淺談尿素濃縮蒸發器的蒸發技術

水溶液全循環尿素裝置蒸發系統，設計上采用了二段真空蒸發工藝流程，在后來的尿素技術改造中有些廠為擴能及節能需要考慮，采用了所謂的“三段蒸發流程",即閃蒸槽按照二段蒸發器的模式增加了閃蒸加熱器及閃蒸冷凝器，閃蒸加熱器- -般采用0.5 MPa二次膨脹蒸汽作為熱源加熱，而有的廠則用預分離氣作熱源加熱。內蒸加熱器的采用，在- -定程度上可減輕一段蒸發分離器的負荷,但卻不利于蒸發系統的蒸汽消耗的降低。

在尿素生產技術中,不同生產工藝有著不同的蒸發技術,現有尿素蒸發技術大致可分以下幾種:

(1)一段真空蒸發工藝，尿液在0.033 MPa(A)條件下濃縮至95%送機械造粒裝置，此工藝運用與大顆粒機械造粒裝置相配套的蒸發系統上。

(2)二段真空蒸發工藝，尿液在0.033 MPa(A)和0.0033 MPa(A)條件下濃縮至99.7%以上，是現有水溶液全循環尿素生產裝置中運用廣泛的蒸發工藝。

(3)三段真空蒸發工藝,增設真空濃縮器,尿液在0.034 MPa(A). 0.033 MPa(A)和0.0033MPa(A)條件下濃縮至99.7%以上。此技術被廣泛運用在斯那姆氨汽提法蒸發工藝上。

(4)常壓汽提蒸發工藝，采用降膜蒸發器及惰性氣體汽提，在常壓下利用180 C的熱空氣與尿液逆流接觸，連續把水份帶走,獲得99.7%以上的熔融尿液，此工藝主要運用孟山都UTI蒸發工藝上.

(5)真空結晶工藝,采用ASLO結晶器，71%的尿液在0.01 MPa (A)和60 C溫度下結晶，用離心機制得含水份2.5%的結晶尿素，再通過氣流干燥器干燥至含水份0.3%,此技術主要運用在三井東洋改良C法蒸發工藝上。

淺談尿素濃縮蒸發器的蒸發技術

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這一類型的蒸發器，溶液都在蒸發器中作循環流動。由于引起循環的原因不同，又可分為自然循環和強制循環兩類。

1.中央循環管式蒸發器這種蒸發器又稱作標準式蒸發器。它的加熱室由垂直管束組成，中間有一根直徑很大的中央循環管，其余管徑較小的加熱管稱為沸騰管。由于中央循環管較大，其單位體積溶液占有的傳熱面，比沸騰管內單位溶液所占有的要小，即中央循環管和其它加熱管內溶液受熱程度不同，從而沸騰管內的汽液混合物的密度要比中央循環管中溶液的密度小，加之上升蒸汽的向上的抽吸作用，會使蒸發器中的溶液形成由中央循環管下降、由沸騰管上升的循環流動。這種循環，主要是由溶液的密度差引起，故稱為自然循環。這種作用有利于蒸發器內的傳熱效果的提高。其結構特點是在加熱室上增設沸騰室。加熱室中的溶液因受到沸騰室液柱附加的靜壓力的作用而并不在加熱管內沸騰，直到上升至沸騰室內當其所受壓力降低后才能開始沸騰，因而溶液的沸騰汽化由加熱室移到了沒有傳熱面的沸騰室，從而避免了結晶或污垢在加熱管內的形成。另外，這種蒸發器的循環管的截面積約為加熱管的總截面積的2～3倍，溶液循環速度可達2.5至3 m/s以上，故總傳熱系數亦較大。這種蒸發器的主要缺點是液柱靜壓頭效應引起的溫度差損失（意義詳見6.3.1）較大，為了保持一定的有效溫度差要求加熱蒸汽有較高的壓力。此外，設備龐大，消耗的材料多，需要高大的廠房等。 除了上述自然循環蒸發器外，在蒸發粘度大、易結晶和結垢的物料時，還采用強制循環蒸發器。在這種蒸發器中，溶液的循環主要依靠外加的動力，用泵迫使它沿一定方向流動而產生循環。循環速度的大小可通過泵的流量調節來控制，一般在2.5m/s以上。強制循環蒸發器的傳熱系數也比一般自然循環的大。但它的明顯缺點是能量消耗大，每平方米加熱面積約需0.4～0.8kW

處理22噸二手降膜蒸發器實際生產中，有時還應用直接接觸傳熱的蒸發器。它是將燃料（通常為煤氣和油）與空氣混合后，在浸于溶液中的燃燒室內燃燒，產生的高溫火焰和煙氣經燃燒室下部的噴嘴直接噴入被蒸發的溶液中。高溫氣體和溶液直接接觸，同時進行傳熱使水分蒸發汽化，產生的水汽和廢煙氣一起由蒸發器頂部排出。其燃燒室在溶液中的浸沒深度一般為0.2～0.6m，出燃燒室的氣體溫度可達1000℃以上。因是直接觸接傳熱，故它的傳熱效果很好，熱利用率高。由于不需要固定的傳熱壁面，故結構簡單，特別適用于易結晶、結垢和具有腐蝕性物料的蒸發。在廢酸處理和硫酸銨溶液的蒸發中，它已得到廣泛應用。但若蒸發的料液不允許被煙氣所污染，則該類蒸發器一般不適用。而且由于有大量煙氣的存在，限制了二次蒸氣的利用。此外噴嘴由于浸沒在高溫液體中，較易損壞。從上介紹可以看出，蒸發器的結構型式很多，各有其優缺點和適用的場合。在選型時，首先要看它能否適應所蒸發物料的工藝特性，包括物料的粘性、熱敏性、腐蝕性以及是否容易結晶或結垢等，然后再要求其結構簡單、易于制造、金屬消耗量少，維修方便、傳熱效果好等等。