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[摘 要]随着我国经济的发展，工业化的进程不断加快，以烧碱蒸发为代表的化工产业也得到了一定程度的提升。随着市场需求的增加，烧碱产业总量不断扩张，为了解决生产中的实际问题，优化产业结构，就有必要对现阶段的生产工艺进行研究，着力提高企业生产效益，以适应现在及未来社会的需求。
[关键词]烧碱 蒸发 设计要点 探讨
中图分类号：F415 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0129-01
前言
在我国的制碱工业中，隔膜法和离子膜法作为两大工艺方法，决定着烧碱行业的发展。在逐年的生产研究中，传统的隔膜法在能耗、生产效率上暴露出了诸多弊端，离子膜法则有效地解决了这一问题，成为我国主流的制碱方法。目前国内离子膜法烧碱生产厂家已达数百家，解决产品质量与市场间的关系，是烧碱蒸发工艺改进的目的之一。本文以离子膜法电解制碱工艺为主，通过对行业概况以及相关问题的分析，为烧碱制碱国产化提出了几点改进建议。
1.烧碱蒸发工艺概况
1.1 烧碱蒸发主要原理
离子膜法电解制碱是世界上工业化生产烧碱的主流方法，也是科技含量较高的制碱方法。离子膜指离子交换膜，有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过，对阴离子和气体具有隔断作用，能够有效保证生产安全以及烧碱的纯度。阳离子透过离子膜与阴离子相结合，电解反应后将淡盐水导出，导出的淡盐水经适当处理后再次参与到反应当中。目前我国离子膜电解法制烧碱产品规格多样，为了得到较高浓度的产品扩大应用范围，常采用蒸发浓缩的方法，通过对蒸发压力等各项参数的控制，达到较高浓度 的产品。用离子膜法进行烧碱产品生产，产品加工后经济效益可观，节能效果也相对较好。
1.2 烧碱蒸发影响因素
影响烧碱蒸发的因素有蒸汽压力、蒸发器液位、真空度、电解液浓度等，其中蒸汽压力作为主要参数，对产品性能影响巨大。蒸汽是碱液蒸发中的主要热源，对生产能力有着决定性影响。一次蒸汽压力越高，系统获得较大的温差越大，装备具有的生产能力也越高，反之则越低。合理的蒸发压力应控制在一定范围内，不能过高或过低，同时应保持蒸汽的饱和度，提高其经济性和可靠性。在循环蒸发器的蒸发过程中，蒸发器液位稳定会影响蒸发能力的发挥。液位高度影响静压头，进而影响蒸发过程。目前蒸发器液位普遍采取自动控制，但人员操作过程仍会对其造成影响，因此控制液位稳定对于制碱工作十分重要。真空度决定效体传热的有效温度，直接影响生产能力。真空度的提高，降低了二次蒸汽的饱和温度，从而提高了有效温度差。若真空度下降，不仅生产能力会下降，还会损伤设备，加大生产成本。除了上述参数，电解碱液的浓度和温度也对产品有一定影响。合适的烧碱浓度和温度有利于蒸发器的蒸发，目前由于原料碱液温度不够及加工工序的热损失，实际进入蒸发器的碱液温度往往达不到要求，因此生产能耗相应升高。
1.3 我国烧碱蒸发工艺概况
我国烧碱蒸发工艺主要有隔膜法和离子膜法两种。隔膜法适用于高浓度烧碱，但由于生产效率较低、能耗较高，逐渐被离子膜法所代替。目前，部分采用隔膜制碱的企业进行了改性隔膜等的相关改造，在安全性及产品质量得到了一定的提高，因此该种方法在现在来说仍具有一定潜力。由于多数企业引进了离子膜制碱方法，成品碱可直接销售，极大改善了生产效率。但由于运输费用高，运输距离有限，因此在高低浓度碱上成本差异较大。我国近几年在固碱蒸发系统上进行了国产化研究，通过提高固体碱的质量分数，一定程度提升了高浓度碱的产品效益，有利于我国制碱行业的发展。此外，我国部分企业已能够自主生产离子交换膜法氯碱电解槽，其低电流消耗、自然循环工艺等都得到了普遍的认证，随着制碱行业的发展，这些产品将逐渐应用到我国现有企业中，对我国氯碱行业的规模化生产起到帮助。电解槽作为关键附件，在逐渐实现国有化，然而作为核心要素的离子交换膜却还依赖进口。我国每年离子交换膜需求巨大，要摆脱受制于人的模式，就要加大资金投入，引进先进技术和生产装置，尽快实现技术攻关，在国际市场占据一席之地。
2.烧碱蒸发工艺的改进设计
2.1 蒸发工艺改造
离子膜烧碱蒸发工艺的改造可以从淡盐水脱氯系统、次盐水精制系统以及工序优化几个方面考虑。盐水进行脱氯处理有利于延缓设备腐蚀，维护设备的耐久性。目前由于淡盐水脱氯生产工艺复杂、人工等成本投入较大，因此研发集成化的自动脱氯系统十分必要。理想的脱氯系统应包含以下几个关键点。首先是监控计量装置，在保证原料用量的前提下，改进配置槽及输送管道，对反应原料严格把关。其次，自动化控制系统应具有一定的可调节性。企业可以去除不必要的参数设备，对重要参数加强监控，实现高标准的工艺要求。二次盐水化盐、盐水精制过程得到，为了将其更好地应用于后续电解反应，需对这一精制系统进行优化。在次盐水精制中，要暂停所有原料的供应，同时去除计量装置，对可控因素调整，关闭阀门和输送泵，确保工艺流程正常进行。最后在对烧碱工艺流程的改进上，可以从缩减开支、提高生产效率的方向入手。如简化自动控制系统，减少不必要的监控设备。在环保性能上减少三废排放量，提高企业的环保指标，加强对细节的把控，促进企业的长久发展。
2.2 蒸发系统真空设备选型
机械真空泵用于抽出二次蒸汽中不凝气及夹带的少量水蒸气，不同装置、漏气量所能进行的抽气量不同。目前机械真空泵有水环式等几类，常见高效水环式真空泵在提高效率的同时，可以减少能耗，得到了部分企业用户的青睐。在使用真空泵时，常以表面冷凝器与之结合。这是因为冷却循环水采用普通循环水，不需要额外设置碱性凉水塔，虽然增加了换热器，但总体成本相对减少。而蒸汽冷凝液通过回收利用，其中的碱能够用于生产次氯酸钠配堿水，剩余液体可以直接用于密封水等，实现了生产原料的循环使用。
2.3 加强企业节能环保意识
国家对环保治理投入较大，一些有问题的氯碱企业面临着搬迁的难题，如何提升企业的节能环保意识，加大企业内部的环保措施是当前制碱行业急需考虑的重要问题。在淡盐水脱氯系统中，需要对氯回收问题做出改进。例如取消脱氯塔系统，严格控制游离氯含量，使其满足标准范围，同时避免数值波动较大。控制游离氯的含量不仅可以保证生产工艺，还能够减小生产过程对设备的影响，降低设备损坏率。所有产生游离氯的环节都需要严加控制，在次盐水的精致中，游离氯及有机杂质需要特别控制和处理，每个环节都需要细心检查和调整。随着能源价格的不断上涨，三效蒸发的工艺流程会愈发普及，这也将直接降低蒸发蒸汽的消耗量。除了降低能耗，生产车间的环境也十分重要。部分企业没有为片碱机配备除尘装置，导致厂房碱尘过大，既不利于工人作业，也影响了包装系统的正常进行。新增除尘装置运行后，有效的防止了碱液四处溢流造成的安全隐患，同时杜绝了因碱液溢流产生的不合格碱。
3.结语
烧碱工艺的优化改造，不仅可以保证生产的平稳进行，还能有效节约资源，降低安全隐患。目前，我国制碱工业离完全国产化还有一定距离，烧碱蒸发工艺还有良好的发展情景，相关技术人员应在现有基础上加强理论和工艺的创新，在满足工艺设备布局合理、生产高效、无污染、节能的条件下，确保我国烧碱制造行业的可持续发展。
参考文献
[1] 郑纪东.15万t/a离子膜烧碱生产装置运行优化总结[J].盐业与化工，2013，42（7）：51-54..
[2] 苗春晖.离子膜烧碱蒸发工艺综述[J].中国化工贸易，2013（03）.
[3] 王寿康.试论烧碱蒸发工艺及节能改造[J].科技信息，2013（17）.
[关键词]烧碱 蒸发 设计要点 探讨
中图分类号：F415 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0129-01
前言
在我国的制碱工业中，隔膜法和离子膜法作为两大工艺方法，决定着烧碱行业的发展。在逐年的生产研究中，传统的隔膜法在能耗、生产效率上暴露出了诸多弊端，离子膜法则有效地解决了这一问题，成为我国主流的制碱方法。目前国内离子膜法烧碱生产厂家已达数百家，解决产品质量与市场间的关系，是烧碱蒸发工艺改进的目的之一。本文以离子膜法电解制碱工艺为主，通过对行业概况以及相关问题的分析，为烧碱制碱国产化提出了几点改进建议。
1.烧碱蒸发工艺概况
1.1 烧碱蒸发主要原理
离子膜法电解制碱是世界上工业化生产烧碱的主流方法，也是科技含量较高的制碱方法。离子膜指离子交换膜，有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过，对阴离子和气体具有隔断作用，能够有效保证生产安全以及烧碱的纯度。阳离子透过离子膜与阴离子相结合，电解反应后将淡盐水导出，导出的淡盐水经适当处理后再次参与到反应当中。目前我国离子膜电解法制烧碱产品规格多样，为了得到较高浓度的产品扩大应用范围，常采用蒸发浓缩的方法，通过对蒸发压力等各项参数的控制，达到较高浓度 的产品。用离子膜法进行烧碱产品生产，产品加工后经济效益可观，节能效果也相对较好。
1.2 烧碱蒸发影响因素
影响烧碱蒸发的因素有蒸汽压力、蒸发器液位、真空度、电解液浓度等，其中蒸汽压力作为主要参数，对产品性能影响巨大。蒸汽是碱液蒸发中的主要热源，对生产能力有着决定性影响。一次蒸汽压力越高，系统获得较大的温差越大，装备具有的生产能力也越高，反之则越低。合理的蒸发压力应控制在一定范围内，不能过高或过低，同时应保持蒸汽的饱和度，提高其经济性和可靠性。在循环蒸发器的蒸发过程中，蒸发器液位稳定会影响蒸发能力的发挥。液位高度影响静压头，进而影响蒸发过程。目前蒸发器液位普遍采取自动控制，但人员操作过程仍会对其造成影响，因此控制液位稳定对于制碱工作十分重要。真空度决定效体传热的有效温度，直接影响生产能力。真空度的提高，降低了二次蒸汽的饱和温度，从而提高了有效温度差。若真空度下降，不仅生产能力会下降，还会损伤设备，加大生产成本。除了上述参数，电解碱液的浓度和温度也对产品有一定影响。合适的烧碱浓度和温度有利于蒸发器的蒸发，目前由于原料碱液温度不够及加工工序的热损失，实际进入蒸发器的碱液温度往往达不到要求，因此生产能耗相应升高。
1.3 我国烧碱蒸发工艺概况
我国烧碱蒸发工艺主要有隔膜法和离子膜法两种。隔膜法适用于高浓度烧碱，但由于生产效率较低、能耗较高，逐渐被离子膜法所代替。目前，部分采用隔膜制碱的企业进行了改性隔膜等的相关改造，在安全性及产品质量得到了一定的提高，因此该种方法在现在来说仍具有一定潜力。由于多数企业引进了离子膜制碱方法，成品碱可直接销售，极大改善了生产效率。但由于运输费用高，运输距离有限，因此在高低浓度碱上成本差异较大。我国近几年在固碱蒸发系统上进行了国产化研究，通过提高固体碱的质量分数，一定程度提升了高浓度碱的产品效益，有利于我国制碱行业的发展。此外，我国部分企业已能够自主生产离子交换膜法氯碱电解槽，其低电流消耗、自然循环工艺等都得到了普遍的认证，随着制碱行业的发展，这些产品将逐渐应用到我国现有企业中，对我国氯碱行业的规模化生产起到帮助。电解槽作为关键附件，在逐渐实现国有化，然而作为核心要素的离子交换膜却还依赖进口。我国每年离子交换膜需求巨大，要摆脱受制于人的模式，就要加大资金投入，引进先进技术和生产装置，尽快实现技术攻关，在国际市场占据一席之地。
2.烧碱蒸发工艺的改进设计
2.1 蒸发工艺改造
离子膜烧碱蒸发工艺的改造可以从淡盐水脱氯系统、次盐水精制系统以及工序优化几个方面考虑。盐水进行脱氯处理有利于延缓设备腐蚀，维护设备的耐久性。目前由于淡盐水脱氯生产工艺复杂、人工等成本投入较大，因此研发集成化的自动脱氯系统十分必要。理想的脱氯系统应包含以下几个关键点。首先是监控计量装置，在保证原料用量的前提下，改进配置槽及输送管道，对反应原料严格把关。其次，自动化控制系统应具有一定的可调节性。企业可以去除不必要的参数设备，对重要参数加强监控，实现高标准的工艺要求。二次盐水化盐、盐水精制过程得到，为了将其更好地应用于后续电解反应，需对这一精制系统进行优化。在次盐水精制中，要暂停所有原料的供应，同时去除计量装置，对可控因素调整，关闭阀门和输送泵，确保工艺流程正常进行。最后在对烧碱工艺流程的改进上，可以从缩减开支、提高生产效率的方向入手。如简化自动控制系统，减少不必要的监控设备。在环保性能上减少三废排放量，提高企业的环保指标，加强对细节的把控，促进企业的长久发展。
2.2 蒸发系统真空设备选型
机械真空泵用于抽出二次蒸汽中不凝气及夹带的少量水蒸气，不同装置、漏气量所能进行的抽气量不同。目前机械真空泵有水环式等几类，常见高效水环式真空泵在提高效率的同时，可以减少能耗，得到了部分企业用户的青睐。在使用真空泵时，常以表面冷凝器与之结合。这是因为冷却循环水采用普通循环水，不需要额外设置碱性凉水塔，虽然增加了换热器，但总体成本相对减少。而蒸汽冷凝液通过回收利用，其中的碱能够用于生产次氯酸钠配堿水，剩余液体可以直接用于密封水等，实现了生产原料的循环使用。
2.3 加强企业节能环保意识
国家对环保治理投入较大，一些有问题的氯碱企业面临着搬迁的难题，如何提升企业的节能环保意识，加大企业内部的环保措施是当前制碱行业急需考虑的重要问题。在淡盐水脱氯系统中，需要对氯回收问题做出改进。例如取消脱氯塔系统，严格控制游离氯含量，使其满足标准范围，同时避免数值波动较大。控制游离氯的含量不仅可以保证生产工艺，还能够减小生产过程对设备的影响，降低设备损坏率。所有产生游离氯的环节都需要严加控制，在次盐水的精致中，游离氯及有机杂质需要特别控制和处理，每个环节都需要细心检查和调整。随着能源价格的不断上涨，三效蒸发的工艺流程会愈发普及，这也将直接降低蒸发蒸汽的消耗量。除了降低能耗，生产车间的环境也十分重要。部分企业没有为片碱机配备除尘装置，导致厂房碱尘过大，既不利于工人作业，也影响了包装系统的正常进行。新增除尘装置运行后，有效的防止了碱液四处溢流造成的安全隐患，同时杜绝了因碱液溢流产生的不合格碱。
3.结语
烧碱工艺的优化改造，不仅可以保证生产的平稳进行，还能有效节约资源，降低安全隐患。目前，我国制碱工业离完全国产化还有一定距离，烧碱蒸发工艺还有良好的发展情景，相关技术人员应在现有基础上加强理论和工艺的创新，在满足工艺设备布局合理、生产高效、无污染、节能的条件下，确保我国烧碱制造行业的可持续发展。
参考文献
[1] 郑纪东.15万t/a离子膜烧碱生产装置运行优化总结[J].盐业与化工，2013，42（7）：51-54..
[2] 苗春晖.离子膜烧碱蒸发工艺综述[J].中国化工贸易，2013（03）.
[3] 王寿康.试论烧碱蒸发工艺及节能改造[J].科技信息，2013（17）.