涂進兵

(新疆化工集團 哈密堿業(yè)有限責任公司 設(shè)備動力部,新疆 哈密 839001)

淡液蒸餾塔運行情況分析

涂進兵

(新疆化工集團 哈密堿業(yè)有限責任公司 設(shè)備動力部,新疆 哈密 839001)

針對淡液蒸餾塔在運行過程中出現(xiàn)的問題,進行計算分析,并采取了一系列改進措施,取得明顯效果,確保了淡液蒸餾塔的長周期穩(wěn)定運行。

淡液蒸餾塔;填料

我公司于1993年投用的淡液蒸餾系統(tǒng),由于工藝本身存在的一些缺陷,使得該系統(tǒng)不能正常連續(xù)運行,工藝指標難以完成;另外開淡液塔后蒸汽消耗增加,再加上當時純堿產(chǎn)量低,原蒸餾塔能力富余,淡液蒸餾的優(yōu)勢不突出,因此為降低各項消耗,該套設(shè)備就一直閑置下來。后來隨著20萬t/a改擴建項目的實施完成,蒸餾塔能力明顯不足,為了緩解原蒸餾塔的壓力,2008年公司決定在原淡液塔基礎(chǔ)上新安裝1臺直徑為φ1.8 m的填料式淡液蒸餾塔(以下簡稱淡液塔),該塔可以滿足30萬t/a純堿產(chǎn)量產(chǎn)生的冷凝液。新淡液塔在試車運行過程中出現(xiàn)了很多問題,我們經(jīng)過多次計算分析總結(jié),改造了部分設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝管線,最終解決了淡液塔不能長周期穩(wěn)定運行的問題。

1 淡液蒸餾系統(tǒng)工藝流程

煅燒車間爐氣冷卻塔的冷凝液,用泵輸送到淡液塔底部的冷凝液貯槽內(nèi);氨氣冷卻器的冷凝液自流入冷凝液貯槽,貯槽內(nèi)的淡液經(jīng)泵打入淡液塔頂部,在塔內(nèi)經(jīng)液體分布器均勻淋灑到填料上,與自下而上的蒸汽逆流接觸進行換熱、傳質(zhì)。液體經(jīng)過10 m的填料后,從淡液塔底部自流入廢淡液桶,廢淡液經(jīng)泵打入石灰車間化灰機作為化灰用水。從低壓汽管網(wǎng)來的低壓汽進入淡液塔底部,自下而上進行換熱、傳質(zhì)。蒸出的NH3、CO2、H2O混合氣從頂部引入蒸餾塔出氣總管,與蒸氨來氣一并經(jīng)過波紋管換熱器,降溫合格后進入吸收塔。

2 淡液塔運行過程中出現(xiàn)的問題

淡液塔在試車運行中主要表現(xiàn)為塔底壓力高,頂部壓力小,出液不暢,汽上行困難,液下行不暢,塔內(nèi)液位高,內(nèi)置的3層聚丙烯鮑爾環(huán)填料在塔內(nèi)劇烈翻騰,使得塔壓波動大,防腐層剝落,廢淡液變色,廢淡液含氨高,蒸量加不起來,工藝指標嚴重超標,使塔的操作工況嚴重惡化。

3 不正?，F(xiàn)象原因分析及改進措施

淡液塔裝入的是φ50×50的聚丙烯鮑爾環(huán)填料,分3段,共有16 m。因我公司其它填料塔裝入的是φ75×75和φ100×100的填料,均運行正常,所以首先懷疑淡液塔底部壓力高是因為填料規(guī)格不符合設(shè)計要求造成了阻力降增大所致。但經(jīng)過計算,情況并非如此。

淡液塔打開人孔蓋后發(fā)現(xiàn),淡液塔進氣帽下部漏下許多填料堵塞了出液口。但檢查發(fā)現(xiàn)支撐填料箅子的鋼板間距比填料尺寸小很多,符合設(shè)計要求。我們分析為填料質(zhì)量不過關(guān),塔內(nèi)操作溫度超過100℃時,填料受熱變軟,造成漏填料的現(xiàn)象。根據(jù)這種情況,我們把支撐填料箅子的鋼板的間距進一步縮小,并在下層填料底部裝入2 m高的不銹鋼填料。在距離出液口350 mm處增設(shè)一長1 000 mm高400 mm的方形擋板,以阻止蒸汽、填料或臟物對出液口的影響。另外拆卸出液管線并疏通了所有管道。開啟淡液塔后,雖然底部壓力有所減低,但與正常的操作條件還偏離很多,生產(chǎn)能力與設(shè)計不符,工藝指標沒有得到改善。我們又對出液管“∪”形封和填料高度進行核算。原出液管上“∪”形高1.2 m,上下“∪”形總高3 m,我廠淡液塔采用壓力蒸餾,底部壓力在12 kPa～20 kPa(表壓)之間,所以原“∪”形封是可以達到阻汽排液的作用。咨詢相關(guān)專家后,答復(fù)為理論計算有時與實際情況不符,為了使積砂或臟物更容易隨液帶出,“∪”形總高不必太高,淡液塔底部液位也不必控制過高,所以上下“∪”形封高度均可以降低。為了最大限度的減少系統(tǒng)阻力,我們把上“∪”形高降低到500 mm,下“∪”型降為1.8 m,并且把出液管線的直徑由原來的φ100 mm更換為φ125 mm,出液管線流程也改為從上“∪”形直接聯(lián)接到廢淡液桶,比原來的管線流程減少了2個彎頭。鮑爾環(huán)填料高度原為16 m,經(jīng)過計算,10 m的填料即可滿足冷凝液中NH3和CO2的驅(qū)凈率,我們把上段填料高度降為2.5 m,中段填料降為3.8 m,下段填料降為3.5 m。經(jīng)過一系列的技術(shù)改造后,淡液塔再開起來,低部壓力降為15 kPa左右,填料沒有異常響動,工藝指標全部在合理范圍內(nèi),淡液處理能力提高到30 m3/h,達到了設(shè)計能力。

4 結(jié)語與建議

1)從近1年來的運行情況看,這次改造是成功的。淡液塔經(jīng)過改進優(yōu)化了塔的操作工況,平穩(wěn)運行至今,大大緩解了母液蒸餾系統(tǒng)的壓力,促進了生產(chǎn)的穩(wěn)定和石灰石消耗的降低。

2)現(xiàn)淡液塔出氣與蒸餾塔出氣匯合后進入氨氣冷卻器冷卻,由于出氣壓力不同,因而互相制約,彼此干擾,出氣不均,對兩塔的操作都不利。今后若有可能,淡液塔可另設(shè)一臺冷卻器,出氣單獨冷卻后直接去吸收塔,這樣可最大限度的做到互不干擾,也保證了淡液塔頂?shù)呢搲籂顟B(tài),有助于提高淡液塔的生產(chǎn)能力。

3)為了節(jié)約蒸汽,降低消耗,建議把母液蒸餾塔廢液閃發(fā)蒸汽引入淡液蒸餾塔底部用于淡液蒸餾,廢液閃發(fā)汽壓力30 kPa(表壓)理論上是可行的。

4)廢淡液除了送往化灰機以外,大部分排入地溝,廢淡液不能正常回收利用,造成很大的浪費。可以增加1臺板式換熱器,廢淡液降低溫度合格以后可替代軟水作濾過凈氨洗水之用。

[1] 陳敏恒,等.化工原理[M].(第二版)北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000

TQ 114.16;TQ 028.13

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1005-8370(2011)03-40-02

2011-02-17