純堿生產中節(jié)能蒸餾系統(tǒng)改造設計

趙會聰 劉忠華 王歡 虞紅梅 楊亞雄（唐山三友化工股份有限公司純堿分公司，河北 唐山 063305）

純堿生產中節(jié)能蒸餾系統(tǒng)改造設計

趙會聰 劉忠華 王歡 虞紅梅 楊亞雄（唐山三友化工股份有限公司純堿分公司，河北 唐山 063305）

本文主要講述純堿生產中節(jié)能蒸餾系統(tǒng)改造時，設計方面考慮的一些關鍵問題。

母液；調和液；廢液；閃發(fā)；游離氨

根據公司生產需求，對原節(jié)能蒸餾系統(tǒng)（母液濃縮干法蒸餾系統(tǒng)）進行改造。將母液多效蒸發(fā)工序改為濃海水蒸發(fā)，達到節(jié)約原鹽降低成本的目的。節(jié)能蒸餾系統(tǒng)母液濃度降低后，要求提高母液處理量，這就要求對現(xiàn)有設備及工藝進行改造。

1 工藝流程改造

1.1 原工藝流程簡述

濾過工序產生的冷母液經預熱，進入揮氨塔蒸發(fā)游離氨，之后進入多效蒸發(fā)工序利用廢熱蒸汽將母液蒸發(fā)濃縮，與來自磨灰工序的干灰在預灰桶內制成調和液，進入固定銨蒸餾塔進行蒸餾。蒸餾出的氨氣進入原有吸氨系統(tǒng)，蒸餾產生的濃廢液送氯化鈣工序。

1.2 改造后工藝流程

冷母液經預熱在揮氨塔中揮發(fā)游離氨后，進入預熱母液儲桶，再由預熱母液泵打入預灰桶，與磨灰工序來的干灰在預灰桶內混合，制成調和液，自流進入固定銨蒸餾塔蒸氨，預灰桶和蒸餾塔出氣做揮氨塔的熱源后并入原有氨氣吸收系統(tǒng)。固定銨蒸餾塔蒸出的廢液自流進入第一閃發(fā)器，閃發(fā)出的蒸汽經熱泵回收，用作蒸餾塔熱源，廢液從第一閃發(fā)器自流進入第二閃發(fā)器，閃發(fā)出的蒸汽用于高真空蒸餾系統(tǒng)，第二閃發(fā)器排出的廢液送氯化鈣工序制備氯化鈣。

2 設備改造

2.1 蒸餾塔的改造

本次設計需要提高蒸餾塔的生產能力，原設計生產能力100m3/h，現(xiàn)需要處理大約150m3/h的冷母液。因為是現(xiàn)有設備改造，塔高、塔徑塔、板數不做改動，首先采用比較簡便的方法，只對塔板進行改造。孔徑由原來的φ95改為φ90，孔數由原來的148個增加到208個，各層篩板開孔率由目前21.4%增加到26.97%。減小開孔孔徑，增大開孔數量，提高總開孔率，增大氣液接觸面積，降低氣體阻力，以提高蒸餾塔生產能力。

2.2 揮氨塔的改造

揮氨塔是填料塔，主要目的是蒸出母液中的游離氨。填料由規(guī)整填料改為聚丙烯鮑爾環(huán)亂堆填料。聚丙烯鮑爾環(huán)填料壓降小，通量大，鮑爾環(huán)上的兩排窗孔交錯排列，氣體流動通暢，避免了液體嚴重的溝流及壁流現(xiàn)象，有利于提高揮氨塔的處理能力。

因在原系統(tǒng)內部進行改造，將揮氨塔下端裙座空圈改造為預熱母液儲桶，有利于節(jié)省有限空間位置。預熱母液從揮氨塔進入預熱母液儲桶，使生產系統(tǒng)操作維持穩(wěn)定。

2.3 閃發(fā)器的改造

原有的第一閃發(fā)器和第二閃發(fā)器的處理能力已不能滿足現(xiàn)狀要求，公司決定拆除原第一閃發(fā)器，將第二閃發(fā)器用作改造后的第一閃發(fā)器，新增加一臺處理能力足夠的第二閃發(fā)器。

以前蒸餾系統(tǒng)的閃發(fā)器進液口都是為切向向斜上方進液，目的是使液體形成較大的表面積，有利于閃發(fā)蒸汽。但是由于廢液中含泥砂等固體顆粒，對設備沖刷腐蝕較為嚴重，導致設備筒體維修頻繁，檢修費用增加，也影響生產穩(wěn)定。為了解決這一問題，本次設計對進液方式進行改造。改切向進液為水平進液，考慮到閃發(fā)效果，需要增大閃發(fā)面積，因此對設備內部進行改造。在設備內部增加豐字型溢流槽，并在溢流堰上設置成鋸齒，溢流槽底板上開小孔，防止泥砂聚集。廢液水平進入第二閃發(fā)器，之后直接進入溢流槽，大部分液體溢流而下，少量液體夾帶著泥砂從底部小孔流出，增大了閃發(fā)面積，提高了閃發(fā)效率，減少設備磨損及檢修費用。

3 設備安裝高度

固定銨蒸餾塔、第一閃發(fā)器、第二閃發(fā)器之間廢液自流，整個系統(tǒng)處于負壓狀態(tài)，與原有系統(tǒng)聯(lián)系密切，適當的安裝高度是整個流程能夠順利運行的關鍵。

固定銨蒸餾塔低壓18-35kpa，第一閃發(fā)器頂壓-15～-35kpa，第二閃發(fā)器頂壓-54kpa，利用壓力平衡可計算：蒸餾塔至第一閃發(fā)器和第一閃發(fā)器至第二閃發(fā)器的液封高度、第一閃發(fā)器和第二閃發(fā)器進液口高度。通過這些計算，再根據現(xiàn)有蒸餾塔的安裝高度，可確定第一閃發(fā)器、第二閃發(fā)器的安裝高度。

廢液直接從第二閃發(fā)器進入廢液泵，中間沒有緩沖桶，這對泵的汽蝕余量及、第二閃發(fā)器與廢液泵之間的安裝高度有較高的要求，要經過計算確定廢液泵能穩(wěn)定運行。關于沒有設置緩沖桶，是因為廢液溫度在80-90℃，如果進入緩沖桶，桶頂會不停冒出蒸汽，而且當液位控制不當時，會發(fā)生溢流現(xiàn)象，高溫液體溢流存在安全隱患。

影響生產的特殊情況必須考慮，如第二閃發(fā)器出液故障，排液出現(xiàn)問題，液位會瞬間上升，來不及做任何操作處理，此時的保護措施為第二閃發(fā)器設備出氣口，要高出故障時最高能達到的液位高度并有安全余量，防止液體進入出氣體系統(tǒng)造成生產事故，要保證整套系統(tǒng)改造后的安全性。這些都要經過計算獲得可靠數據。

4 結語

（1）固定銨蒸餾塔的改造受到現(xiàn)有條件制約，塔高、塔徑塔、板數未做改動，對處理能力有一定影響。

（2）改造后的節(jié)能蒸餾系統(tǒng)并入原系統(tǒng)后能夠穩(wěn)定運行。

[1]姚玉英 化工原理，天津科學技術出版社，1999.

[2]大連化工研究設計院，純堿工藝[M]，化學工藝出版社，2003.