这一技改方案的综合效益很高：与现有三效、四效多效蒸发系统5相比，整体产能分别提高120％～223％，单位产品的总能耗降低58％～66％，比新建同等规模扩能的生产线装备费投资减少65％～75％。
系统中会发生结垢的蒸发器和预热器均采用在线自动清洗，技术保障长期、连续、稳定的高效运行。
现多效蒸发系统5的强制循环蒸发器可以采用高效降膜蒸发器。降膜蒸发器只需要小流量的循环泵，比大流量的强制循环轴流泵能够节电80％以上。对于年产规模2万吨的现多效蒸发系统5的年节电效益高达近百万元。
自末尾单效蒸发器9出口，下游料液管线全部采用可靠的高保温管线8。高位闪蒸罐7和高保温管线8在进料前，都必须先用高温蒸汽进行严格的预热操作，直到所有接触料液的内壁表面，确保高于料液初始结晶温度90℃，避免发生高浓度料液堵塞的可能性。在停车过程中料液一旦排完后，都必须紧接着采用高温蒸汽冲洗排净，或采用高温稀液循环冲洗。
图2是一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置针对目前年产2万吨产品(硫化钠含量60％)规模的、四效蒸发系统的技改设计举例：蒸汽每小时能耗3.85(t/h)，热泵的轴功率400Kw，考虑热损失等，实际效率按85％计算，蒸汽消耗按5.8(t/h)计算、电耗600(Kw.h)，蒸汽价140～180元/吨，电价每度0.75元计，技改后每年的运行能耗费用为930～1195万元。对比目前四效蒸发系统按年产2万吨计算的蒸汽费用2467～3172万元，可见这种增产节能技改方案的节能效益巨大。

Claims (4)

1.一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置，其特征是：在硫化钠现多效蒸发系统(5)的基础上，新加预浓缩热泵蒸发装置(1)，使得进入生产硫化钠的四效、三效的现多效蒸发系统(5)的料液浓度，可以从5％左右分别提高到10％～15％，从而减少进入现多效蒸发系统(5)的水量50％～70％；新加预浓缩热泵蒸发装置(1)主要有热泵(4)和自动清洗式降膜蒸发器(2)；现多效蒸发系统(5)由顺流改为逆流蒸发，出口浓度由现行的20％左右提高到40％～44％，需要蒸发的水量减少50％～73％；末尾单效蒸发器(9)的出口浓度由60％调低为57％左右，使末尾单效蒸发器(9)的蒸发水量减少78％～86％；排放到新添加的高位闪蒸罐(7)，进行不低于90℃的真空闪蒸浓缩达到产品要求的浓度60％，从而利用闪蒸降温过程中释放的显热进一步降低末尾单效蒸发器(9)的蒸汽消耗，也能够利用高位闪蒸罐(7)的自然静压自流到后续的生产工位。
2.权利要求1的一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置，其特征是：预浓缩热泵蒸发装置(1)的蒸发器采用自动清洗式降膜蒸发器(2)。
3.权利要求1的一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置，其特征是：高位闪蒸罐(7)内设计有自然循环搅拌中心管(6)，利用进口的高温料液闪蒸的蒸汽泡作为动力，实现自然循环和搅拌。
4.权利要求1的一种硫化钠多效蒸发系统的增产节能技改方法及装置，其特征是：系统中会结垢的原有蒸发器和预热器均采用机械自动清洗技术。
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