在烧碱生产工艺里,强制循环蒸发器发挥着不可或缺的作用。烧碱溶液具有强腐蚀性,传统蒸发器难以应对。强制循环蒸发器选用钛合金或衬氟材质的循环泵与加热管,能够有效抵抗烧碱的腐蚀。在烧碱蒸发流程中,采用多效强制循环系统是常见的节能策略。以三效强制循环蒸发器为例,首效在相对较高的温度和压力下运行,温度一般控制在 110 - 120℃,压力维持在 0.2 - 0.3MPa。利用高压蒸汽作为热源,对烧碱溶液进行初步加热蒸发,此时溶液中的水分大量汽化。产生的二次蒸汽温度和压力相较于首效热源蒸汽有所降低,但依然携带大量热能,这些二次蒸汽被引入到二效蒸发器作为热源。二效蒸发器内的压力和温度进一步降低,通常温度在 90 - 100℃,压力为 0.05 - 0.1MPa。溶液在二效蒸发器中继续蒸发浓缩,产生的二次蒸汽再进入三效蒸发器。三效蒸发器在负压环境下运行,真空度维持在 - 0.08MPa 左右,温度约为 60 - 70℃。通过这种温差梯级利用的方式,每吨烧碱的蒸汽消耗能够降至 0.35 吨以下,大幅降低了生产成本。
在磷肥生产中,磷酸浓缩是关键步骤。磷酸溶液具有较高的粘度,且在浓缩过程中容易产生固体结晶。强制循环蒸发器的高速循环机制能够有效克服这些难题。循环泵推动磷酸溶液以 2 - 3m/s 的速度在加热管内流动,这种高速流动不仅提高了传热效率,还能防止固体结晶在加热管表面沉积。加热管采用特殊的高铬合金钢材质,能够耐受磷酸的腐蚀和固体颗粒的冲刷。在实际运行时,原料磷酸从蒸发器底部被循环泵抽出,送入加热室。加热室内的加热管通过导热油或高温烟道气进行加热,将磷酸溶液加热至 120 - 130℃。受热后的溶液进入蒸发室,由于压力降低,部分水分迅速蒸发。蒸发产生的蒸汽经除沫器去除夹带的液滴后,进入冷凝器冷凝回收。浓缩后的磷酸从蒸发器底部排出,经过多级浓缩后,磷酸的浓度可从 20 - 30% 提升至 40 - 50%,满足后续生产磷肥的工艺要求。
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