浮上桶运行中的问题及改进

袁红林，张天国

（新疆华泰重化工有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830019）

在离子膜制碱工艺中，一次盐水的质量直接影响产品质量及离子膜的使用寿命，因而，要确保一次盐水质量稳定，工艺指标合乎要求。在实际生产中，浮上桶出现的一系列问题阻碍生产的安全平稳运行，尤其在浮上桶长时间运行过程中，中心桶结盐泥较多而无法清理，甚至结的盐泥过多导致浮上桶坍塌。为此，新疆华泰重化工公司进行了改进,有效地解决了因浮上桶中心桶内部结泥过多造成压垮支撑的问题，使装置稳定、高效运行。

1 浮上澄清原理及工艺

浮上澄清的原理是使空气溶解在经过除Ca2+Mg2+的粗盐水里，然后将加压的粗盐水突然减压，致使溶解在盐水中的空气形成微小的气泡释放出来，并在絮凝剂的作用下与热水中的杂质颗粒附着在一起。附着气泡的杂质颗粒的假比重降低很大，在盐水中所受的浮力能克服其本身的重力和液体摩擦力，以一定的速度向上浮起，从上部排出，少量的盐泥则沉积于桶底，从底部排出[1]。

总的来说，加压浮上法澄清的效果，主要取决于杂质颗粒同气泡的附着情况，而气泡与颗粒的附着情况是由精制反应、加压溶解、减压释放和附着凝聚4个阶段来决定。同时，定时排泥也是影响效果的重要因素。

（1）精制反应。Ca2+和Mg2+是盐水中的主要杂质，通过和烧碱、纯碱进行反应生成沉淀而达到去除的目的，精制反应须在盐水进入浮上桶之前完成，若在盐水进入浮上桶以后，还继续发生该反应，势必降低生产能力。要使精制反应完全，需满足以下2个条件：盐水应有适当过量的烧碱和纯碱，一般，NaOH过量 0.2～0.5 g/L，Na2CO3过量 0.3～0.8 g/L；应有充分反应时间和温度，反应时间为30 min以上，反应温度为45℃以上[2]。

（2）加压溶解。空气在盐水中的溶解度较低，在0.35 MPa时，仅为5 L/m3左右，因而必须使空气充分溶解，因此，要求气液相有足够大的接触面。在加压溶气罐设计有盐水喷射器，盐水以5～15 m/s的速度通过喷射器，吹入后的的空气被高速盐水流高度粉碎，从而获得较小的气泡直径和较大的接触时间。

（3）减压释放。把溶于盐水中的空气在盐水离开加压溶气罐前全部释放出来，否则，盐水离开加压溶气罐折流向下，因受静压力越来越大，气泡就越难释放，这样，除浪费这部分空气外，还影响了澄清效果。经减压后的浑盐水中的空气，以气泡的形式大量逸出，气泡直径仅为30～120 μm，气泡直径越小，越容易钻进絮状悬浮物的空隙中，对浮上澄清越有利。

（4）附着、凝聚。杂质颗粒是否能和释放出来的气泡吸附在一起，是决定浮上效果的关键。因此必须做到，一方面，加入絮凝剂，以使杂质颗粒增大，形成疏松的絮状物，以利附着微小气泡；另一方面，必须使空气泡的释放同杂质颗粒的凝聚过程同时发生，控制杂质的凝聚时间为20～40 s，盐水在加压溶气罐中停留时间以6～9 min为宜。

（5）沉降与排泥。及时的排出沉泥和浮泥对保证浮上桶正常运转，提高浮上速度，有重要意义。如不及时排出浮泥，已附着在絮状物上的气泡会逐渐破裂和逸出，会使浮泥下沉，如不及时排出，沉泥会逐渐堆积，封住盐水通路，影响盐水质量[3]。

2 斜板式澄清桶

把一组平行板相互平行重叠，使之与水平面成一定的角度，（斜板倾角一般采用60°）称为斜板型沉降设备，如果是桶型的，则称为斜板式澄清桶。

斜板澄清桶的设计必须满足在单位容积设备内，有效澄清面积尽可能大，沉降距离要小，液流呈稳定层流，分离出来的固相易于连续排除等条件。

式中：η-沉降效率，%；

A-沉降面积，m2；

V-颗粒的沉降速度，m/s；

Q-流量，m3/s。

可知，澄清桶在一定的流量和一定的颗粒沉降速度下，其沉降效率与桶的沉降面积成正比。

如果澄清桶增设几层平行的隔板，在理论上，可提高几倍的效率，但是平行板排泥困难，所以将平行板改为斜板。斜板澄清桶就是根据这一原理设计的[4]。

3 斜板浮上桶中心桶的问题及改进

2005年，该公司米东工业园离子膜电解一期项目开车，截至目前，4条线50万t/a离子膜已全部满负荷运行，在其一次盐水精制过程中使用的就是斜板澄清桶。斜板澄清桶处理量大、效果好，但其浮上桶进液区的中心桶结的盐泥较多而无法清理，对安全生产造成了极大的隐患。后对浮上桶进行了部分改进，彻底解决了浮上桶的结泥问题，保证了生产的安全平稳运行。

浮上桶改造前后对比情况见图1。

图1 浮上桶改造前后对比

图1中改造内容为，进液区的中心桶底部由圆柱体改为圆锥体，进液管由圆柱的中部改为圆锥的侧壁；在中心桶底部增加1条排泥管线和浮上桶的下排泥管线相连，并加装气动阀。

4 改进后工艺的优点

由图1可以看出，从加压溶气罐来的盐水进入中心桶，中心桶呈喇叭状，随着盐水的上升，盐水流速越来越小，密度较大的沉淀物会在盐水上升过程中下沉，进而沉积到中心桶壁，时间越长，中心桶结的盐泥就越多，其浮上的效果就越差，甚至在检修浮上桶排盐水过程中，稍微不慎，就可能导致中心桶坍塌。改进后，明显克服了这一缺点，其中心桶为椎体结构，粗盐水经加入助沉剂后，切线进入椎体后，沿着椎体螺旋上升。盐水由下向上旋转运动，同时，流速从下向上逐渐降低，形成涡流，促使颗粒增大。这部份流速要求平稳。流速逐渐减少，可保持已凝聚颗粒不受破坏，达到较高的沉降速度。肉眼观察到出椎体后的盐水，颗粒大，界面清楚。在这区间，若受冲击，颗粒被破坏，就会产生不沉也不浮的胶体及细小颗粒而影响其效果。

由于改进后的浮上桶中心桶底部增加1条排泥管线，定时对中心桶排泥，这样，即使在涡流状态下，中心桶内结的盐泥也会随着排泥而排出。

［1］魏丽波.澄清桶返浑的原因及处理办法.中国氯碱，2001（1）：9-10.

［2］皮现玉，梁成雪.提高精制盐水质量的措施.中国氯碱，1999（4）：27-28.

［3］尚泽民，杨占营，赵兵兵.盐水澄清技术的开发.中国氯碱，2004，（11）：9-10.

［4］潘照英.改良型道尔澄清桶最佳运行状态的探讨.氯碱工业，2003，（9）：7-10.