筛板塔在真空蒸氨中的应用与优化.pdf
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1、经 验 交 流筛板塔在真空蒸氨中的应用与优化张远方(广东南方碱业股份有限公司,广东 广州 5 1 0 7 6 0)摘要:介绍了氨碱法真空蒸氨系统的主要工艺流程,并对筛板塔和泡罩塔的蒸氨运行效果进行了对比和讨论。分析探讨了筛板塔存在的问题,并从筛板塔结构、操作、物料状态三个方面提出了相应的优化方案。关键词:氨碱法;真空蒸氨系统;筛板塔;泡罩塔;优化方案中图分类号:T Q 1 1 4.1 5 文献标识码:B 文章编号:1 0 0 5-8 3 7 0(2 0 2 3)0 3-2 5-0 4 广东南方碱业股份有限公司在挖潜改造中,提升产能达到每年6 0万t纯碱。新增一套筛板塔真空蒸氨系统,工艺流程如图
2、1所示。与原有泡罩塔真空蒸氨系统相比,主要区别在于所用蒸氨塔内部结构、形式不同,工艺流程、其它设备与泡罩塔真空蒸氨系统基本一致。图1 蒸氨工艺流程图1 流程简介来自滤过岗位的母液进入氨冷凝器与来自加热器的热气体进行换热后,再进入加热器被蒸氨塔上升的热气体进一步加热,蒸出C O2和部分游离氨后,进入预灰桶上部与石灰车间来的石灰乳进行反应,使母液中的固定铵变成游离氨。调和液从预灰桶下部利用液位差压入蒸氨塔上部,预灰桶底部砂液用砂泵也送到蒸氨塔上部,与塔底进入的低压蒸汽进行热量、质量传递,蒸出NH3。蒸馏废液从塔底出来先后进入第一闪发器和第二闪发器,经闪发回收蒸汽后,用废液泵送至石灰车间净化工序。一
3、闪蒸汽回到蒸馏塔上部,二闪蒸汽去淡液蒸馏塔。由蒸氨塔和预灰桶上部蒸出的NH3和H2O蒸汽,都进入加热器,从加热器出来的NH3、C O2和H2O蒸汽先后进入氨冷凝器和氨冷却器,在氨冷却器中用循环水进行冷却,冷却至所需温度后进入吸氨塔。氨冷凝器中产生的冷凝液送至淡液蒸馏塔,蒸馏回收其中的NH3和C O2。2 筛板塔的优缺点2.1 筛板塔与泡罩塔的运行效果对比新增筛板塔真空蒸氨系统投入使用以来,与旧蒸氨系统的泡罩塔共同运行,对新旧蒸氨系统的运行效果和主要工艺技术指标进行对比,见表1。522 0 2 3年第3期 张远方:筛板塔在真空蒸氨中的应用与优化表1 筛板塔与泡罩塔的主要工艺技术指标比较泡罩蒸氨塔
4、筛板蒸氨塔直径,m3.53.5生产能力,t/(m2h)1.9 32.6 43.0 03.6 9母液蒸量,m3/(m2h)1 1.41 5.61 7.72 1.8蒸汽消耗,t/t1.3 11.3 90.9 91.0 5灰乳消耗,m3/t2.52.62.42.5废液含NH3,t t0.0 30.1 20.0 30.1 2废液C a O,t t1.52.51.83.0塔顶出气温度,7 27 56 76 9塔底温度,9 6.89 9.59 7.91 0 0.1塔顶塔底压力差,k P a371 62 0 注:灰乳C a O浓度1 5 01 6 0 t t,按理论计算灰乳消耗应为2.3 62.5 2 m3
5、/t,未考虑C O32-和S O42-的影响,实际灰乳消耗大于理论值。2.2 筛板塔的优缺点分析由表1可以看出,与泡罩塔相比,筛板塔具有以下优点:生产能力大。以平均生产能力计,筛板塔的生产能力超过泡罩塔约3+3.6 92-1.9 3+2.6 42 /1.9 3+2.6 42 1 0 0%=4 6.4%。在废液含NH3值相同的情况下,蒸汽消耗远远低于泡罩塔,降低的比例约为1.3 1+1.3 92-0.9 9+1.0 52 /1.3 1+1.3 92 =2 4.4%。除此之外,筛板塔还具有造价低、容易清理等优点。筛板塔的缺点在于:容易结疤堵塞,运行周期短,运行过程中波动较大,工艺指标不稳定。自投料
6、以来停车检修多次,初始投料试车时,经常是作业几天就停车清扫、检修,目前最长运行周期仅6 0天,常规运行天数约为2 0天左右,与泡罩塔最长达1 5 0天的运行周期相比差距甚大;灰乳消耗高,比泡罩塔高约0.1 m3/t;塔顶塔底压差大,阻力降高于泡罩塔;操作弹性小,超出负荷范围(1 8 02 1 0 m3/h)操作不稳定,之前母液蒸量仅能维持约1 7 01 8 0 m3/h。3 筛板塔的优化及效果3.1 筛板塔存在问题的分析蒸馏塔的良好操作状态是由蒸馏段的塔底压力多少来决定,也就相应决定了整个蒸馏系统的气、液相的温度指标,而筛板塔塔压的变化与入塔的蒸汽加减极为敏感。其存在的主要问题是容易结疤堵塞、
7、运行周期短、波动大、灰乳消耗高、阻力降大,而这些问题相互之间是有关联的。一方面,因为阻力降大,蒸馏塔下部压力高,导致温度高,容易析出结疤物C a S O41/2 H2O,堵塞气液通道,结疤堵塞使阻力降进一步增大,形成恶性循环,严重时造成雾沫夹带、液泛等现象,使工艺指标波动大,甚至出现“突然死亡”的情况,运行周期短。另一方面,阻力降大,阻碍了塔底部低压蒸汽的通入,使加气量不足,蒸馏塔出气温度低,导致从加热器出来的预热母液温度也低(7 98 1),其中的C O2和游离NH3难以分解蒸出完全(通过筛板塔与泡罩塔的预热母液分析结果可以反映出来,见表2),这些残余的C O2进入预灰桶与石灰乳反应,生成C
8、 a C O3,使灰乳消耗增大,并加重预灰桶的结疤,进而影响蒸氨塔的运行。当蒸馏塔顶部发生气顶现象时,会将部分调和液以液沫形式带入加热器中,因为预热母液中残余的C O2较多,与调和液带上的C a2+离子反应生成结疤,导致集液盘和加热器的堵塞。通过集液盘的疤块分析结果(见表3),也验证了以上结论。表2 筛板塔和泡罩塔的预热母液成分对比蒸氨塔类型C NH3,t tF NH3,t tT C l,t tC O2,t t筛板塔6 13 38 96.6 5泡罩塔6 2.82 28 91.6 2表3 筛板塔和泡罩塔的母液导流盘疤块成分对比成分C a S O42 H2OC a S O4C a C O3C a
9、ON a C lM g2+酸不溶物、铁铝氧化物泡罩塔疤块成分,%2 9.3 61 0.6 84 8.2 80.3 15.30.4 50.7 4筛板塔疤块成分,%06 6.2 22 1.3 101.5 662纯 碱 工 业 由上述分析可知,问题的根本原因在于筛板塔阻力降大,而阻力降与筛板塔的结构、操作、物料状态等有关,因此筛板塔的优化也应从这些方面入手。3.2 优化改造实施3.2.1 筛板塔结构方面在保证高通量、高分离效率、低消耗的前提下,减小阻力降、减轻结疤影响、保证气液通道的流畅,是对筛板塔结构的主要要求。3.2.1.1 液体通道优化改造液体通道方面,在以下几处尚有优化的余地:1)适当提高降
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