纯碱厂蒸吸的化工过程及设备的研究

冯启刚

摘 要：纯碱厂是化工行业的组成部分之一，对于经济的发展具有重要作用。本文结合纯碱厂的蒸吸流程，阐述纯碱厂蒸氨的具体过程以及特点、蒸氨的工艺条件等，重点研究纯碱厂蒸吸设备以及优化的方法，旨在提高蒸氨的效率，降低能耗，促进纯碱厂的发展。

关键词：纯碱厂；蒸吸；设备布置；工艺条件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.046

0 前言

蒸氨就是指在制碱的过程中，直到生成母液为止，收回其中的二氧化碳与氨的成分，使氨回到吸氨的系统之中，使用盐水获得氨盐水。如果在压力下开展蒸氨工作，由于塔内的温度较高，就会降低水、二氧化碳与氨相对挥发度，因此需要增加塔板的数量，但是可能会增加废液的数量。因此，需要优化纯碱厂蒸吸的化工过程以及设备应用。

1 纯碱厂蒸吸的化工过程

1.1 蒸氨过程以及特点

其蒸氨过程具体如下：（1）将滤液以及含有氨气的杂水、蒸汽输入蒸氨塔之中；（2）将蒸氨过程产生的废液排除；（3）将经过蒸氨塔的滤液传入冷凝器之中，使之与蒸氨塔相互作用，然后在去到吸氨塔；（4）将石灰乳置入预灰桶中，开始蒸氨工作。

蒸氨的过程具有以下特点：（1）保障二氧化碳与液相氨提取至最大程度，蒸氨塔发挥提馏的效用；（2）无需高要求蒸发的气体成分，因此会降低精馏的相关要求，甚至部分蒸馏塔没有安装精馏塔板。但是上升气体间、管间的冷凝液、塔顶的水箱具有与精馏塔板相近的作用，因此可以将水箱之间的塔板看做理论塔板；（3）加热蒸汽进入塔内转变为上升的水蒸气，从而将氨的分压降低，加快氨的蒸出；（4）在蒸氨塔中，液量与气量的变化较大；（5）发生化学反应时，在蒸氨的过程中，会将碳化钙与硫化钙析出并形成结疤。

1.2 蒸氨的工艺条件

在蒸氨的工艺条件之中，需要从经济角度对过氧化钙、废液含氨的量进行确定，例如：每升的废液中需要含有三十毫克的氨，按照每吨纯碱含有十立方米的废液，就会在废液中损失0.3千克的氨，按照规定，每吨纯碱能够耗损百分十至百分之二十的氨，废液中所含剩余的氧化钙通常是0.8滴度，如果将氧化钙安照石灰石计算，每吨的纯碱就会浪费二十五公斤左右的氧化钙[1]。

2 纯碱厂蒸吸设备及优化方法

2.1 纯碱厂蒸吸设备

同样温度下，设备中各个组分的蒸汽压不同，因此蒸馏及吸收情况也会有所差异。纯碱厂蒸馏及吸收设备以填料塔为主，由塔体以及气体分布器等构成。液体经由分布器进入，随之下行，使气体设备内气体上升，逆流至功气囱区域，形成泡沫体。蒸馏后，气体可由蒸馏塔内排出，进入氨气冷凝冷却器中冷凝，使气液得以分离，进入吸氨塔內正式开始吸氨。除此之外，石灰乳管道、预灰桶、砂液管线等，同样属于整吸设备的重要组成部分。

2.2 纯碱厂蒸吸设备的优化布置

2.2.1 设备的垂直布置

设备垂直方向的布置效果，是决定液体流动阻力大小的关键因素：（1）蒸馏塔与吸氨塔属于蒸吸系统的重要组成设备。两者的高度，决定着整各蒸吸系统的框架高度。优化设备垂直布置方法的目的在确保蒸吸设备能够与纯碱厂的厂房条件相适应，使蒸吸过程能够有效完成。（2）使蒸馏塔高度高于预灰桶，将预灰桶安装在EL+17.000m楼板上。（3）将石灰乳分配头安装至EL+23.000的楼板上。（4）将吸氨塔进气温度控制在60--65℃之间，出气温度控制在65--80℃之间；压力控制在60mmHg以下；冷凝器阻力5.0kPa。采用上述方法布置，能够有效减小管道阻力，提高蒸吸效率。（5）优化控制整个吸氨系统的流体阻力，公式如下：

公式中，i代表管线长度、d代表管道直径、λ代表摩擦系数、W代表流体在管道中流动的速度、g代表重力加速度（9.81m/s）。

2.2.2 管道布置

（1）将蒸馏塔与吸氨塔控制在主框架内，根据工艺要求，确定管道方向。（2）填料装卸口布置需确保填料便利。（3）预灰桶管口与物料进出口对应，避免短路问题发生。（4）氨盐水澄清桶采用侧向进口，避免出现“液袋”问题，确保氨盐水能够于设备内自行流动。（5）石灰乳管道需保持一定的坡度（i≥0.005），确保物料的回流能够有效实现。（6）封液高度控制在3.34m的标准上，封汽高度为5.35m。（6）石灰乳及砂砾等物质，在流经预灰桶时，容易沉积在桶低，需经砂液管线进入到加热蒸馏段。为避免砂液管线发生堵塞，应将拆卸法兰设置在管线中，调整管道弯曲度，确保管道畅通无阻[2]。

2.3 优化布置效果

设备优化布置后，对蒸吸系统的阻力进行了测定，得出结果如下：（1）砂液管线积垢：≤1mm。（2）定性温度：45℃。（3）粘度：1.1。（4）管径范围：0.15--0.25m。（5）流速范围0.57--1.29m/s。（6）位差：5m。（7）运行情况：优化布置后1年内，观察系统的运行情况，未发现故障；管线畅通性良好，未发生堵塞。可见，管线的优化布置取得了良好的效果。

3 结语

综上所述，纯碱厂的蒸吸过程具有自身的过程、特点以及工艺条件，需要以此为前提，优化纯碱厂蒸氨设备与布置、管道与布置。以此为基础，能够有效的提高蒸氨设备的性能，确保管道能够畅通去租，避免发生阻塞现象。所以，可以将优化蒸氨的方式广泛的运用在纯碱厂的工作中，提高蒸氨的工作效率。

参考文献：

[1]范祥.碱厂化工精细化管理的重要性及实践[J].化工管理，2014（06）：10.

[2]董艳春，郑铁英，柳维成.氟碳涂料在纯碱厂防腐涂装中的应用[J].中国涂料，2012（04）：49-52.endprint