苏盐科技122013年12月机械蒸汽再压缩(MVR)技术在淡盐水浓缩中的应用朱天松 樊春升[金桥益海（连云港）氯碱有限公司，江苏 连云港 222066]介绍了机械蒸汽再压缩(MVR)工艺的工作原理，并与多效蒸发工艺进行技术比较，结合公司MVR 装置的实际运行情况，对MVR 工艺的技术特点及经济优势作了简单分析。
机械蒸汽再压缩 MVR 盐水 蒸发浓缩【摘 要】【关键词】金桥益海（连云港）氯碱有限公司（以下简称金桥益海）是江苏金桥盐化集团下属合资公司，位于连云经济开发区板桥工业园，一期生产能力15万t/a 离子膜烧碱于2011年3月投入运行。
生产装置原一次盐水工艺为采用金桥集团公司自产工业原盐为生产原料，近年来由于氯碱市场的持续低迷，降低原料成本已成为氯碱企业生存与发展的关键，生产工艺中采用卤水取代原盐是重要途径之一。
为解决使用卤水造成过多的水带入生产系统，公司引进瑞士某公司的机械蒸汽再压缩（MVR）淡盐水浓缩技术，在解决生产工艺中水平衡的同时，给公司带来较大的经济效益。
1 机械蒸汽再压缩（MVR）的工作原理机械蒸汽再压缩（Mechanical Vapor Recompression，简称MVR），理论基础是由波义耳定律（Boyle's Law ）推导而出：PV /T = K ，公式含义是一定质量的气体的压强与体积之积与温度成正比，也就是说当气体的体积减小、压强增大时，气体的温度也会随之升高。
在实际生产应用中，就是将由生产介质中蒸发而来的低温、低压的二次蒸汽通过机械再压缩以提高蒸汽的温度、压力和热焓，压缩后的蒸汽进入蒸发器与生产介质换热冷凝，生产介质得以蒸发浓缩同时产生二次蒸汽，达到充分利用系统内蒸汽潜热的要求，MVR 蒸发浓缩的热流图见图1。
MVR 生产装置除在冷启动开车或负荷提高较大时，需要少量生蒸汽外（金桥益海装置蒸发能力为60 t/h，冷启动生蒸汽耗量约为2 t/次），装置正常运 注：A-稀物料；B -蒸汽；B 1-蒸汽损失；C-浓缩液；D-电能； E-蒸汽冷凝水；V-热损失图1 MVR 蒸发浓缩热流图2 淡盐水浓缩工艺的选择蒸发浓缩操作技术国内目前普遍采用多效蒸发工艺，其原理是利用前效蒸发产生的二次蒸汽，作为后效蒸发器的热源，最后1效蒸汽通过表冷器循环水冷凝以及真空泵产生系统负压。
卤水真空制盐工艺一般采用5效蒸发，但不论采用几效蒸发工艺，蒸发过程一直需要消耗大量的生蒸汽，对于5效蒸发工艺，蒸发1 t 水的实际消耗约0.3 t 生蒸汽。
行时无需生蒸汽，系统所需热量由压缩机消耗电能补充，极大提高了系统的热效率，据计算MVR 能源利用效率相当于多效蒸发的20~30效。
苏盐科技Jiangsu salt Science & Technology2013年12月第4期 13金桥益海根据所处化工园区周边原料资源、能源等多方面情况进行分析，最终确定采用国外成熟的MVR技术。
配套15万t/a离子膜烧碱装置的60 t水/h蒸发能力的5效蒸发、MVR蒸发工艺简单比较见表1。
表1 淡盐水浓缩的2种工艺比较项目5效蒸发MVR蒸发生产流程流程长、设备多，占地面积大流程短、装置布置紧凑，占地面积小技术先进性国内成熟技术国外成熟技术节能效果二次蒸汽多次利用，相对单效蒸发较为节能节能明显运行费用（1）蒸发1 t水消耗生蒸汽约0.3 t，动力消耗约18kWh；（2）蒸发1 t水循环水用量约20 m3；（3）一效运行温度高，生产流程长，维护费用较高（1）蒸发1 t水的总电耗约37 kWh；（2）无需循环水；（3）运行温度温差小，生产流程短，维护费用相对较低工程投资 2 400万元 3 800万元所在园区内0.3 MPa G低压蒸汽价格为180元/t，电力平均价格为0.65元/kWh，采用五效蒸发工艺，蒸发1 t水的能耗成本约为65.70元；而采用MVR蒸发工艺蒸发1 t水的能耗成本约为23.40元，虽然MVR蒸发工艺的一次性工程投资较高，但运行成本具有更大的优势。
3 MVR淡盐水浓缩工艺流程简述淡盐水浓缩流程：来自界区的温度55 ℃、氯化钠含量220 g/L的淡盐水首先通过数台换热器进行预热，热源分别是送出界区的蒸汽冷凝水、浓缩盐水以及蒸汽洗涤水，换热升温至105 ℃淡盐水送至降膜蒸发器内循环预浓缩，部分分流至强制循环蒸发器进行蒸发浓缩，强制循环蒸发器内盐水浓度达到315 g/L，部分分流出系统并与淡盐水换热回收热量后，温度降至60 ℃进入浓缩盐水槽，调节pH后送至二次盐水单元。
生蒸汽及二次蒸汽流程：MVR生产装置冷启动开车时，通入0.3 MPa G生蒸汽将蒸发器内的循环淡盐水温度提高至不低于100 ℃，待淡盐水介质蒸发产生二次蒸汽，二次蒸汽经过降膜蒸发器、强制循环蒸发器内的除雾器去除夹带的氯离子，然后经过蒸汽洗涤塔进一步洗涤二次蒸汽，要求二次蒸汽中氯离子含量小于10×10-6以保证蒸汽压缩机的稳定运行，合格的二次蒸汽经1、2级压缩机串联加压、升温，同时为了避免蒸汽压缩过程中过热对设备造成损坏，在压缩机进口对二次蒸汽喷雾增湿，经加压、升温的二次饱和蒸汽进入降膜蒸发器与强制循环蒸发器的列管加热器，与淡盐水换热后生成冷凝水，同时淡盐水再次产生二次蒸汽达到循环利用。
蒸汽冷凝水流程：二次饱和蒸汽在降膜蒸发器与强制循环蒸发器与淡盐水换热后生成冷凝水，进入冷凝水罐，部分高温冷凝水补入蒸汽洗涤塔，以确保蒸汽的洗涤效果，洗涤塔中多余洗水经与淡盐水换热回收热量后送出界外；剩余部分与淡盐水换热回收热量后，小部分作为除雾器的间隙洗水外，大部分直接送出界外（电导率<20 μs/cm）。
MVR淡盐水浓缩工艺流程框图见图2。
图2 MVR淡盐水浓缩工艺流程框图4 MVR工艺的技术特点及经济优势4.1 生产运行与操作特点MVR生产装置布置紧凑，DCS连锁控制，如：液位与流量，淡盐水和浓盐水的比重与压缩机转速（能量输入），压缩机与振动、温度、油量等等均设有自动调节或连锁保护，提高了系统的运行稳定性，减轻了现场操作人员的工作量。
与多效蒸发工艺相比较，MVR工艺的操作温差较小，生产工况较为温和，因此对设备、管道的腐蚀较小。
采用原盐化盐工艺的一次盐水单元在正常生产时需开启3套陶瓷膜装置，MVR工艺运行全部采用卤水作为原料，同时淡盐水直接进行MVR浓缩而不返回化盐工艺，减轻了陶瓷膜装置的运行负荷，低负荷运行2套陶瓷膜装置即可满足生产要求。
MVR工艺送至二次盐水单元的浓缩盐水温度约63 ℃，满足二次盐水树脂塔温度不低于60 ℃的要求，较采原盐工艺的盐水温度约55 ℃需要蒸汽再加热比较，减少生产控制点的同时节省了这部分生蒸汽消耗。
4.2 经济效益与节能金桥氯碱MVR全卤制碱装置自投产以来，经过8个多月的原料、能源消耗考核，使用卤水取代原盐降低原料成本取得了可观的经济效益，一次盐水单元内原盐化盐与全卤制碱2种工艺简单经济比对见表2。
由表2可见，15万t/a离子膜烧碱规模，采用MVR苏盐科技142013年12月表2 一次盐水单元原盐化盐与MVR 全卤制碱2种工艺经济比较原料/运行单位单价化盐工艺MVR 工艺单耗金额/（万元·年-1）单耗金额/（万元·年-1）94%原盐t 260.00 1.70 6 630295 g/L 卤水m 334.00 5.862 99098%碳酸钠t 2 000.000.0257500.01030032%烧碱t 700.000.0303150.015158膜法脱硝运行m3 5.00146584204816MVR 装置运行 kWh0.65371 155MVR 装置折旧维修660小计8 2796 0795 结语金桥氯碱MVR 全卤制碱装置于2013年3月投入运行以来，持续对原有一次盐水工艺整改以满足MVR 工艺要求外，还对介质pH 对浓缩装置材质腐蚀影响、盐水闭路循环某些离子积累可能对电解槽离子膜影响进行跟踪关注。
现MVR 装置整体运行平稳，节能效果明显，蒸发1 t 水的电力消耗约37 kWh，预计年节约原料及运全卤制碱工艺，在不计入冷凝水回收利用（48万m 3/a）、减少二次盐水加热蒸汽（1.2 万t/a）进行简单估算，每年节约原料及运行成本约2 200万元。
MVR 全卤制碱采用卤水直接浓缩（液-液），除工艺自身具有的节能优势外，还节省了真空制盐生产中卤水→真空固体盐，氯碱公司再化盐（液-固-液）的大量能量消耗，据估算15万t/a 离子膜烧碱MVR 全卤制碱工艺节能减排约2万标煤/年。
行成本约2 200万元。
参考文献[1] 高丽丽,张 琳,杜明照. MVR 蒸发与多效蒸发技术的 能效对比分析研究.现代化工,2012(10):84-86.[2] 张根祥. 浅谈对ME 和MVR 盐硝联产引进技术的认识.中 国井矿盐,2012(4):1-2.[3] 李国骁,卢丽萍. MVR 全卤制碱运行总结[J].中国氯碱, 2013(4):10-11.3.2 全面推进技术进步积极关注氯气下游多元化、精细化、功能化发展。
进一步拓宽产业发展思路，推进氯气与氟化工、石油化工产业相结合。
以基本氯碱化工产品为龙头，在高技术含量、高附加值的耗氯产品上做文章。
通过深入研究市场、认真钻研技术、合理规划产业链的基础上开拓新的产品领域，通过技术引进和自主开发填补国内空白。
积极发展差异化、多品种、专用化的特种PVC，如消光、高聚合度、高抗冲、掺混、共聚等，提高其在电线电缆、汽车、医用等领域的消费比例。
进一步提升PVC 产品质量，与下游加工行业和助剂行业紧密结合，增强在管材和型材等领域与金属和其他聚烯烃的竞争能力。
3.3 积极关注氯下游发展汞污染防治技术（低汞触媒、盐酸深度脱吸、高效汞回收、新型固汞触媒、无汞触媒）、国产化离子膜和氧阴极电解等先进技术的研发和推广将是关系到国内氯碱行业未来可持续发展的战略要素，政策性的支持是上（上接第5页）述节能减排技术能否在行业内获得顺利推广应用的关键因素之一。
除乙烯原料供应外，较高的引进技术、设备投资及催化剂费用，也是长期以来影响国内乙烯氧氯化法PVC 发展的重要限制因素。
因此，在今后加强氯碱化工与石油化工和新型煤化工结合的基础上，在国内发展乙烯法PVC，加强国内技术和国产化设备、催化剂的研发是重要的支撑条件。
此外，“乙炔-二氯乙烷非汞催化重整制氯乙烯”也是一项非常有前途的技术。
该技术采用二氯乙烷与乙炔直接一步法反应工艺，可代替氯化氢与乙炔通过氯化汞催化反应的电石法工艺。
该技术属于国内自主创新，一旦成功工业化应用，可将乙烯法和电石法二者优势相结合，既避免了汞污染，又不需建设投资较大、催化剂昂贵的氧氯化装置和裂解装置，还可以部分依托国内现有的电石法装置产能，非常适合国内氯碱行业的现实情况。