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成均匀完整的液膜向下流动，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。
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，氢氧化钠在水中以Na"和OH~的形式存在。对于复杂的电解质系统,可以使用AspenPlus软件的ElectrolyteWizard（电解质智能工具)定义各种存在的组分。
2.2.2物性方法的选择
物性方法是AspenPlus用来计算热力学性质和传递性质的基础，恰当的物性方法对模拟的准确性和可靠性具有至关重要的作用。烧碱溶液属于无机电解质体系，选择ELECNRTL物性方法。
2.3总体模型的建立
蒸发器的换热计算采用换热器加热流的方式，该方式不涉及蒸发器的具体结构，模型简单，计算速度快，能够满足物料和能量平衡计算的需要。如果须进行蒸发器详细设计或对已知结构的蒸发器进行校验,则须在换热器设置中选用shellandtube模型,输入详细的结构参数。在蒸发类型中,AspenPlus提供了降膜吸收的选项，可以进行很好的模拟。
另外，本模型中用于热量回收的中间换热器采用规定换热面积和总传热系数的简捷模型计算，由于不同负荷时换热器总传热系数有所变化，因此计算结果与实际生产中所回收的热量存在微小的偏差。I效、Ⅱ效、Ⅲ效蒸发器模型相同，将图2中的单元模型组合，并按照蒸发流程搭配换热器和输送泵模块，即可得到装置的全局模型。模拟的主要工艺参数如下：
生蒸汽压力，740kPa（绝压）；进料碱液质量分数,32%；进料流量，62t/h;I效操作压力，5.4kPa（绝压）；Ⅱ闪蒸罐效操作压力，28.5kPa（绝压）；Ⅲ效操作压力,146.6kPa(绝压);出口产品质量分数,50.5%。
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