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三效蒸发的仿真总结--第1页
目前国内离子膜法烧碱蒸发工艺有双效蒸发和三效蒸发等，其中三效逆流降
膜蒸发工艺一次性投资高，但具有能耗低、设备能力大等优点，是一种比较先进
的蒸发工艺。化工模拟软件AspenPlus具有完备的物性数据库，可通过已经建
立或用户自行建立的单元操作模型，对工艺流程进行模拟求解，得到流程的详细
信息，帮助工程师寻找合理的工艺条件。
应用该软件建立各类化工装置的模型，可以评价已有装置的运行工况，优化
操作条件，也可用于装置工艺改进时不同技术方案的效能预测和设备选型。
本文中通过AspenPlus建立三效逆流降膜蒸发装置的模型，对不同工况下
装置运行情况进行计算和分析，以确定合理的生产工艺参数。
1三效逆流降膜蒸发工艺流程
三效逆流降膜蒸发工艺流程如图1所示。
图1．三效逆流蒸发丁艺流程示章图
来自离子膜电解工序的32%（质量分数，下同）
原料碱液送入碱液贮槽，由泵自顶部加入I效蒸发器，沿蒸发器列管内壁形
三效蒸发的仿真总结--第1页
三效蒸发的仿真总结--第2页
与来自Ⅱ效蒸发器的二次蒸汽换热。浓缩后的碱液
送至Ⅱ效蒸发器，与来自Ⅲ效蒸发器的二次蒸汽换热，浓缩后的碱液送至Ⅲ效蒸
发器，与生蒸汽换热蒸发后浓缩至产品要求浓度。I效、Ⅱ效、Ⅲ效蒸发器的操
作压力和碱浓度依次升高，各效蒸发器出口的烧碱和蒸汽冷凝液温度存在较大的
温差，因此可以通过热交换有效回收热能，减少生蒸汽用量，从而降低蒸汽单耗。
2模型的建立
通过对蒸发装置的分析，可以将系统拆分为几个同类型的模块。首先建立单
个蒸发器的基础模型，然后进行组合得到全局模型。
2.1基础模型的建立
AspenPlus软件含有几乎全部的单元操作模型，使用不同的基础模型，依据
能量和物料平衡基本原理，对不同工艺流程进行模拟。对于烧碱蒸发装置,其主要
操作单元为蒸发器,在本模拟中采用Heater、Flash2、Mixer和Splitter模型的
不同组合，模拟工艺中的蒸发器、闪蒸罐等操作单元。
2.1.1蒸发器模型的建立
蒸发器模型的建立选用AspenPlus软件中的换热器模型Heater和分离器
模型Flash2。冷、热物流的换热通过两个换热器（Heater），并在两者之间建立
热流（HeatStream）来完成。热物流（HOT-IN）通过模块B2，降温、冷凝释
放出的潜热，通过热流传递给冷物流（COLD-IN），冷物流接受热量后蒸发，并
在模块B3(Flash2)中进行汽液分离获得二次蒸汽和浓缩碱液。设定热物流即蒸
汽出口条件为饱和冷凝水，气相分率为0。蒸发器模型示意图见图2。
三效蒸发的仿真总结--第2页
三效蒸发的仿真总结--第3页
2.1.2闪蒸罐模型的建立
闪蒸罐采用AspenPlus软件的Flash2。在规定的操作压力下进行绝热闪蒸，
完成汽液平衡的计算。
I效、Ⅱ效为负压操作，压力与真空系统能力有关；
Ⅲ效为正压操作，压力与生蒸汽温度、换热器结构以及出口碱液的浓度有关。
操作压力可以根据已有蒸发装置的运行压力设定。
2.2系统的定义
2.2.1组分的定义
离子膜烧碱溶液由氢氧化钠和水组成，其中的氯化钠、氯酸钠以及少量金属
离子的含量极低，对物性的影响可以忽略
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