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本文作者：馬秀珍、呂新民 單位：江蘇瑞洪鹽業有限公司
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3淺析我公司真空制硝制鹽生產過程中的液泛現象
3.1真空制硝制鹽生產過程中的液泛現象概述。在真空制硝制鹽生產過程中，液泛是非正常現象，造成這種現象主要是液態靜壓壓制不住沸騰壓力，至使加熱液流體在循環運行中閃發異常，出現液泛。正常生產中由于蒸汽壓力的波動，加熱室壓力升高或降低，加大加熱管內、外的溫度差，增加了料液過熱度，破壞了正常生產中的液壓平衡，提高了循環料液的出口溫度，使料液加熱后所含熱值偏高，增加流體料液液態壓力，改變了閃發的速率，造成閃發異常。
料液在加熱室也就是換熱器加熱后，加熱室管內料液被管間的蒸汽加熱，達到沸點（雖然料液達到沸點，但是由于液柱靜壓，使溶液在加熱室中只加溫不沸騰）,管內料液在熱作用下膨脹形成一定壓力，受熱膨脹料液在上升進入蒸發室中，溶液壓力急速釋放，壓力下降，溶液溶劑大量汽化，形成蒸汽。在生產操作中由于液面控制超標，使料液蒸汽壓力增加，加熱管中溶液過熱度大，上升過程中自身能量迅速噴射，這種爆發性閃發使蒸發室中料液向四周騰飛，過度閃發力帶起的料液，一部分隨閃發蒸汽帶走，進入換熱器中隨冷凝水進回收系統，造成原料損失，這就是所謂的液泛。
3.2我公司真空制硝制鹽生產過程中的液泛現象案例。2011年8月16日地處洪澤縣西順河鎮的江蘇省鹽業集團洪澤鹽化工有限公司（現更名為江蘇瑞洪鹽業有限公司）硝鹽分廠，小夜班21:00點鐘，在調節鹽末效液位時電氣調節閥抱死，鹽末效液位急速下降，這時操作員工為了保持系統正常運行，降低系統料液循環量，使系統在短時間內維持運行，相關人員迅速處理調節閥，約十幾分鐘，調節閥打開，系統恢復正常循環，各效液面控制在指標內。
系統循環正常后，鹽系統首效液面正常，此時從罐頂視鏡中發現首效料液沖擊罐頂，而系統次效罐內液面下降，導流管調節閥100%的開啟度，次效液面繼續下降，操作員工當時在想，首效液位不低，都沖擊罐頂怎么次效液面還在下降呢？當時判斷首效溢流管導料不暢，用冷凝水多次沖涮無果，處理至交班，零點班次員工接班后，通班液泛，部分料液隨二次蒸汽進入冷凝水系統，導至系統原料消耗失衡，兩臺流量60m3/h、楊程45m的冷凝水泵無法抽走末效冷凝水，被迫鹽系統降負荷生產，在硝鹽分廠各方人員的排查下，焦點集中在首效導溢管線蝶閥上，為了破疑，17號下午停系統拆蝶閥排疑，拆下蝶閥檢查無異常，管線暢通正常，相關人員研究后，恢復系統生產。系統正常運行后，通汽生產，首效依舊液泛，相關技術人員跟班觀察，幾個班次觀察下來，從外觀沒查出異常，料液組份無異，生產工藝執行良好。為了查明原因，弄清情況，經請示公司領導同意后，鹽系統停車檢查設備。
19號上午9:00點鐘鹽系統排首效、次效、Ⅲ效料液，打開各效罐體人孔檢查內部結構，鹽首效循環管出口、罐體、循環泵葉、溢流管、格柵等都無異常，查出次效、Ⅲ效循環管出口支撐脫落，管口小部分變形，但這點變化改變不了循環流速。加固次效、Ⅲ效支架，恢復繼續生產。支架加固至20號零晨4點多，加料，系統循環后通生蒸汽，鹽系統循環正常，起因無果。
在制鹽生產中，鹽系統中的料液化學成份多，濃度高，水份蒸發速度就較慢，耗能較高，制鹽周期長，而且鹽結晶中所含雜質也較多。根據這個原理，鹽系統在生產一段時間后，料液都需更換處理，更換料液時，為確保鹽系統傳熱及管道的暢通，系統都加水煮罐，煮罐后系統生產又出現液泛，幾次更換料液，幾次都液泛，出現這種情況時，都是通過降負荷生產，提料液濃度來解決，料液濃度達到過飽和后，系統漸漸恢復正常，負荷升至正常狀態。但是在2011年10月27日更換料液涮罐時，鹽系統液泛非常嚴重，連續幾天生產都無法正常，無奈之下再次停車檢查，這次主要針對性地排查各效罐體，對首效循環泵進出口、格柵、泵葉片、加熱室例管等處進行檢查，在各項疑點通過仔細檢查后，無果而終。投料恢復生產，一切正常，無法得出合理結論。
3.3分析我公司真空制硝制鹽生產過程中發生液泛現象的原因。我公司生產中采取的是真空多效蒸發，即強制循環式蒸發，（多效循環蒸發制鹽流程如圖2所示）。
這是一種用泵強制溶液作循環流動，料液通過加熱室管間加熱，此時管間內料液溫度上升，高出溶液沸點，由于蒸發室具有一定高度，加熱管間以上的溶液形成液柱靜壓，使加熱后的溶液達到沸騰點而不沸騰，(這些料液含有相當的飽和蒸汽壓)這些加熱溶液上升到蒸發空間，熱值釋放，溶液壓力降低，溶劑大量汽化，液體中的液態分子蒸發為氣態分子，被作為熱源再次利用，溶液濃縮析出結晶。
但是這種形式的蒸發，料液經過加熱室加熱，溶液溫度升高達到沸點，雖然料液達到沸騰點，但是由于液柱靜壓，使溶液在加熱室中只加溫不沸騰，加熱料液進入蒸發室界面空間才能閃發沸騰，這種表層溶液汽化不可能造成溶液濺起騰飛，造成溶液騰飛的原因主要是液柱靜壓小，壓制不住加熱料液沸騰，使料液在加熱室中汽化，形成溶液密度間隙﹙也就是汽泡﹚，料液間隙中的汽態分子，由于溶液表面張力和液柱靜壓，控制這些汽泡容積，使這些汽態分子具有很強的澎漲力，它們被循環流動料液挾帶上升至接近閃發空間時，此時它的漲力大于上表層液柱靜壓，這樣使這些汽泡在沒上升到閃發空間就形成爆炸性閃發，這樣的爆炸性閃發使覆蓋它的溶液隨著能量釋放而濺起騰飛沖擊罐頂，即形成液泛的異常現象。
然而這種現象在生產過程中是不可能出現的。鹽系統在設計時，它的加熱室到上管板高度6m，而上管板進入蒸發罐出口高度也有6.5m以上，而這么大的液柱靜壓無法造成溶液間隙，能造成這種現象的可能性只有循環管進口格柵堵塞、或循環泵跳停，使加熱室中料液受熱過度，造成過熱被動循環，料液受熱無節制，才會出現這種閃發異常。但循環泵工作正常，格柵良好。
硝鹽聯產從試生產至今，設備通過生產驗證不斷改進，各生產環節理化實用，生產能力不斷提升。為了適應當前原料變化，硝鹽聯產通過論證，根據實際情況對鹽系統在不改變原結構的基礎上，對混合冷凝器進行擴容改造，提高鹽系統總溫差，增大現有鹽系統的生產能力。混合冷凝器于2011年7月11日投入使用，系統各效溫、壓差梯度增大，真空度提高，效果非常明顯。
真空度增大，提真空的速率上升，這樣就造成了系統原承載力的改變，承載的改變使系統各管線料液流動時引起壓強改變，這種流體內摩擦力產生的壓力差，即壓降。使各管線焊接部位本就到工作時限的，(從投入使用至今各焊縫已多處滲漏)滲漏處成為輕泄漏，這種內外壓差造成的輕泄空氣使管線內料液產生密度間隙，這些帶有間隙的料液經1100m2換熱面積預熱器加熱，再經系統首效2100m2換熱面積加熱室加熱，使這些汽泡間隙再注入溶液沸騰汽態分子，本就有12.5m液柱壓再注入汽態壓力，造成這些密度間隙附有很強壓力，高壓力間隙大于它的液壓后，就形成爆炸性閃發，這就是系統液泛的主因。
8月16日小夜班，在Ⅲ轉Ⅳ電動閥抱死時，當班迅速降低末效轉料量，使Ⅳ轉Ⅰ轉料量維持最低限。由于改變了原流量，末效相連轉料總管上的溢流支管只有臨近的在工作，而停止溢流的支管在一定時間內，受外冷作用，其支管內的溶液形成濕水結晶體，滯留在支流管中。待Ⅲ轉Ⅳ電子汽動閥處理好后，各設備調為正常狀態。此時Ⅳ轉Ⅰ轉料泵滿負荷工作！而支管在瞬間增容時，滯留管中濕晶體溶液阻力大，使Ⅳ轉Ⅰ轉料困難，這種能量損失是由流體流動時克服內摩擦力和湍流時流體質點間相互交換動量引起的，這種流體流動產生的壓力差，導致轉料泵進口管線上的滲漏點引入外力來補充管道中的壓力差，這樣就造成了流體溶液的密度間隙，這些間隙注入沸騰汽態分子﹙即使管道沒有滲透點，由于循環泵的吸力作用，進口管中溶液內流量不足形成真空也可引起溶液間隙。而管道中的壓降低于或同等于末效的壓降，所以管道中料液溫度處于高沸騰點，任何的間隙空間都可能造成一定能量的汽態分子汽泡﹚，這就是造成系液泛的問題所在。
8月20日鹽系統換料煮罐，首效溫度達到后，系統開始循環沖涮各效及管線。在啟動末效轉料泵時，轉料泵開啟幾次都沒成功，在免強啟動后開啟出口閥時，泵都因氣塞而重啟。
10月27日更換料液，加水煮首效罐，煮罐水達92℃，開始啟動末效轉料泵，開啟數次1個多小時系統料液也沒循環成功，在高壓沖洗水導引多次兩泵循環才開啟。鹽系統首效加水煮罐達94℃才啟動系統循環，這時EV306換熱器溶液過熱度遠超它的沸點,這些帶有一定蒸汽壓的溶液循環再經過首效加熱室加熱，在它上升過程中它的自身壓力大，而液柱靜壓小于上升溶液的蒸汽壓時,導致溶液爆炸閃發,使覆蓋在上升溶液上的料液隨爆炸閃發力躍起騰飛.這些騰飛料液形成裙狀水膜，與由下而上的閃發蒸汽進行混合傳熱和傳質。因鹽料液中含有多介質化學成份，所以它的閃發水分子分解出多性不冷氣體，當躍起的料液和這些氣體混合物接觸時，就會使一部分氣體回融洽到料液中去，而因閃發后的料液與蒸發空間壓力基本平衡，至使這些微量氣體在料液中不能瞬間沖破液膜，這就形成了料液泡沫化，這些泡沫料液大大降低其液柱靜壓，使這些帶有密度間隙含一定壓力的加熱料液，閃發騰起的更強，料液騰飛越大其汽化度就更高，這樣就形成閃發空間界液面覆蓋著一層汽化料膜層，覆蓋在閃發界面的汽膜層由于閃發作用，形成不規則紊流體上下反騰，沖向罐頂，造成液泛。
經過幾年的生產實踐我們總結得出，鹽系統料液在生產一段時間后，料液由于在外力作用下，流體內部各層之間產生相對運動，有相對運動則就有互作用力，該作用力起到“抗拒”相對運動的作用，這種作用形成的流體粘性影響鹽系統的蒸發，而制鹽生產的料液是通過制硝生產后，供給制鹽系統，這些本身就含有一定粘性的料液，再經鹽系統循環運動，料液中硬度離子在一定的熱作用下產生較輕微膠體，這種膠體使加熱料液不能完全得到閃發，沒有閃發的汽態分子滯留在料液中就形成了密度間隙。當各效真空系統有漏點出現時，就會造成液泛現象。
在2011年8月20號液泛停車處理，破鹽系統真空時，鹽末效轉料母管兩處泄漏，處理后開車正常。10月27日液泛停車檢查時，鹽末效兩根溢流支管各一處漏點，母管一處漏點，處理后開車正常。2012年1月16日液泛鹽系統末效轉料母管﹙盤管﹚及支管四處焊縫泄漏，處理后正常。
4防止出現液泛的措施
通過我們在實踐中總結的經驗，為了避免再次出現液泛現象提出以下幾個措施：（1）控制適當的液氣比；（2）控制適當的負荷；（3）保證液體干凈，不易發泡；（4）保證塔板清潔無污；（5）加強對設備的檢查維護保養；（6）加大對漏點的排查力度；（7）提高相關操作人員的操作技能。