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工艺与设备2018·0198Chenmical Intermediate当代化工研究蒸发工艺生产中出现的异常情况分析＊黄秋丽（广西柳化氯碱有限公司 广西 545600）摘要：在提倡质量、安全、经济协调发展，高度重视化工产业工艺生产过程中能源节约与环境保护的背景下，认知氯碱企业烧碱蒸发工艺生产中存在的问题，实现蒸发工艺生产的优化改造已经成为企业现代化建设与可持续发展的必然趋势。
基于此，在资料分析与实际工作经验总结上，就影响蒸发工艺生产中出现异常情况的因素进行了分析，并提出蒸发工艺改造建议，以供参考。
关键词：蒸发工艺；异常情况；改进对策中图分类号：T 文献标识码：AAnalysis of Abnormal Situation in the Production of Evaporation ProcessHuang Qiuli(Guangxi Liuhua Chlor-alkali CO., Ltd, Guangxi, 545600)Abstract ：Under the background of advocating the coordinated development of quality, safety and economy, and attaching great importanceto energy conservation and environmental protection in the process of chemical industry production, recognizing the problems existing in caustic soda evaporation process production in chlor-alkali enterprises and realizing the optimization and transformation of evaporation process production have become the inevitable trend of enterprise modernization construction and sustainable development.Key words ：evaporation process ；abnormal situation ；improvement countermeasures前言采用离子膜烧碱工艺进行烧碱是现阶段我国氯碱企业应用较为广泛的一种烧碱蒸发生产工艺。
多效蒸发计算实例多效蒸发是一种高效的蒸发过程，通过多个蒸发器的多次蒸发使得产生的蒸汽可以循环利用，提高能源利用率。
下面是一个多效蒸发计算的实例，来说明多效蒸发的工作原理和计算方法。
假设有一台多效蒸发装置，用于处理1000 kg/h的食品浆料，浆料中含有75%的水分。
该多效蒸发装置共有3个蒸发器，设定的蒸发温度为80℃。
第一步，我们先计算浆料中水的质量。
由于浆料含水量为75%，所以浆料中的水质量为1000 kg/h * 75% = 750 kg/h。
第二步，我们需要计算每个蒸发器的蒸汽消耗量。
假设第一个蒸发器的效率为80%，第二个蒸发器的效率为70%，第三个蒸发器的效率为60%。
第一个蒸发器的蒸汽消耗量可以通过以下公式计算：Q1=(1-η1)*m其中，Q1为第一个蒸发器的蒸汽消耗量，η1为第一个蒸发器的效率，m为浆料中水的质量。
Q1 = (1 - 80%) * 750 kg/h = 0.2 * 750 kg/h = 150 kg/h第二个蒸发器的蒸汽消耗量可以通过以下公式计算：Q2=(1-η2)*(m-Q1)其中，Q2为第二个蒸发器的蒸汽消耗量，η2为第二个蒸发器的效率，m为浆料中水的质量，Q1为第一个蒸发器的蒸汽消耗量。
Q2 = (1 - 70%) * (750 kg/h - 150 kg/h) = 0.3 * 600 kg/h =180 kg/h第三个蒸发器的蒸汽消耗量可以通过以下公式计算：Q3=(1-η3)*(m-Q1-Q2)其中，Q3为第三个蒸发器的蒸汽消耗量，η3为第三个蒸发器的效率，m为浆料中水的质量，Q1为第一个蒸发器的蒸汽消耗量，Q2为第二个蒸发器的蒸汽消耗量。
Q3 = (1 - 60%) * (750 kg/h - 150 kg/h - 180 kg/h) = 0.4 *420 kg/h = 168 kg/h第三步，我们需要计算多效蒸发装置的总蒸汽消耗量。
总蒸汽消耗量等于各个蒸发器的蒸汽消耗量之和。
蒸发流程中的节能增效措施蒸发流程中的节能增效措施较多，以下为您推荐：
1、多效蒸发。
将多个蒸发器串联，使前一效产生的二次蒸汽作为后一效的加热蒸汽，从而减少蒸汽消耗，提高蒸发效率。
2、对蒸发器进行保温。
减少热损失，达到节能的目的。
3、利用冷凝水预热料液。
将冷凝水作为蒸发热源及其他工艺用水，从而减少能源消耗。
4、提高蒸发装置末效产生的二次蒸汽压强。
将二次蒸汽作为蒸发热源，提高蒸发效率。
5、循环利用热能。
尽可能将热能循环利用，降低能耗。
6、增加传热系数。
通过改进设备结构、优化操作条件等方式，增加蒸发过程的传热系数，提高蒸发效率。
7、降低传热温度差。
通过合理控制蒸发过程中的温度分布，降低传热温度差，从而减少热损失。
简述常见的多效蒸发流程及特点
1. 顺流流程，哎呀呀，就像水流一样顺势而下！瞧瞧这个例子，原料液就这么依次通过各效，利用前一效的二次蒸汽作为下一效的加热蒸汽，多自然流畅呀！前一效温度高、浓度低，后一效温度低、浓度高，这不是很合理嘛！特点呢，就是操作简单方便嘞，容易控制，可这蒸汽的利用效率相对就没那么高啦，你说是不是呀？
2. 逆流流程，嘿，这就有点与众不同啦！就好像人逆流而上一样有挑战性。
例子嘛，原料液是从末效加入，然后依次向前一效流动呢。
它的特点可好啦，随着溶液的流动，浓度逐渐增高，而温度也逐渐降低，这样各效的传热系数比较均匀嘞，不过呀，操作起来可就没那么容易咯！
3. 平流流程，哇哦，就如同多条平行线一样！比如说有几种料液需要分别浓缩，就可以用这个流程呀。
它的特点很明显呀，各效都是独立操作，互不影响嘞，多灵活！但设备投资可能就会大一些哦，你觉得呢？
4. 错流流程，这就像是走迷宫一样有趣嘞！比如料液走向是有些效是顺流，有些效又是逆流的。
它的特点就是兼具了顺流和逆流的一些优点呢，灵活多变。
但流程比起其他几种是不是就复杂一些啦？
5. 混流流程，嘿呀，这可是个大杂烩呀！既有顺流部分，又有逆流部分，甚至还有平流部分嘞。
看看这个例子，根据具体需求来组合。
它的特点就是适应性超强呀，可这复杂度也上来咯！
6. 带有热泵的多效蒸发流程，哇，这就像给整个系统加了个超级助力器！通过热泵来提高二次蒸汽的能量级别呢。
特点就是节能效果超棒的呀，能大大提高效率呢，但前期投入可能会比较大哟，你愿意为了节能去投资吗？我觉得对于长期运行来说，这真的是个很不错的选择呢！。
多效蒸发中二次蒸汽的不凝汽问题主要涉及多效蒸发系统的真空度和不凝气的影响。
以下是相关问题的分析和解决方案：
1. 二次蒸汽的冷凝问题：如果二次蒸汽不能及时冷凝，将导致多效蒸发系统的真空度迅速降低，从而影响蒸发效率。
这通常是由于冷却水的量不足或温度过高造成的。
为了解决这个问题，应确保有足够的冷却水和适当的冷却水温度，以保证二次蒸汽能够及时冷凝。
2. 不凝气的影响：不凝气过多会影响多效蒸发系统的真空度，从而影响蒸发效率。
要降低不凝气的量，首先需要找到其来源并加以控制，例如检查原料的纯度、设备的密封性等。
同时，可以使用不凝气泵或真空泵来排除不凝气，以维持系统的正常运转。
对于上述问题，定期维护和检查设备、保持设备清洁、避免设备泄露等措施也是必要的。
同时，根据实际情况调整操作参数，例如控制加热室的温度、压力等，以优化蒸发效率。
折流板式除沫器技术分析与应用魏化中 郭丽华(武汉化工学院机械工程系,武汉430074) 摘 要 对一种新型除污设备折流板除沫器结构性能及压力降、分离率、除垢等技术问题进行分析,并对其应用与开发进行了探讨。
关键词 折流板式除沫器 再分离 压力降 近年来,国外一种新型除污设备折流板式除沫器广泛应用工业生产中,该设备能有效地从气流中分离出所携带的微小液滴和固体颗粒,从而改善生产工艺条件或减少环境的污染。
由于分离器的材料、尺寸和结构多种多样,并具有高效节能、工作稳定性好,能适于高气速、高液载及各种粘性液体,坚固耐久的结构和常规设计等特点,广泛应用于冶金、化工、炼油等许多工业领域,如吸收器、精馏塔、蒸发器、除尘器、蒸汽锅炉等工艺设备中。
1 结构折流板式除沫器是由大量平行的V 型折流板组成的一种气沫分离装置。
除沫器中V 型折流板组成的弯道引起流体流动方向急剧变化,使具有较大惯性的液滴和固体颗粒与折流板壁碰撞而从流动的气体中分离出来,而气体由于折流板之间构成的流道宽敞而畅通,因而能顺畅通过。
这种结构不易结垢,并能无限制的排污,体现出优越的性能。
对于特定的工艺要求,折流板的空间、通道的数量、通道拐角的大小和结构、排污沟的个数都是重要的设计参数。
折流板式除沫器有两种基本的分离流动方式:平行逆向流动和垂直流动。
垂直流动的结构中一般在折流板凸起部,与流道垂直方向设有导流沟装置使分离的液体沿其流至装置底部,这种方式能允许更大的工作容量,大量的液滴、固体在第一次撞击时就被排出,接下来的撞击可使它们全部消除,从而提高了工作效率,其工作原理示意图见图1。
图1 工作原理流动方式示意图2 主要技术问题2.1 压力降折流板式分离器的压力降较小,一般随着折流板间距的减少,折流板方向变化的增多气体速度和密度的增大以及折流板厚度的增加,压力降将增大。
△P =K ·d g ·U 2g式中:K 结构系数,与折流板的形态和结构有关; d g 气体密度; U g气流速度。
1、蒸发概念，它与“蒸馏”、“干燥”区别？蒸发是物质从液态转化为气态的相变过程。
蒸馏是一种热力学的分离工艺，它利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的单元操作过程，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。
与其它的分离手段，如萃取、Absorption 等相比，它的优点在于不需使用系统组分以外的其它溶剂，从而保证不会引入新的杂质。
干燥是泛指从湿物料中除去水分或其他湿分的各种操作。
2、真空蒸发的优点，缺点？在真空下降低了物料得沸腾温度对热敏性很强的溶液可以提高产品的质量。
沸点的降低提高了加热蒸汽与物料之间的温差度，从而增大了传热面上单位时间内的传热量，加快了蒸发的速度。
沸点降低使传热面上的结焦率现象大大减少，可以提高设备的利用率。
正空蒸发为二次气的利用创造了条件，温度降低使降低了设备的造价。
抽真空需增加了一系列设备，消耗大量的冷却水，，多消耗能量。
溶液的沸点降低，溶液的蒸发潜热随沸点的降低而增大，真空蒸发相同重量的水比常压下高3、单效蒸发中料液流量与浓度之间的关系？热量衡算式，参数含义？物料衡算溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单位时间进入和离开蒸发器的量相等，即w W F Fw )(0-=水分蒸发量：)1(0ww F W -= （1） 完成液的浓度： WF Fw w -=0 对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和温度下排出时，损Q Di WI i W F Fi DI s +++-=+)(0s （3）或损Q i I W i i F i I D s s +-+-=-)()()(0 （4）式中 D ——加热蒸汽消耗量，kg/s ；0t ，t ——加料液与完成液的温度，℃；0i ，i ，s i ——加料液，完成液和冷凝水的热焓，kJ/kg ；I ，s I ——二次蒸汽和加热蒸汽的热焓，kJ/kg 。
式中热损失损Q 可视具体条件来取加热蒸汽放热量（0Dr ）的某一百分数。
羽叶分离除沫器用于硫铵（硫酸铵）混合酸多效蒸发结晶器二次蒸汽设计方案诺卫能源技术（北京）有限公司罗力朋友的企业在生产环节和三废处理过程中，产生大量硫酸铵稀液。
他们找到一家设计单位为其设计提供了系列多效蒸发器，对工厂产生的硫铵液进行分级浓缩结晶，副产硫铵外售。
但是，开车以来，各级蒸发结晶器顶采蒸汽挟带不少铵盐，导致其冷凝废水氨氮严重超标，废水处理单元严重超负荷运转，废水处理装置出水常常不能达标排放，很让人头疼。
据了解，多效蒸发结晶器在不少制盐、海水淡化、浓盐水处理、废水脱硫、己内酰胺生产废盐处理上较多应用，有的结晶器顶采蒸汽及其冷凝水带盐量控制也能较满意，有的企业的蒸发结晶器最初运行也不理想后来改造后也较满意。
请大家介绍谈谈自家蒸发结晶器如何防犯顶采蒸汽带盐的招数，帮帮我朋友的企业出出主意，降低其结晶器浓缩蒸气带盐量。
毕竟，行业都不太景气，如再加上环保排放问题，就雪上加霜。
硫酸铵稀液中是否有煤焦油、磷酸盐等杂质，这类杂质在蒸发结晶过程中要产生泡沫，泡沫占据了气相空间，导致蒸发结晶时，硫酸铵随着不凝气进入后序系统，导致蒸发冷凝液中有硫酸铵。
是否可考虑增加除沫器来解决此问题，但得注意除沫器堵塞，堵塞后的清理要方便。
必须增加除沫器，对蒸发结晶器顶采蒸汽进行雾沫捕集。
为了防犯硫酸铵液沫中的硫酸铵盐结晶析出附着在除沫器上，因此，除沫器设计组态和选型十分重要，还需要按照国外惯例设置双侧喷淋洗涤系统，以防犯万一有结晶附着情形下进行有效洗除。
国外采用的蒸发结晶器，无论是氯碱企业，还是其他类型制盐企业，都配置有专门设计的翅片式除沫器和按照规范设计的双侧喷淋洗涤系统。
此硫酸铵母液不起泡。
对于常规传统蒸发器，挟带是普遍问题，解决起来并不简单，也是不少蒸发器制造厂的头疼的问题。
仅考虑蒸发室的直径和高度，是传统的重力分离认识角度，按原来行业标准只能分离0.6微米以上液滴，不仅难以满足目前越加严格的环保要求，且设备尺寸和造价很高，从运行成本和设备采购成本上不具备技术经济性。
羽叶除沫器分离器用于含盐含高沸物废水多效蒸发器二次蒸汽除沫分离技术方案诺卫能源技术（北京）有限公司最近，客户工厂用MVR多效蒸发结晶器处理含盐含有机高沸物废水。
由于废水含有有机高沸物，导致二次蒸汽产生不少泡沫，蒸汽挟带泡沫和液滴进入压缩机，造成二次蒸汽压缩机经常出问题。
工厂希望诺卫能源技术公司利用其羽叶除沫除雾分离器专利技术，在压缩机入口脱除蒸汽挟带的泡沫和液滴。
请使用过MVR多效蒸发器处理含盐废水的朋友，谈谈各自在含盐含有机高沸物等易发泡废水过程中发现的蒸汽中泡沫、含盐液滴液沫对蒸汽压缩机的危害，以及脱除蒸汽中有机泡沫、含盐液滴液沫的可行方案。
MVR工况是，运行温度，80~85℃；运行压力：-50kPaG;废水处理量，45T/h；废水含盐~10%，含发泡性高沸点有机物~0.5%。
出现的问题：二次蒸汽出口挟带不少泡沫及液体，进入二次蒸汽压缩机，造成压缩机带液且有盐在压缩机内析出，造成压缩机停车。
压缩机厂家的技术人员要求对压缩机入口蒸汽脱除泡沫、液滴液沫，干净蒸汽才能进入压缩机。
且，压缩机是按照原工艺要求的入口段吸入压力和排放段压力进行设计制造的，要求脱泡除沫装置总压降（包括自进口、含内件、到出口总压降）不超过2kpa。
操作弹性范围15~130%，定量分离效率4N级临界分离尺寸为5微米。
添加消泡剂的方式已经用过，运行维护费用太高，才不得不接受蒸汽压缩机厂家建议，选用羽叶除沫除雾分离器安装在压缩机入口脱除含盐液滴液沫和有机泡沫。
丝网式除沫器已被公司技术部门和压缩机厂家否定了。
主要原因是含盐蒸汽会有盐结晶析出在丝网上形成结晶硬块堵塞丝网，压降不断增大，除沫效率不断降低，并且需要经常检修更换丝网内件，维护工作量大。
工厂以前用过传统的丝网除雾网，吃过不少亏，很有心得。
现在，都在对丝网除沫器技术升级改造呢。
蒸发室已经够大的了，蒸发室直径7600mm，蒸发室净空高度8250mm。
这么大的蒸发室，蒸发器造价已经够高的了，单靠简单的重力沉降方式脱除液滴液沫和脱泡几乎没有效果的。
关于企业多效蒸发器二次蒸汽折流板除沫器设计缺失实例分析
诺卫能源技术（北京）有限公司
客户告知我方说其近年来承接了几个多效蒸发器MVR二次蒸汽折流板除沫器设计的私活。
其中例举一个他们完成并提供给企业业主的折流板除沫器动力学设计计算数据实例，供大家讨论其设计过程存在的主要问题，以便大家在类似项目中找准技术要害进行把握。
这是一件铵盐MVR多效蒸发浓缩结晶器二次蒸汽除沫分离器设计。
业主提供的数据如下：
1、二次蒸汽流量，4t/h，物质为水蒸气；
2、二次蒸汽液滴液沫夹带量为总量1%~2%，液滴密度为985kg/方；
3、工况压力为50kPaA；
4、工况温度为85℃；
5、操作弹性70%-135%；
6、提示：二次蒸汽携带的液沫含铵盐，易于结晶析出，要求液沫分离效率达到95%以上。
处理后的二次蒸汽直接进入压缩机。
下面附图是其提供给业主的工艺分离计算书：
从业主提供的基础工艺数据信息看，二次蒸汽工艺数据及体系物性数据不够完整，比如气相在真实工况下的压缩因子、工况下气相密度、气相粘度、液相粘度、表面张力等，业主无法测得真实数据。
业主解释说，要求客户在专业设计计算平台
上结合从事过的类似铵盐蒸发除沫器成功业绩经验数据，予以补充。
也可以检验考查技术方的业绩经验和真实设计计算能力水平。
大家现在以专业动力学分离技术角度来看看该高校的分离工艺计算书数据：
1、关于气相密度，高校提供的计算数据为0.40178kg/m^3。
而应业主要求，诺卫能源技术公司作为专业动力学分离技术公司通过其动力学分离国际精准设计
计算系统平台得到的工况下的气相真实密度为0.019Ib/ft^3, 即0.3046kg/m^3。
两者密度差距这么大，气相体积流速差距必然大。
必须找到原因。
接到反馈，从事国际工程任务设计的该动力学分离技术公司反复检查自己的国际权威认证的精准设计系统平台并调取以往为国外计算的同类项目数据对比后，确认没有问题。
继而反推该高校密度数据，得到100%工况气相体积流速2.76547m^3/s，即9955.7m^3/h。
这个数据对吗？
由于工况压力为50kpaG，绝压50kpa，属于真空度近50%的真空工况，气体稀薄，分子间范德华力小，可以用理想气体状态方程来近似衡量孰优孰劣。
气体状态方程反算得到的气流体积流速V=13222m^3/h。
高校的数据为9955.7 m^3/h，专业动力学分离技术公司提供的体积流量13132 m^3/h。
两相比较，高校得出的50kpaG真空工况下的体积流量仅有9955.7m^3/h，差距竟然达到近25%，显然存在问题。
请大家根据自己的计算方法判断谁有问题？
2、发现高校的计算书漏掉了重要的液相粘度数据，竟然算出气液除沫分离效率。
产生疑问。
3、液沫表面张力，高校提供的数据为65dyc/cm整数值, 而通过动力学分离技术公司得到的该工况下的液沫表面张力为35.64dyne/cm。
诺卫能源技术公司从同
类物系测试数据为35.32dyne/cm. 显然，该高校提供的液沫表面张力数值是拍脑袋出来的，且单位书写也有问题dyc?
从事动力学分离技术的专业工程师都知道，气液除沫分离过程中液沫粘度和液沫表面张力对气液分离深度存在明显影响的。
4、从除沫器选型看，该高校采用的是国外上世纪中叶开始应用的第一代雪弗龙简易光板折流板。
结构决定性能，这第一代雪弗龙简易光板折流板分离效率和操作弹性最低，这种最原始的折流板在锅炉烟气洗涤除尘除沫、蒸发结晶器除沫等粗略分离场合还有少许应用。
国际上也有该类折流板标准的型号及其动力学分离计算数学模型。
但是，该高校选择的单级3折简易折流板，相对于国际上标准尺寸的型号，却加大了折流板片之间间距（即减少了内件单位过流面积需要的折流板片数量），加大了动量变换角度和重复单元尺寸（即增加了流体动量变换后流体旋转半径），多重降低了分离效果，无法保证分离效率。
其标注的10微米分离尺寸从何而来？
国际上的双袋叶片除沫内件对液沫3N级分离尺寸也只有8~10微米，而雪弗龙简易光板折流板对液沫的分离能力小得多，该高校改变国际标准结构数据而得出的自制更简易的折流板分离效率就更低。
这里附上该高校提供给业主的折流板图，来展示其折流板布置情况。
为帮助业主和设计单位了解掌握折流板技术发展历程及技术层级，特提供如下附件资料：
5、大家再来分析一下该高校提供的其自制雪弗龙简易光板折流板的过流气速数据：
1)极限气速(5.7424m/s)小于最佳气速（7.544m/s)?
2)操作气速（6.113m/s@100%、8.2526m/s@135%、4.2791m/s@70%)均大幅偏离最佳气速（7.544m/s)?
对于长期从事动力学分离技术工作的专业技术人员来讲，匪夷所思。
计算书是怎么出来的？
6、再分析除沫器运行压降：
除沫器运行压降主要由进口管压降、折流板压降、气相出口管压降等部分组成。
1）先看折流板压降：
通过权威专业动力学分离技术公司将下图中该高校自制雪弗龙折流板几何数据和100%工况负荷数据输入折流板动力学分离计算设计平台，得到的该高校自制折流板在100%工况下的运行压降为171Pa。
其向业主设计提供的除沫分离器局部图纸展示如下：
2）从该高校提供给业主的图纸管口表可以看出，分离器进口管N1尺寸为φ426*8，气相出口管N3尺寸也为φ426*8。
通过权威专业动力学分离技术公司将该分离器进口管、气相出口管尺寸数据和100%工况数据输入折流板动力学分离计算设计平台，获得的分离器进口管和气相出口管合计压降为232Pa。
3）由此可知，在100%工况下该高校设计提供的简易折流板除沫分离器的运行压降至少为400Pa。
可是，该高校提供给业主的数据表中的除沫器压降只有44.85Pa。
业主要求低压降，该高校就给了一个只有实际运行压降约1/10的数据？高校怎么能够这样对待企业？
7、从事动力学气液分离技术设计的人士都知道，无论根据层流型斯托克斯定理，过渡流型艾伦定理，还是湍流型牛顿定理，计算得到的液沫分离数据均以液沫
的最小尺寸表示。
在缺乏气流中液沫分布基础数据条件下，无法获得除沫总效率。
该高校提供的100%工况负荷条件下的除沫总效率99.89%从何而来？
诺卫能源技术（北京）有限公司是国内外专门从事精准动力学分离技术公司。
关于诺卫更多分离技术信息，请登录诺卫能源技术（北京）有限公司分离技术专网进行了解并直接与北京公司联系咨询。
