---NEWZADD2016042902129

歡迎光臨本站,您是本站第: num  num  num  num  num  num  位訪客!

技術實力

您現在的位置:網站首頁

字號:   

全國燒堿技術年會投稿--MVR裝置在全鹵製堿生產中的運行總結

作者:閆成林 段成義 胡洪銘瀏覽次數: 日期:2016年7月11日 11:05

 

The MVR device in full Stewed alkali production in the Operation Summary

  Abstract: Introduced the Chongqing City, Hui Ying-day chlor-alkali the run the the situation of the Chemical Co., Ltd.-MVR device in the in the the alkali production of the full-Stewed, summed up the successful experience, analysis of the problem of the existence of the the, To investigate the the affect the of the the factors that of the MVR device and and wholly-Stewed alkali and response measures.
    Key Words: MVR device, Full Stewed alkali is, Crafts, Equipment, Self-control, Problem

  1 前言
  重慶市汇丰娱乐氯堿化工有限公司(以下簡稱汇丰娱乐)在國內首次將MVR技術應用到全鹵製堿工藝中。MVR裝置於2011年底建成投運,生產規模為淡鹽水處理能力135m3/h,蒸發水能力60t/h,對應15萬噸/年離子膜燒堿生產能力。汇丰娱乐現有氯堿產能為10萬噸/年,2012年實際生產用鹵比97%,基本實現了全鹵製堿。
  2 技術簡介[1]
  2.1 技術原理
機械蒸汽再壓縮技術,簡稱MVR(mechanical bapor recompression),俗稱熱泵技術,是重新利用蒸發濃縮過程產生的二次蒸汽的冷凝潛熱,從而減少蒸發濃縮過程對外供能源需求的一項先進節能技術[2]。其工作原理是將低溫位的二次蒸汽經蒸汽再壓縮機壓縮,以提高壓力、溫度和熱焓,然後再進入蒸發器冷凝供熱,以充分利用二次蒸汽的潛熱。這樣,原來要排放的廢蒸汽就得到了充分利用,既回收了其潛熱,提高了熱效率,又可回收蒸汽冷凝液。MVR裝置除開車啟動外,正常運行時整個蒸發過程基本無需補充生蒸汽,隻消耗電力,其能源利用效率相當於20效蒸發。
  2.2 流程簡圖

 
圖一:MVR工藝流程簡圖


  2.3 流程簡述
   (1)鹽水係統
   來自不同工序的淡鹽水在中間槽混合後,通過泵送往預熱器進行預熱,並在泵出口加入少量亞硫酸鈉,保證不含遊離氯;淡鹽水與蒸汽冷凝液、濃鹽水並聯換熱後,進入降膜蒸發器進行蒸發,為保證鹽水濃度達到310g/l,再送往強製循環蒸發器進行蒸發。達到濃度的濃鹽水與淡鹽水、鹵水換熱後,進入過濾精鹽水儲槽。
   (2)生蒸汽係統
   MVR裝置係統開車時,需通過加熱室加入生蒸汽將蒸發器內的淡鹽水升溫,以產生二次蒸汽,供蒸發係統循環利用。係統產生的二次蒸汽達到平衡後,關閉生蒸汽閥門,停止生蒸汽的使用。此外,當進料鹽水溫度過低時,需要補充一點生蒸汽;當進料負荷由低負荷向高負荷調整時,需根據溫度變化情況而短暫補充生蒸汽。
   (3)二次蒸汽係統
在淡鹽水濃縮過程中,降膜蒸發器和強製循環蒸發器內同時產生的二次蒸汽,經除沫器後進入二次蒸汽洗滌器,通過蒸汽洗滌,使進入壓縮機的二次蒸汽含鹽量低於10ppm並達到飽和狀態,以確保蒸汽壓縮機長周期安全穩定運行。最後,二次蒸汽經蒸汽壓縮機第一級和第二級加壓升溫,進入降膜蒸發器和強製循環蒸發器加熱室冷凝加熱,通過熱量交換將熱量傳遞給蒸發器的淡鹽水,供淡鹽水蒸發產生二次蒸汽,實現二次蒸汽的回收利用。

  3 運行情況
  3.1 工藝方麵
  (1)工藝指標
  分別錄取了滿負荷(表一)、低負荷(表二)、正常負荷(表三)三種工況下各10小時的運行數據。

表一 滿負荷下的運行數據


表二 低負荷下的運行數據

表三 正常負荷下的運行數據

  (2)數據分析
  根據裝置運行工藝指標,分別對生產能力、濃鹽水濃度、蒸汽冷凝液質量、生蒸汽消耗、電耗等數據進行分析,得出運行情況量結論。

表四 滿負荷下運行數據分析



表五 低負荷下運行數據分析

表六 正常負荷下運行數據分析

  3.2 設備方麵
  (1)蒸汽風機
  運行穩定。現實行錯峰運行,啟停頻繁,風機運行良好。2012年沒有任何維修。風機采用風冷降溫,但在氣溫較高時,溫度有一定的上升,後增加了一台風冷機。
  (2)降膜蒸發裝置
  降膜蒸發裝置運行較好。采用孔式分流板進行液體分布,分布非常均勻,采用獨特的循環設計和除沫設計,未出現蒸發效率下降和蒸發列管幹管等現象。
  (3)強製循環蒸發裝置
又稱為結晶蒸發器,其作用主要是防止結晶和保證濃鹽水濃度。運行基本正常,在後期,出現了局部滲漏的情況,被很快解決。
  (4)蒸汽洗滌裝置
  主要作用是提高二次蒸汽汽質量和消除過熱。多噴頭的層級設計,循環洗滌定量排放,運行效果較好,其直觀反應是蒸汽冷凝液電導率低。
  (5)板式換熱裝置
  共4台板式換熱裝置,熱源是蒸汽冷凝液和濃鹽水。被加熱介質為淡鹽水的兩台板式換熱器運行良好。被加熱介質為鹵水的兩台板式換熱器易結垢,每月需清洗一次,其原因是鹵水雜質含量較高。
  3.3 自控方麵
  MVR裝置由DCS進行控製,現簡述幾個重要控製點運行情況:
  (1)負荷調節控製
  按照設計,MVR裝置可根據生產要求,在係統負荷、風機轉速、生蒸汽流量、進料溫度、出料濃度等指標發生變化時,實現全智能自動調節運行狀態。但這是一個理想的控製方案,在實際運行中,一般情況下都需通過計算機進行人工幹預。
  (2)風機聯鎖
  風機配備有一套複雜而合理的聯鎖係統,這也是安全運行的需要。在超低負荷運行時,控製要求非常嚴格,特別是二次汽量極小時,容易造成風機連鎖停車,實現保護功能。
  (3)遊離氯控製
  實際運行時,濃鹽水是直接進入二次鹽水,對遊離氯控製要求較高。2012年的運行中,出現過一次超標的情況。建議在濃鹽水處再增加一個遊離氯監測點和濃鹽水分流自動切換裝置,超標就返回一次鹽水。
  3.4 經濟方麵
  以2012年實際離子膜燒堿產量7.5萬噸、用鹵比97%為計算基準,以2011年摻鹵25%為計算基礎年。
  (1)鹽耗降低
  使用精製鹽時,因存在運輸、貯存和化鹽等環節的損耗,生產1噸離子膜燒堿需耗1.54t折百鹽。使用全鹵製堿,管道輸送,為封閉係統,生產1噸離子膜燒堿隻耗1.48t折百鹽。2012年因鹽耗降低節約成本約90萬元。
  (2)鹵鹽價差
  2012年因鹵鹽價差節約原料成本約1598萬元。
  (3)節約過量精製劑
  MVR裝置濃縮出來的濃鹽水除開停車和定期返回一次鹽水外,其它時間都直接進入過濾精鹽水儲槽。按照過量精製劑指標計算,2012年節約過量燒堿約50噸,過量碳酸鈉約140噸,節約過量精製劑成本約42萬元。
  (4)回收蒸汽冷凝液
  2012年共回收蒸汽冷凝液19萬方,按2元/方計算,節約成本約38萬元。
  (5)錯峰用電
  MVR裝置的主要能耗為電,由於設計負荷大於現在的生產負荷,裝置所在地區實行階梯電價,古可以實行錯峰運行。2012年錯峰用電節約成本約80萬元。
  (6)鹵水質量帶來的精製劑成本增加
  鹵水中的鈣1300mg/l、鎂600 mg/l、硫酸根6g/l,給一次精製、膜法脫硝帶來了成本增加。2012年增加成本約353萬元。
  (7)MVR的運行成本
  主要是電和蒸汽的消耗。2012年耗電668.8萬度,耗蒸汽2660噸,折合成本約454萬元。
  綜合以上的效益和成本,在不計算固定資產折舊的情況下,2012年全鹵製堿相對於2011年摻鹵25%節約成本約1041萬元。
  4 問題討論
  4.1 濃鹽水返回一次鹽水與直接進入二次鹽水
  (1)現在的運行情況
  MVR裝置出來的濃鹽水與鹵水進行換熱,然後送入過濾精鹽水儲槽,直接進入二次精製處理。開停車時,MVR裝置出來的濃鹽水返回化鹽池,進行一次精製處理。
  (2)直接進入二次鹽水分析
  MVR裝置出來的濃鹽水直接進入二次鹽水。優點是可以節約一次鹽水過量精製劑費用,並使一次鹽水處理量減半。缺點是一次鹽水由鹽水精製變為鹵水精製,如果鹵水質量不好,不便於鹽水處理;離子富集由一次鹽水的大循環變為了二次鹽水的小循環,二次鹽水工序處理不掉的離子富集更明顯;特別是濃鹽水中的遊離氯要出淨,不然會對二次鹽水螯合樹脂造成影響,風險較大。此外,濃鹽水與鹵水間接換熱,極易結垢,影響鹵水溫度。
  (3)返回一次鹽水分析
  MVR裝置出來的濃鹽水返回化鹽池,與原來淡鹽水返回化鹽池一樣,優點一是直接加熱鹵水,溫度可控;二是稀釋鹵水雜質指標,便於一次鹽水處理;三是實現鹽水大循環,可以去除一部分富集雜質,特別是對鹽水中遊離氯有把控裝置。缺點是“幹淨”的鹽水和“髒”的鹵水混合,增加了一次鹽水的處理量,使過量精製劑用量增加。
  (4)討論結果
  其實這主要是經濟性與風險性的權衡問題,直接進入二次鹽水可以取得較好的經濟效益,但風險較大;返回一次鹽水風險較低,但會喪失部分經濟效益。按照價值理論,方案的選擇取決於企業對生產裝置運行效果的綜合評判。在實際運行中,汇丰娱乐采用了兩種方案相結合的方法,即開停車風險較大的時段,返回一次鹽水,並根據離子富集周期,定期將濃鹽水返回一次鹽水,其它時段都將濃鹽水送入過濾精鹽水儲槽。
  4.2 蒸汽冷凝液的回收
  (1)實際運行情況
  正常運行時,蒸汽冷凝液通過與淡鹽水、鹵水、循環水分別換熱後,進入脫鹽水工序的混床,處理後作為脫鹽水使用。開停車時,蒸汽冷凝液作為循環水的補充水回用。2012年下半年進行了技改,在二次鹽水工序增加了蒸汽冷凝液緩衝槽,螯合樹脂塔再生用的脫鹽水直接由此緩衝槽提供,多餘的蒸汽冷凝液再送往脫鹽水工序。
  (2)蒸汽冷凝液回收分析
  MVR裝置出來的蒸汽冷凝液質量好,本可以直接作為純水用,但考慮到電解用純水要求較高,為防止堿中含鹽高,所以蒸汽冷凝液還是進入脫鹽水的後處理工藝。後來通過對純水用途的分解,采用了一個經濟的回收利用方案,對純水含鹽要求不高的螯合樹脂塔再生工序直接用蒸汽冷凝液,對純水含鹽要求高的才送回脫鹽水後處理工序。
  MVR裝置有少部分為碳鋼設備,在開停車時對蒸汽冷凝液含鐵有影響,在實際運行中,就發現過一次開車的冷凝液變紅,所以這一部分冷凝液不能進入脫鹽水係統,可以送往循環水係統或直接排放。
  (3)討論結果
  蒸汽冷凝液應示其質量充分回用,保證其經濟性。
  4.3 原鹵的質量控製和一次鹽水處理
  (1)實際運行情況
  由於重慶長壽鹽鹵開采為新井,溶腔還不夠穩定,鹵水質量較差,主要指標為:
NaCl   300g/l     Ca2+    1300mg/l
Mg2+   600mg/l    SO42-    6g/l                   
Fe    6.8ppm     Al     5ppm
Mn    0.7ppm     Ni     0.5ppm
SiO2   50ppm      Ba     7ppm
I     0.06ppm    總銨    8ppm
  影響最大的一是Mg2+。一次鹽水處理工藝采用的是凱膜工藝,預處理的設計能力沒有考慮這麽大,嚴重時預處理出來的Mg2+還有200ppm,隻有通過大循環的方式來降低Mg2+含量,這樣使凱膜的處理能力下降一半,也使凱膜酸洗頻繁。
其次是SO42-。膜法脫硝裝置由原來的1/3脫硝變為了現在的全脫硝,如果SO42-過高時,處理能力還略顯不夠。在2012年6月,通過技改,將脫硝能力增加了一倍。
  (2)原鹵質量控製和一次鹽水處理分析
原鹵質量直接影響到運行的經濟性,質量差,精製劑用量多,成本就高。其次是對一次鹽水處理裝置的影響,對於已有氯堿裝置,一次鹽水處理由原來的鹽水精製變成了鹵水精製,預處理係統、鹽泥係統能力將不足,需要通過改造來滿足要求;對於新建氯堿裝置,在設計時就應考慮適應鹵水精製的工藝和設備,預處理係統可以用凱膜的新型預處理器或采用陶瓷膜工藝。
  (3)討論結果
  原鹵質量波動雖然不對MVR裝置產生直接影響,但影響一次鹽水處理係統。如果原鹵質量太差,建議在原鹵生產企業先作簡單的預處理。
  4.4 鹵水加熱方式
  (1)實際運行情況
  一次鹽水工序要求鹽水溫度60℃。鹵水通過與MVR裝置出來的濃鹽水和蒸汽冷凝液進行換熱。鹵水在60℃極易結垢,需要1個月清洗一次板換來達到一次鹽水溫度的要求。
  (2)鹵水加熱方式分析
  鹵水采用間接換熱的方式加熱,易結垢這個問題一直沒得到很好的解決,如果用濃鹽水與鹵水混合直接加熱,又會出現前述返回一次鹽水的經濟損失。
  (3)討論結果
  現在更多的期望是換熱設備的改進和除垢工藝的改進,換熱設備能很好的拆裝清洗,有針對鹵水的再線除垢工藝,那就能很好的解決此問題。
  4.5 錯峰運行
  (1)實際運行情況
    MVR裝置每天在低穀電價和平穀電價時段運行,其它時段保持鹽水循環,停風機。
  (2)錯峰運行分析
    錯峰運行需要滿足了幾個條件:一是所在地區實行的是階梯電價;二是MVR裝置設計負荷較大,有足夠的能力錯峰;三是有足夠容量的淡鹽水儲槽,便於在不同時段調整運行負荷。高峰電價時,風機停止運行,係統不蒸發,但鹽水循環泵運行,維持係統溫度和防止結晶。正常生產時,鹵水是通過濃鹽水和蒸汽冷凝液來加熱,MVR裝置停運後,需要在換熱器引入蒸汽進行加熱。
  (3)討論結果
  依據錯峰運行的條件和特點,建立淡鹽水儲量、一次鹽水能力、MVR運行能力、階梯電價等的數學模型,根據不同的指標選擇不同的運行模式。
  4.6 MVR裝置的優化運行
  (1)實際運行情況
  脫氯淡鹽水經過脫硝後直接進入MVR裝置進行濃縮,在鹵水濃度大於300g/l時,濃鹽水濃度控製在300g/l左右;鹵水濃度低於300g/l時,濃鹽水濃度控製在300g/l以上,與鹵水濃度相匹配。控製手段是先將風機調整到提高轉速無明顯變化為止,最後調整生蒸汽量來滿足濃鹽水濃度要求。
  (2)MVR裝置的優化運行分析
  如果淡鹽水進料濃度在170g/l時,不存在蒸汽消耗,濃鹽水濃度直接通過調整風機轉速就能滿足要求。但實際運行時,進料濃度達到了200g/l,造成二次汽量不足,需要補充少量生蒸汽才能達到濃鹽水的濃度要求。由於濃鹽水中含有較高的硫酸鹽和氯酸鹽,特別是硫酸鹽隨著溫度和濃度的增高,將使溶液沸點升高,要達到鹽水濃度要求需要更多的能量且有結晶的風險。
  (3)討論結果
  應根據實際運行數據和一些約束條件,建立鹵水濃度、淡鹽水濃度、濃鹽水濃度、蒸汽消耗、電消耗的數學模型,得出在不同的條件下最優的運行指標。
  5 結論
  汇丰娱乐2012年MVR裝置實際運行情況表明,該技術成熟可靠,裝置運行正常,經濟效益明顯,社會能耗降低,MVR技術應用和裝置建設是成功的,建議在全鹵製堿行業中推廣。同時,MVR技術的應用是一個係統工程,在原料質量、前處理、後處理、能量利用等方麵需要綜合考慮,因地製宜地進行方案選擇和裝置建設,使之在全鹵製堿中的應用更加完善,並進一步推廣應用到其它鹽類物質的蒸發濃縮工藝中去。

  參考文獻:
  【1】閆成林,胡洪銘,機械蒸汽再壓縮(MVR)技術在全鹵製堿工藝中的應用,中國氯堿,20011(10):9-11。
  【2】李樹生,吳宗生,灘田飽和鹵水機械式蒸汽再壓縮蒸發工藝研究,鹽業與化工,第38卷第一期2009(1):18-20。
 

所屬類別: 技術資料

該資訊的關鍵詞為: