浅谈影响蒸馏塔运行周期的因素

2012-12-23孙秋菊

纯碱工业 2012年6期

关键词：结疤砂子筛板

孙秋菊

（唐山三友化工股份公司，河北唐山 063305）

浅谈影响蒸馏塔运行周期的因素

孙秋菊

（唐山三友化工股份公司，河北唐山 063305）

分析了母液SO2－4的浓度、灰乳质量以及蒸馏塔本身操作对蒸馏塔运行周期的影响，同时也分析了蒸馏塔内部结构的影响。

蒸馏塔；运行周期；影响因素；硫酸根；设备结构

蒸馏塔是氨碱法生产纯碱的关键设备之一，它的长期、平稳运行不仅有利于整个生产系统的稳定，而且对于企业生产节能降耗也起着至关重要的作用。但在实际生产中由于蒸馏塔内特殊的作业环境，致使蒸馏工序设备、管线内产生大量结疤物质，影响着蒸馏塔的运行周期。笔者结合理论和工作实践对影响蒸馏塔运行周期的一些因素展开讨论。

1 母液中SO对蒸馏塔运行的影响

表1为我单位2＃蒸馏塔运行38天后预灰桶中部结疤分析数据：

表1 预灰桶中部结疤成分分析

探究蒸馏塔及预灰桶生成CaSO4结疤的根源，是精盐水中夹带的SO最终与石灰乳中的Ca2＋发生反应生成CaSO4，即：

而Ca2＋是分解固定氨（NH4Cl）所需的灰乳带入的，因此Ca2＋无法避免。故精盐水中SO浓度越高，在预灰桶中生产CaSO4的副反应越剧烈，在预灰桶及蒸馏塔中CaSO4结疤也越厚，蒸馏塔的运行周期也越短。因此精盐水中的SO含量越低越好。

2 灰乳质量对蒸馏塔运行周期的影响

2.1 石灰石原料质量的影响

石灰乳中有一定量的砂子，会在预灰桶、蒸馏塔内与CaSO4、CaCO3一起形成结疤并不断沉积，尤其在操作波动和开停塔时结疤更严重，导致塔后期蒸馏塔及预灰桶流体通道堵塞。

选用CaCO3含量高的石灰石，减少灰乳中砂子含量，从而降低砂液管堵塞机率。

2.2 石灰乳的影响

石灰消化是放热反应，灰乳越稀其温度越低，蒸馏用量越大，这样易造成蒸馏塔内温差及操作波动大，易引起塔壁疤片脱落，造成堵塔。

加强石灰窑的优化操作，不生烧、过烧。灰乳浓度控制在155～165tt之间，严禁大波动。用液体磨磨细灰乳，有利于提高灰乳中活性CaO，在石灰工序用旋液分砂器除砂，在调和液进入蒸馏塔前设置沉砂分离器。

3 蒸馏塔的操作

3.1 物料流速的影响

蒸馏塔保持适当负荷（筛板塔一般蒸量在220 m3／h、笠帽塔一般蒸量在170m3／h左右为宜），塔内气、液流速加大，鼓泡、翻腾相对加剧，使调和液夹带的砂子对塔壁、菌帽起到一定的冲刷作用，类似防腐的打砂，可以减少塔壁、菌帽的结疤。而且气、液流速增大还可以减少砂子在塔板死角的沉积，同时保持适当蒸量也可避免筛板塔出现偏流或气液夹带现象。

3.2 蒸馏量波动的影响

在蒸馏塔的运行中切忌频繁、大幅的加减蒸量，这会造成气液波动大，易引起疤块脱落，砂层倒塌。如果生产波动大，需要大幅度的减少蒸量时，可适当将淡液串入母液中。一方面将母液稀释，使蒸馏塔保持较大负荷；另一方面淡液串入母液可提高母液中CO2含量，Ca（OH）2反应形成CaCO3沉淀，有利于消除预灰桶内CaSO4的过饱和度，减缓结疤。少量的调节蒸量时，尽量用新开的塔，后期的塔气、液通道变窄易堵，应尽量减少波动。特别注意砂液管堵塞不要用凉水冲，要用热的废淡液处理。因凉水进塔温差大，易引起疤片脱落，而且处理通后因为砂液中砂子及碎疤块含量较高，暂不要进塔，避免气液通道堵塞速度加剧。

3.3 过剩灰浓度的影响

如果过剩灰浓度控制太高，一方面进入蒸馏塔内的砂子含量增加，另一方面流经塔内的液体粘度增大，会加剧塔内结疤及砂子的沉降，减少塔的运行时间。因此在废液含氨允许的条件下，过剩灰浓度越小越好，应控制在1.0tt左右。

3.4 预热母液温度的影响

理论上讲，蒸馏塔中CaSO4结疤的存在取决于生产CaSO4的反应温度。理论上讲，反应温度高于93℃时生成CaSO4·0.5H2O，低于93℃时生成CaSO4·2H2O。93℃时CaSO4·0.5H2O转变成CaSO4·2H2O，这转变过程中CaSO4表面活化能大，容易在塔壁结垢。为了既保证蒸馏效率又能减轻结疤，可将预热母液温度控制在95～96℃。但实际生产操作中，各企业往往为了降低能源消耗，在不增加硫酸钙水合物的情况下，适当降低预热母液的温度，从而减少蒸汽用量。

4 预灰桶中加入浓缩的废液

蒸馏废液中含有大量CaCl2，将其加到预灰桶中对CaSO4过饱和度的消除、促进其沉淀的生产有利。其原理是同离子效应，对反应Ca2＋＋SO→ CaSO4↓而言，反应得以向右进行的唯一条件是〔Ca2＋〕〔SO〕的离子积要大于CaSO4的溶度积。因为蒸馏母液中SO离子浓度是一定的，要提高其离子积，只有通过提高Ca2＋离子的浓度来实现。因此大量Ca2＋离子加入，对消除CaSO4的过饱和度、促进CaSO4沉淀显然是十分有利的，从而减轻塔下结疤，延长蒸馏塔的运行周期。

5 设备结构的影响

在现实生产中，蒸馏塔的特有结构决定了蒸馏塔在运行过程中可能出现的问题。这些问题对蒸馏塔运行周期在一定程度上构成了影响。

5.1 预灰桶的影响

对于筛板式蒸馏塔，由于蒸汽由主蒸馏段首先进预灰桶，然后进预热段，如果蒸馏塔的负荷过大，预灰桶出气就会将部分液相中的灰乳夹带而出，在预热段进气帽子附近形成悬挂物，当其大幅脱落时，就常常堵塞预热段的出液通道，造成蒸馏塔的运行周期缩短。因此，行之有效的办法是将预热母液出口与预热段进气口管口方位错开45°角，即使疤块脱落也不会堵塞预热母液流道。我公司首先在3＃蒸馏塔上进行了改造，效果非常明显。