本實(shí)用新型屬于化工產(chǎn)品的制備領(lǐng)域，具體為一種硫化堿兩效蒸發(fā)工藝系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

硫化鈉又稱臭堿、臭蘇打、黃堿、硫化堿。硫化鈉為無機(jī)化合物，純硫化鈉為無色結(jié)晶粉末，吸潮性強(qiáng)，易溶于水。水溶液呈強(qiáng)堿性反應(yīng)，觸及皮膚和毛發(fā)時(shí)會(huì)造成灼傷，故硫化鈉俗稱硫化堿。硫化鈉水溶液在空氣中會(huì)緩慢地氧化成硫代硫酸鈉、亞硫酸鈉、硫酸鈉和多硫化鈉。由于硫代硫酸鈉的生成速度較快，所以氧化的主要產(chǎn)物是硫代硫酸鈉。硫化鈉在空氣中潮解，并碳酸化而變質(zhì)，不斷釋出硫化氫氣體。工業(yè)硫化鈉因含有雜質(zhì)其色澤呈粉紅色、棕紅色、土黃色。比重、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，也因雜質(zhì)影響而異。

硫化堿是關(guān)系國計(jì)民生的最基本的化工原料之一。全世界硫化堿產(chǎn)能在150～200萬噸/年，其中80%以上的產(chǎn)能在中國，而國內(nèi)90%的產(chǎn)能采用煤（碳）高溫還原芒硝法，該法生產(chǎn)硫化堿目前基本均采用單效列管蒸發(fā)或?qū)嵊捅∧ふ舭l(fā)。南風(fēng)化工集團(tuán)股份有限公司鋇鹽分公司硫化堿蒸發(fā)產(chǎn)能5.5萬噸/年，其中導(dǎo)熱油爐薄膜蒸發(fā)器產(chǎn)能4萬噸/年，單效列管蒸發(fā)器產(chǎn)能1.5萬噸/年。

硫化堿生產(chǎn)方法，采用煤（碳）高溫還原芒硝法。原料硝和原料煤按一定比例混合加入間歇轉(zhuǎn)爐中，在850～1150℃進(jìn)行焙燒，而得到粗堿坯，再經(jīng)溶化、澄清制得23%左右硫化鈉溶液，用泵打入兩效蒸發(fā)器濃縮至60.5～61%后，送到滾筒水內(nèi)冷卻式制片機(jī)制片，最后經(jīng)篩選、包裝而得成品。

硫化堿蒸發(fā)工序目前廣泛采用的單效列管蒸發(fā)和導(dǎo)熱油爐薄膜蒸發(fā)模式，主要存在的缺點(diǎn)或問題如下：

硫化堿單效列管蒸發(fā)模式：蒸汽耗量大（噸堿蒸汽消耗2.5t），間歇操作，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

硫化堿導(dǎo)熱油爐薄膜蒸發(fā)模式：①需要配備導(dǎo)熱油鍋爐，能耗高（噸堿耗煤0.35t），污染嚴(yán)重，環(huán)保治理投資大，企業(yè)面臨關(guān)停風(fēng)險(xiǎn)；②導(dǎo)熱油的更換費(fèi)用高；③出料為間歇操作，質(zhì)量不穩(wěn)定；④設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高；⑤操作人員多，職工負(fù)荷重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是提供一種新型的硫化堿兩效蒸發(fā)工藝系統(tǒng)，用以克服現(xiàn)有技術(shù)問題的不足。

本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種硫化堿兩效蒸發(fā)工藝系統(tǒng)，包括蒸汽線路、物料線路及冷凝水線路。

蒸汽線路中，來自分汽包的生蒸汽進(jìn)入Ⅰ效蒸發(fā)罐，所述Ⅰ效蒸發(fā)罐通過Ⅰ效二次蒸汽管路與Ⅱ效蒸發(fā)罐相連，所述Ⅰ效二次蒸汽管路上安裝除沫器，所述除沫器連接堿液回收罐；所述Ⅱ效蒸發(fā)罐通過Ⅱ效二次蒸汽管路與一級(jí)混合冷凝器相連，所述一級(jí)混合冷凝器通過蒸汽噴射泵與二級(jí)混合冷凝器相連，所述二級(jí)混合冷凝器通過不凝氣管路與水環(huán)真空泵汽體進(jìn)口相連，所述水環(huán)真空泵汽體出口連接排空管；所述一級(jí)混合冷凝器的循環(huán)冷卻水出口和二級(jí)混合冷凝器的循環(huán)冷卻水出口分別連接水封槽；所述水封槽連接冷卻塔，所述冷卻塔通過冷卻水泵連接一級(jí)混合冷凝器的循環(huán)冷卻水進(jìn)口和二級(jí)混合冷凝器的循環(huán)冷卻水進(jìn)口。

物料線路中，物料通過進(jìn)料泵經(jīng)進(jìn)料管送入Ⅰ效蒸發(fā)罐，所述Ⅰ效蒸發(fā)罐通過導(dǎo)料管線與Ⅱ效蒸發(fā)罐相連；所述Ⅰ效蒸發(fā)罐的蒸發(fā)室底部和加熱室底部通過Ⅰ效循環(huán)軸流泵連接，所述Ⅱ效蒸發(fā)罐的蒸發(fā)室底部和加熱室底部通過Ⅱ效循環(huán)軸流泵連接；所述Ⅱ效蒸發(fā)罐通過排料管路與成品加熱罐相連。

冷凝水線路中，所述Ⅰ效蒸發(fā)罐和Ⅱ效蒸發(fā)罐產(chǎn)生的冷凝水分別通過Ⅰ、Ⅱ效冷凝水管線進(jìn)入Ⅰ效平衡桶和Ⅱ效平衡桶，所述Ⅰ效平衡桶和Ⅱ效平衡桶各自連接Ⅰ效閃發(fā)罐和Ⅱ效閃發(fā)罐。

所述Ⅰ效閃發(fā)罐和Ⅱ效閃發(fā)罐通過Ⅰ、Ⅱ效冷凝水輸送管路經(jīng)各自Ⅰ效冷凝水輸送泵和Ⅱ效冷凝水輸送泵與加熱盤管相連，經(jīng)換熱后排出系統(tǒng)。

系統(tǒng)工作過程：蒸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，先啟動(dòng)進(jìn)料泵向Ⅰ效、Ⅱ效蒸發(fā)罐進(jìn)料至較高液位時(shí)，停止進(jìn)料泵。同時(shí)，將來自余熱鍋爐的蒸汽也送進(jìn)Ⅰ效蒸發(fā)罐的加熱室。蒸發(fā)至中液位時(shí)，再次啟動(dòng)進(jìn)料泵，調(diào)整為自動(dòng)進(jìn)料。硫化堿液蒸發(fā)至一定濃度后，通過導(dǎo)料管線進(jìn)入Ⅱ效蒸發(fā)罐，Ⅰ效的二次蒸汽經(jīng)過除沫器除沫后也進(jìn)入Ⅱ效蒸發(fā)罐的加熱室。在Ⅱ效蒸發(fā)罐繼續(xù)蒸發(fā)到成品堿液濃度后，排入成品加熱罐，再經(jīng)出料罐，用出料泵送去制片。Ⅱ效的二次蒸汽進(jìn)入一級(jí)混合冷凝器，用循環(huán)冷卻水冷凝，一級(jí)混合冷凝器的不凝氣通過蒸汽噴射泵引入二級(jí)混合冷凝器，二級(jí)混合冷凝器的不凝氣通過水環(huán)真空泵排入大氣。一二級(jí)混合冷凝器循環(huán)冷卻水至液封池，再經(jīng)冷卻塔冷卻后循環(huán)使用。Ⅰ效蒸發(fā)罐加熱室的冷凝水進(jìn)入Ⅰ效冷凝水罐，再經(jīng)閃發(fā)罐閃發(fā)后，用Ⅰ效冷凝水泵送出。Ⅱ效蒸發(fā)罐加熱室的冷凝水進(jìn)入Ⅱ效冷凝水罐，再經(jīng)閃發(fā)罐閃發(fā)后，用Ⅱ效冷凝水泵送出。

本實(shí)用新型系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）硫化堿兩效蒸發(fā)開創(chuàng)了硫化堿生產(chǎn)蒸發(fā)工序的新模式，用兩效列管蒸發(fā)替代了單效列管蒸發(fā)和導(dǎo)熱油爐蒸發(fā)，節(jié)省了大量蒸汽（兩效蒸發(fā)噸堿耗蒸汽1.3t），降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。另外，拆除了導(dǎo)熱油爐用的兩座煙囪，減少了大氣污染，改善了周邊環(huán)境，滿足了環(huán)保要求。

2）硫化堿兩效蒸發(fā)可以采用自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)料液的連進(jìn)連出，保證了生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，降低職工勞動(dòng)負(fù)荷。具體實(shí)施如下：①Ⅰ效液位連鎖進(jìn)料自動(dòng)閥及進(jìn)料泵，Ⅱ效液位連鎖導(dǎo)料自動(dòng)閥；②出料質(zhì)量由出料自動(dòng)閥控制；③Ⅰ效、Ⅱ效冷凝水泵連鎖Ⅰ、Ⅱ效閃發(fā)罐液位；④工序所有泵實(shí)現(xiàn)兩地控制；⑤重要設(shè)備設(shè)施全方位監(jiān)控。

3）硫化堿兩效蒸發(fā)系統(tǒng)采用硫化堿焙燒產(chǎn)生的余熱蒸汽，實(shí)現(xiàn)了硫化堿的無煤蒸發(fā)，使余熱鍋爐改造的效益落到了實(shí)處。

附圖說明

圖1表示硫化堿兩效蒸發(fā)工藝系統(tǒng)示意圖。

圖中，1-進(jìn)料泵，2-Ⅰ效蒸發(fā)罐，3-堿液回收罐，4-除沫器，5-Ⅱ效蒸發(fā)罐，6-一級(jí)混合冷凝罐，7-蒸汽噴射泵，8-二級(jí)混合冷凝器，9-水環(huán)真空泵，10-冷卻水泵，11-冷卻塔，12-水封槽，13-出料泵，14-加熱罐，15-Ⅱ效循環(huán)軸流泵，16-Ⅱ效平衡桶，17-Ⅱ閃發(fā)罐，18-Ⅱ效冷凝水輸送泵，19-Ⅰ效循環(huán)軸流泵，20-Ⅰ效平衡桶，21-Ⅰ效閃發(fā)罐，22-Ⅰ效冷凝水輸送泵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

硫化堿生產(chǎn)采用外循環(huán)管式兩效列管蒸發(fā)模式，即一種硫化堿兩效蒸發(fā)工藝系統(tǒng)，包括蒸汽線路、物料線路及冷凝水線路三部分。

蒸汽線路：

如圖1所示，來自分汽包的生蒸汽進(jìn)入Ⅰ效蒸發(fā)罐2，所述Ⅰ效蒸發(fā)罐2通過Ⅰ效二次蒸汽管路與Ⅱ效蒸發(fā)罐5相連，即Ⅰ效二次蒸汽管線的進(jìn)口端與Ⅰ效蒸發(fā)罐2的蒸發(fā)室頂部相連，Ⅰ效二次蒸汽管線的出口端與Ⅱ效蒸發(fā)罐5的加熱室頂部相連。Ⅰ效二次蒸汽管線設(shè)有除沫器4，除沫器4連接于Ⅰ效二次蒸汽管線靠近Ⅰ效蒸發(fā)罐2的蒸發(fā)室一側(cè)，除沫器4的Ⅰ效二次蒸汽進(jìn)口與Ⅰ效蒸發(fā)罐2蒸發(fā)室相連，除沫器4的Ⅰ效二次蒸汽出口與Ⅱ效蒸發(fā)罐5的加熱室相連。除沫器4沖洗堿液連接于堿液回收罐3頂部。

如圖1所示，Ⅱ效蒸發(fā)罐5通過Ⅱ效二次蒸汽管路與一級(jí)混合冷凝器6相連；即Ⅱ效二次蒸汽管線進(jìn)口連接于Ⅱ效蒸發(fā)罐5的蒸發(fā)室頂部，Ⅱ效二次蒸汽管路出口連接于一級(jí)混合冷凝器6的頂部中心管。

如圖1所示，一級(jí)混合冷凝6器通過蒸汽噴射泵7與二級(jí)混合冷凝器8相連；即蒸汽噴射泵7的不凝氣進(jìn)口連接于一級(jí)混合冷凝器6頂部，蒸汽噴射泵7的不凝氣出口連接于二級(jí)混合冷凝器8。蒸汽噴射泵動(dòng)力來自分汽包。

如圖1所示，二級(jí)混合冷凝器8通過不凝氣管路與水環(huán)真空泵9汽體進(jìn)口相連；即水環(huán)真空泵9汽體進(jìn)口連接于二級(jí)混合冷凝器8頂部，水環(huán)真空泵9汽體出口連接排空管。

如圖1所示，一級(jí)混合冷凝器6及二級(jí)混合冷凝器8設(shè)有循環(huán)冷卻水。循環(huán)冷卻水來自冷卻塔11水池，循環(huán)冷卻水用冷卻水泵10輸送至一級(jí)混合冷凝器6及二級(jí)混合冷凝器8頂部，與Ⅱ效二次蒸汽換熱后，從底部流出至水封槽12，水封槽12內(nèi)水利用高度差自流回冷卻塔11水池。

物料線路：

如圖1所示，硫化堿濃鹵由濃鹵進(jìn)料罐用進(jìn)料泵1經(jīng)由進(jìn)料管送入Ⅰ效蒸發(fā)罐2，進(jìn)料管進(jìn)口為扳倒管，進(jìn)料管出口連接于Ⅰ效蒸發(fā)罐2蒸發(fā)室液面上。

如圖1所示，Ⅰ效蒸發(fā)罐2通過導(dǎo)料管路與Ⅱ效蒸發(fā)罐5相連；即導(dǎo)料管路進(jìn)口連接于Ⅰ效蒸發(fā)罐2蒸發(fā)室液面下約3米處，導(dǎo)料管路出口（Ⅱ效進(jìn)口）連接于Ⅱ效蒸發(fā)罐5蒸發(fā)室液面上。

如圖1所示，Ⅰ效蒸發(fā)罐2和Ⅱ效蒸發(fā)罐5分別設(shè)有循環(huán)軸流泵，循環(huán)軸流泵為臥式。Ⅰ效蒸發(fā)罐2的蒸發(fā)室底部和加熱室底部通過Ⅰ效循環(huán)軸流泵19連接，Ⅱ效蒸發(fā)罐5的蒸發(fā)室底部和加熱室底部通過Ⅱ效循環(huán)軸流泵15連接；循環(huán)軸流泵采用變頻啟動(dòng)。

如圖1所示，進(jìn)料泵1的進(jìn)料管路上設(shè)有自動(dòng)進(jìn)料閥和手動(dòng)進(jìn)料閥。導(dǎo)料管路從Ⅰ效蒸發(fā)罐2至Ⅱ效蒸發(fā)罐5依次設(shè)有Ⅰ效手動(dòng)導(dǎo)料閥、自動(dòng)導(dǎo)料閥、Ⅱ效手動(dòng)導(dǎo)料閥。

如圖1所示，Ⅱ效蒸發(fā)罐5通過排料管路與成品加熱罐14相連，成品經(jīng)加熱后送入下一工序。排料管進(jìn)口連接于Ⅱ效蒸發(fā)罐5蒸發(fā)室下部循環(huán)管，排料管出口連接于成品加熱罐14上部。排料管設(shè)有自動(dòng)排料閥和手動(dòng)排料閥。

冷凝水線路：

如圖1所示，Ⅰ效蒸發(fā)罐2和Ⅱ效蒸發(fā)罐5產(chǎn)生的冷凝水分別通過Ⅰ、Ⅱ效冷凝水管路進(jìn)入Ⅰ效平衡桶20和Ⅱ效平衡桶16，到一定液位后，壓入Ⅰ效閃發(fā)罐21和Ⅱ效閃發(fā)罐17。Ⅰ效閃發(fā)罐21還通過管路與Ⅱ效蒸發(fā)罐5的加熱室相連。

Ⅰ效閃發(fā)罐21和Ⅱ效閃發(fā)罐17通過Ⅰ、Ⅱ效冷凝水輸送管路經(jīng)各自的Ⅰ效冷凝水輸送泵22和Ⅱ效冷凝水輸送泵18與加熱盤管相連；即Ⅰ、Ⅱ效冷凝水輸送泵進(jìn)口連接于Ⅰ、Ⅱ效閃發(fā)罐下部，Ⅰ、Ⅱ效冷凝水輸送泵出口連接于加熱盤管，經(jīng)加熱盤管換熱后排出系統(tǒng)。Ⅰ、Ⅱ效冷凝水輸送泵采用自動(dòng)控制，泵的啟停分別與相應(yīng)的閃發(fā)罐液位連鎖。

具體實(shí)施時(shí)，

1、蒸發(fā)系統(tǒng)采用順流進(jìn)料蒸發(fā)，Ⅰ效蒸發(fā)罐的蒸汽壓力不需要太高（0.4～0.6MPa），硫化堿焙燒轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的余熱蒸汽可以滿足工藝要求，余熱蒸汽成本約30元/t。

2、蒸發(fā)罐采用逆循環(huán)外熱式強(qiáng)制循環(huán)，具有管內(nèi)流速高、強(qiáng)化傳熱、減緩加熱管內(nèi)和蒸發(fā)室內(nèi)罐壁結(jié)垢、生產(chǎn)強(qiáng)度較大、物料停留時(shí)間長、減少物料短路，提高有效傳熱溫差，循環(huán)泵渦流損失小、循環(huán)阻力低等特點(diǎn)。

3、循環(huán)軸流泵：采用臥式循環(huán)泵，變頻啟動(dòng)及調(diào)節(jié)，具有流量揚(yáng)程適宜、密封效果好、電耗低、壽命長和適用性好等特點(diǎn)。

4、采用混合冷凝器、蒸汽噴射泵和水環(huán)泵組成的高效真空系統(tǒng)，具有設(shè)備持續(xù)運(yùn)行時(shí)間長、維修方便、真空度高等特點(diǎn)，真空度可達(dá)0.093kPa。

5、在Ⅱ效蒸發(fā)罐液位控制段增設(shè)伴熱帶，降低罐壁結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)。

6、進(jìn)料泵出口連接于Ⅰ效蒸發(fā)罐蒸發(fā)室液面上。避免進(jìn)料泵故障、逆止閥失效時(shí)，蒸發(fā)罐內(nèi)堿液倒流至進(jìn)料罐。

7、導(dǎo)料管進(jìn)口連接于Ⅰ效蒸發(fā)罐正常運(yùn)行液面下約1～2m處，導(dǎo)料管線出口連接于Ⅱ效蒸發(fā)罐正常運(yùn)行液面下約1～2m 處，且導(dǎo)料管線進(jìn)口高于出口?？s短導(dǎo)料管線，減少麻堵，消除Ⅰ、Ⅱ效料液溫差過大（約40℃）產(chǎn)生爆沸引起的設(shè)備震動(dòng)現(xiàn)象，降低操作危險(xiǎn)性。

8、在導(dǎo)料管線設(shè)有取樣口。降低閥門損壞或泄露，堿液或閃蒸蒸汽帶壓噴出造成事故的風(fēng)險(xiǎn)。

9、Ⅰ效、Ⅱ效蒸發(fā)罐蒸發(fā)室液面上增設(shè)DN150進(jìn)料口，以便蒸發(fā)罐空罐時(shí)，節(jié)省進(jìn)料時(shí)間。

10、Ⅰ效、Ⅱ效蒸發(fā)罐洗罐水采用真空系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水，洗水直接由循環(huán)冷卻水泵輸送，節(jié)省洗罐進(jìn)水時(shí)間。

11、Ⅰ效、Ⅱ效蒸發(fā)罐循環(huán)管水平及垂直管段增設(shè)膨脹節(jié)，下部支撐，減輕熱膨脹對(duì)軸流泵正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

12、循環(huán)冷卻水溫度不高（20～30℃），可以滿足玻璃鋼材質(zhì)要求。故冷卻塔及循環(huán)冷卻水管線均采用玻璃鋼材質(zhì)，防腐效果進(jìn)一步加強(qiáng)。

最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本實(shí)用新型的技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋權(quán)利要求保護(hù)范圍中。