随着“节能降耗、双减双控”政策的不断推进，传统烧碱行业进入了新的发展周期，行业格局发生了深刻变化，“节能低碳”成为新时代烧碱企业的发展主题。
目前在烧碱蒸发领域中，大部分生产企业采用的是成熟完善的双效逆流蒸发和三效逆流蒸发生产工艺。
对比这两种工艺，采用四效逆流降膜蒸发工艺能有效地减少烧碱蒸发过程中蒸汽的消耗，实现“节能降碳”的生产目标。
行业形势及发展方向1、行业形势近年来，世界烧碱行业产能总体变化较小，新增产能主要集中在中国、印度等发展中国家。
据中国氯碱网统计，2021年，国内烧碱企业158家，总产能4508万t/a，产能净增长37.5万t/a，（新增109万t/a，退出71.5万t/a）。
行业从高速发展进入到高质量发展阶段，行业产能整体呈现理性增长趋势。
2021年，中国氯碱装置开工率保持高位，国内疫情防控常态化，氯碱企业生产基本正常，除局部地区受疫情影响灵活调整开工和能耗“双控”引起部分地区短时开工负荷降低外，其他时间装置开工负荷较高。
2021年烧碱开工率达86%，较上年提高 5%，保持在较高的水平。
2、行业发展方向2021年11月15 日，国家发改委等五部门联合发布 《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平（2021年版）》的通知，指导各地科学有序做好高耗能行业节能降碳技术改造，有效遏制“两高”项目盲目发展。
对煤制甲醇、煤制烯烃（乙烯和丙烯）、烧碱、纯碱、电石、乙烯（石脑烃类）、合成氨等化工重点领域的能效标杆水平和基准水平进行了明确规定，并于 2022年1月1日起执行。
其中，30%离子膜液碱单位产品综合能耗标杆水平为315kg标煤/t，基准水平为350kg标煤/t；45%离子膜液碱单位产品综合能耗标杆水平为420kg标煤/t，基准水平为470kg标煤 /t；98%离子膜固碱单位产品综合能耗标杆水平为620kg标煤/t，基准水平为685kg标煤/t。
高能耗、低能效是整个烧碱行业共同面临的问题。
国家正推动烧碱行业高质量发展，以节能、高效、低碳为重点，督促企业降低能耗水平，提升能源利用效率，因此，烧碱企业节能降碳技术改造十分必要。
工艺方案介绍1、四效逆流降膜蒸发原理四效逆流降膜蒸发工艺是使碱液从降膜蒸发器顶端经过分配器后进入蒸发器管程，呈现出均匀的液膜状，沿着加热管向下方流动，并且和壳程内蒸汽进行对流和传热，加热后的碱液在重力作用下流入蒸发器底部的气液分离室，气液分离室为负压，碱液沸点降低，沸腾蒸发，浓缩后的碱液从蒸发器底部排出，蒸发产生的二次蒸汽作为下一个蒸发器的加热源。
碱液进入到蒸发器管程后，碱液沿着管壁成膜状向下流动，在实际生产中，进碱量达到最低限度值时，向下流动的液膜会出现破裂现象，膜状的碱液会变成细流状且容易出现干壁区域，使得换热的面积越来越小，碱液的水分不能充分蒸发，碱液的浓度达不到产生需求。
设备的安装垂直度变化较大也会影响碱液成膜，碱液在管程形成“偏流”。
因此，在生产中要严格把控蒸发器进碱量和设备的安装垂度，实时监控碱液浓度的实际变化。
2、四效逆流降膜蒸发工艺流程原料32%碱液进入Ⅳ效降膜蒸发器可被浓缩至34%—36%，其加热的热源为Ⅲ效降膜蒸发器产生的二次汽，而二次汽冷凝后的冷凝水则进入冷凝液槽，在Ⅳ效降膜蒸发器产生的二次汽进入表面冷凝器，用循环水进行冷却。
32%碱液通过Ⅳ效降膜蒸凝二次汽，惰性气体和不凝气被水环式的真空泵抽走，从而保证系统有足够和稳定的真空度。
从Ⅳ效降膜蒸发器出来的碱液经碱液泵送经并列运行的四台碱预热器后进入Ⅲ效降膜蒸发器。
浓度在34%—36%的碱液部分通过50%碱预热器与50%碱液进行换热，一方面将34%—36%的碱液由60℃—70℃预热至90℃—100℃，另一方面将成品50%碱液由110℃左右冷却至75℃。
另一部分碱液与蒸汽冷凝水换热，同样也是预热碱液，碱液同样由60℃—70℃预热至90℃—100℃，生蒸汽冷凝液、I效冷凝液由110℃左右冷却至72℃，Ⅱ效冷凝液由100℃左右冷却至72℃，其中，Ⅳ效降膜蒸发器的操作压力范围为-0.088MPa.G—-0.092MPa.G。
浓度在34%—36%左右的碱液进入Ⅲ效降膜蒸发器可被浓缩至38%—40%，其加热的热源为Ⅱ效降膜蒸发器产生的二次汽，从Ⅲ效降膜蒸发器出来的浓度在38%—40%的碱液经碱液泵送经并列运行的三台碱预热器后进入Ⅱ效降膜蒸发器。
浓度在38%—40%的碱液部分通过50%碱预热器与50%碱液进行换热，一方面将浓度在38%—40%的碱液由90℃左右预热至120℃—130℃，另一方面将成品50%碱液由140℃—150℃冷却至90℃—100℃。
另一部分浓度在38%—40%的碱液与蒸汽冷凝水换热，同样也是预热碱液，浓度在38%—40%左右的碱液由90℃左右预热至120℃—130℃，生蒸汽冷凝液、I效冷凝液由140℃—150℃冷却至110℃—120℃，其中，Ⅲ效降膜蒸发器的操作压力范围为-0.075MPa.G—-0.07MPa.G。
浓度在38%—40%左右的碱液进入Ⅱ效降膜蒸发器可被浓缩至43%—45%，其加热的热源为I效降膜蒸发器产生的二次汽，从Ⅱ效降膜蒸发器出来的浓度在43%—45%的碱液经碱液泵送经并列运行的两台碱预热器后进入I效降膜蒸发器。
浓度在43%—45%的碱液部分通过50%碱预热器与50%碱液进行换热，一方面将浓度在43%—45%的碱液由130℃—140℃预热至170℃—180℃，另一方面将成品50%碱液由190℃—180℃冷却至140℃—150℃。
另一部分浓度在43%—45%的碱液与蒸汽冷凝水换热，同样也是预热碱液，浓度在43%—45%的碱液由130℃—140℃预热至170℃—180℃，生蒸汽冷凝液由198℃冷却至140℃—150℃，其中，Ⅱ效降膜蒸发器的操作压力范围为-0.01MPa.G—0.01MPa.G。
浓度在43%—45%的碱液进入I效降膜蒸发器可被浓缩至50%碱液，其加热的热源为1.3MPa.G—1.5MPa.G的生蒸汽，从I效降膜蒸发器出来的50%碱液经过43%—45%的碱液预热器换热后依次经碱液泵送经38%—40%碱液预热器、34%—36%碱液预热器后冷却至75℃，再通过成品碱冷却器用循环水冷却到45℃送至罐区，I效降膜蒸发器的操作压力范围为0.2 MPa.G—0.3MPa.G。
从Ⅰ效降膜蒸发器、Ⅱ效降膜蒸发器、Ⅲ效降膜蒸发器和表面冷凝器来的工艺冷凝液均收集在冷凝液槽，温度大约72℃，经冷凝液泵送出用作生产水的补充水。
工艺对比1、顺流、逆流蒸发首先在流向方面，采用逆流蒸发流程可以更充分地利用蒸汽的热量，增加各效的温差，从而提高蒸汽的热利用率。
另外，由于烧碱与蒸汽逆向流动，提高了传热系数，以减少设备传热面积和汽耗，从而降低投资。
其次在设备的要求上，顺流蒸发所需的设备条件、材料的要求也比逆流蒸发更加严格，逆流的操作费用也要低于顺流的操作费用。
2、蒸发效数在蒸发效数的选择方面，采用多效蒸发流程可以减少加热蒸汽的耗量。
单靠增加效数来节约汽耗，虽是一个较简便的途径，但是过多增加效数反而会造成降低有效温差，使生产能力降低，另外也会使设备投资增加。
当设备在规定的折旧年限内其投资大于增加一效所节约的蒸汽费用时，则不能再增加效数。
根据实际生产经验和国外蒸发技术的发展状况，通常可依据日产量来加以选择，目前市面上蒸发的效数分为双效蒸发、三效蒸发，尽可能地充分利用蒸汽，可以减少汽耗的浪费。
3、四效蒸发工艺与其他效数的各项对比通过工艺计算可得：采用四效逆流降膜蒸发工艺生产1吨NaOH（100%）消耗蒸汽410kg。
采用三效逆流降膜蒸发工艺生产1吨NaOH（100%）消耗蒸汽510kg。
采用二效逆流降膜蒸发工艺生产1吨NaOH（100%）消耗蒸汽710kg。
以年产45万吨/年NaOH（100%）项目为例，标煤单价2000元/吨，每吨蒸汽折标煤系数0.0914，每吨标煤换算二氧化碳2.62吨，进行计算：四效工艺对比三效工艺，每年能耗（标煤）节约：0.1×450000×0.0914=4113t四效工艺对比三效工艺，每年能耗（标煤）节约：0.3×450000×0.0914=12339t四效工艺对比三效工艺，每年经济成本节约：4113×2000=822.6万元四效工艺对比三效工艺，每年经济成本节约：12339×2000=2467.8万元四效工艺对比三效工艺，每年减少碳排放：45000×0.0914×2.62≈10776t四效工艺对比三效工艺，每年减少碳排放：135000×0.0914×2.62≈32328 t具体数据如下图所示：综上所述，四效逆流降膜蒸发工艺与传统的三效、二效逆流降膜蒸发工艺相比，能显著的降低装置生产的能耗水平，带来可观的经济效益。
四效逆流降膜蒸发工艺是“节能降碳”技术改造新工艺，节能效果明显，经济效益可观。
传统烧碱企业在机遇与挑战并存的形势下，需要将“节能降碳”作为企业发展的核心目标，逐步优化烧碱蒸发工艺，不断更新升级相关技术，为烧碱行业高质量、可持续、绿色化发展注入源源不断的动力。
文章综合：氯碱智库、重庆博张机电