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降低片堿生產(chǎn)過程中的堿損耗

2021-09-25 06:46屈智財(cái)賈小軍張文虎張斌山
中國氯堿 2021年8期
關(guān)鍵詞:降膜逆流堿液

屈智財(cái),賈小軍,張文虎,張斌山

(金川集團(tuán)化工有限責(zé)任公司,甘肅 金昌737100)

金川集團(tuán)化工新材料有限責(zé)任公司是金川集團(tuán)化工有限責(zé)任公司下屬的子公司之一,現(xiàn)已建成40萬t/a離子膜燒堿生產(chǎn)裝置并投入使用,為實(shí)現(xiàn)氯堿平衡,解決公司液堿過剩的局面,配套有20萬t/a片堿生產(chǎn)裝置,該套片堿裝置共分兩期建設(shè),其中一期5萬t/a片堿已建成并投產(chǎn),后續(xù)15萬t/a片堿2021年建成并具備生產(chǎn)條件。

公司片堿系統(tǒng)采用的原料來自已建成的40萬t/a離子膜燒堿系統(tǒng),利用園區(qū)大網(wǎng)提供的重壓蒸汽將32%堿濃度提高至50%后再送至固堿工序。公司片堿生產(chǎn)采用三效逆流降膜蒸發(fā)工藝,配套天然氣爐提供高溫熔融鹽。該工藝相對(duì)其他工藝的優(yōu)點(diǎn)是各效溫差大、傳熱效率高,且設(shè)備傳熱面積相比順流蒸發(fā)的方式要小。同時(shí),可以將蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的二次蒸汽用于預(yù)熱前一效打過來的堿液,有效降低蒸汽消耗。

整體而言,該裝置工藝生產(chǎn)能力高、生產(chǎn)穩(wěn)定,蒸發(fā)強(qiáng)度和熱能綜合利用效果好、能耗低且工藝操作簡單。

1 三效逆流降膜蒸發(fā)工藝流程[1]

三效逆流降膜蒸發(fā)工藝共分為蒸發(fā)工序和片堿工序,其中蒸發(fā)工序主要是將系統(tǒng)所產(chǎn)32%堿液通過一系列的熱能交換實(shí)現(xiàn)提濃至50%的目的;而片堿工段則是將50%的堿液作為原料,利用熔鹽及二次蒸汽的富余熱能,制得片堿后包裝成品。

(1)蒸發(fā)工序

來自電解工序所產(chǎn)32%堿液先打至車間外的32%堿罐處,再通過32%堿泵泵至一效降膜蒸發(fā)器中,堿液濃度增加到36%,加熱介質(zhì)使用的是二效降膜蒸發(fā)器所產(chǎn)生的二次蒸汽,二次蒸汽與堿液逆流換熱,一效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽通過表面冷凝器冷凝,冷凝液可收集回用,不凝性氣體由水環(huán)真空泵抽走,同時(shí)降低效體中的壓力,有利于堿液蒸發(fā)。

36%濃度的堿液經(jīng)泵至換熱器與50%堿及蒸汽冷凝液預(yù)熱后溫度提升至102℃,再送至二效降膜蒸發(fā)器,堿液濃度提升至42%,加熱介質(zhì)使用三效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽,由二效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽則逆流送至一效降膜蒸發(fā)器作加熱介質(zhì)使用。

42%濃度的堿液通過換熱器與50%堿及蒸汽冷凝液換熱后溫度提升至155℃,再送至三效降膜蒸發(fā)器,堿濃度提升至50%,堿液溫度控制在158.3℃,熱源使用生蒸汽加熱,產(chǎn)生的二次蒸汽逆流送至二效降膜蒸發(fā)器中作加熱介質(zhì)使用。

生蒸汽換熱后產(chǎn)生的冷凝液溫度較高,經(jīng)收集后可送至前段的換熱器,用來加熱42%堿液和32%堿液。而經(jīng)三效降膜蒸發(fā)器后所得50%堿液溫度也偏高,可通過泵送至前段,預(yù)熱42%堿液和32%堿液,換熱后降溫至30℃的50%堿液送至儲(chǔ)槽儲(chǔ)存,以備下個(gè)工序使用。

在此過程中,存在另一部分未經(jīng)循環(huán)水冷卻的堿液溫度在80℃左右,可送到片堿工段直接使用。

(2)片堿工序

未經(jīng)冷卻的50%濃度的堿液經(jīng)泵泵至預(yù)濃縮器中進(jìn)行蒸發(fā)濃縮,堿液濃度提高至62%,加熱介質(zhì)使用最終濃縮器產(chǎn)生的二次蒸汽,預(yù)濃縮器產(chǎn)生的二次蒸汽由配套的表面冷凝器冷凝,不凝性氣體由水環(huán)真空泵抽走,同時(shí)營造負(fù)壓環(huán)境,降低堿液沸點(diǎn),利于堿液濃縮。

62%濃度堿液通過泵泵至最終濃縮器中,堿濃度提高至98.2%,加熱介質(zhì)采用高溫三元熔鹽,再通過閃蒸罐將堿濃度提高至98.5%。閃蒸后所得的熔融堿通過重力作用進(jìn)入堿液分配器,經(jīng)分配器分流后進(jìn)入片堿機(jī)冷卻結(jié)片,最終片堿流入包裝系統(tǒng),經(jīng)裝袋、稱重、噴碼及碼垛后送至片堿倉庫。蒸發(fā)片堿裝置工藝流程圖見圖1。

圖1 蒸發(fā)片堿裝置工藝流程圖

2 堿損影響因素分析

公司一期片堿建成后并未第一時(shí)間連續(xù)生產(chǎn),等到40萬t/a離子膜燒堿裝置負(fù)荷提滿之后,逐漸暴露出液堿過剩,制約公司發(fā)展的問題,現(xiàn)已組織片堿生產(chǎn)。在片堿系統(tǒng)開車、生產(chǎn)的過程中,暴露出的部分問題會(huì)造成堿液損失。

(1)片堿系統(tǒng)開停車期間由于溫度不達(dá)標(biāo)產(chǎn)生的不合格堿;

(2)堿液蒸發(fā)濃縮過程中蒸發(fā)器所產(chǎn)的二次蒸汽含堿;

(3)片堿包裝過程中的稱重誤差。

3 降低堿損的措施

針對(duì)以上存在的堿損現(xiàn)象制定了相應(yīng)的改進(jìn)方案。

(1)在系統(tǒng)開停車過程中,初期效體溫度偏低,所產(chǎn)片堿達(dá)不到指定濃度,這部分片堿無法外售,由此造成額外的堿損失。因此需要提前制定好片堿裝置的開停車及檢修計(jì)劃,減少不合格片堿的產(chǎn)出,同時(shí)可將此部分不合格片堿用于配制電解工序使用的陰極循環(huán)液。

(2)在蒸發(fā)過程中,會(huì)產(chǎn)生大量的二次蒸汽,這部分二次蒸汽和堿液通過降膜蒸發(fā)器底部的絲網(wǎng)撲沫器完成分離。如果絲網(wǎng)撲沫器表面有破損就會(huì)導(dǎo)致二次蒸汽含堿,造成額外堿損。因此需定期檢測表面冷凝器的冷凝液pH值,若pH值呈堿性持續(xù)較久,則需對(duì)絲網(wǎng)撲沫器進(jìn)行檢查更換。

(3)公司片堿的包裝標(biāo)準(zhǔn)是每袋25 kg,通過對(duì)已包裝好的片堿進(jìn)行稱重復(fù)檢,發(fā)現(xiàn)多袋片堿實(shí)際重量要高于25 kg,造成了額外的堿損。通過增加在線復(fù)檢程序,設(shè)置在線復(fù)檢報(bào)警值,提高包裝精度,可以有效降低堿損。

4 廢堿回收利用

對(duì)片堿裝置開停車及其他情形產(chǎn)生的不合格廢堿和含堿冷凝液進(jìn)行回收,全部收集至稀堿罐,再與天然氣燃燒加熱熔鹽時(shí)產(chǎn)生的煙道氣(主要成分為二氧化碳)反應(yīng)制備碳酸鈉,供一次鹽水工序吸收鈣離子使用。廢堿液吸收二氧化碳原理如下。

利用煙道氣中的二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)制備碳酸鈉,實(shí)現(xiàn)碳酸鈉自給,既節(jié)約了生產(chǎn)成本,又減少了溫室氣體二氧化碳的排放,實(shí)現(xiàn)環(huán)保與效益雙豐收。

5 結(jié)語

討論分析了片堿生產(chǎn)過程中存在堿損的幾種情況,從造成堿損失的原因出發(fā),提出了相應(yīng)的解決方案,有效減少了堿損,并將產(chǎn)生的廢堿同煙道氣中的二氧化碳回收利用制備碳酸鈉,減少了排放量也降低了生產(chǎn)成本。

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