浅析碳化塔上部液位测量的解决方案

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(连云港碱业有限公司，江苏 连云港 222042)

技 术 讨 论

浅析碳化塔上部液位测量的解决方案

韩广沛，李正国

(连云港碱业有限公司，江苏 连云港 222042)

通过实验分析数据，简要介绍碳化塔上部液位对碳化尾气浓度、转化率等的影响，希望通过新型测量液位的方法，提升碳化塔对二氧化碳的利用率，并就如何长周期稳定的测量碳化塔液位进行了有益的探索和试验。

碳化塔；液位；测量；等压管；控制方法

碳化塔上部液位控制是碳化塔操作的主要内容之一。液位过高会造成尾气带液严重，氨盐水损失增大，中和水或氨盐水进入尾气支管和总管，会造成尾气支管和总管生成NaHCO3结晶，堵塞尾气管道；液位过低则出气CO2浓度高，CO2损失加大，碳化塔容积利用系数降低，降低了碳化塔的生产能力。液位过低碳化塔上部预碳化不够，结晶差，盐耗高，滤过损失大，重碱水分高等，同时又浪费了压缩机的生产能力。

本文通过一组典型生产数据分析碳化塔上部液位对纯碱生产指标的影响，简要介绍碳化塔上部液位测量、控制方法。

1 碳化塔上部液位对生产指标的影响

1.1 碳化塔上部液位对尾气浓度的影响

表1 进入碳化塔总气量

通过对清洗塔液位与尾气CO2浓度测试发现：

1)清洗作业时,清洗塔能够保持高液位，尾气CO2浓度2%，以清洗气总量17 000 Nm3/h，中段气6 800 Nm3/h，清洗作业时尾气中排放的CO2(以100%CO2计)为460 Nm3/h。清洗作业时清洗气排放总量为13 524 Nm3/h，属于较为理想状态。

2)碳化塔制碱作业时，由于没有液位测量及控制，存在单塔、多塔尾气CO2浓度较高，尾气总管CO2浓度高的情况。

表2 碳化尾气总管CO2含量及计算

碳化尾气总管CO2浓度控制在5%能够做到，且为效果较好状态。如若碳化塔上部液位控制不稳定，对应各种尾气浓度状况下与尾气总管CO2浓度5%相比，从尾气系统中多排放的CO2如表3。

表3 各种尾气浓度下与尾气总管CO2浓度5.0% 相比多排放的CO2量

目前碳化塔液位测量无有效手段，实际操作中基本上以塔压作为控制的标准。由于碳化塔在清洗和制碱作业时阻力是变化的，测量液位试验时发现，当塔压值较高时，碳化塔上部仍有可能是无液位，尾气中CO2浓度仍然较高。从上表3统计中可以发现：从尾气中多排放的CO2与中段气总量比值依然过高。

1.2 碳化塔上部液位对碳化反应的影响

由于碳化塔上部液位没有测量手段，为防止冒塔，往往运行在低液位状态，为提高塔压，人为增加碳化尾气压力，塔压虽然达到要求，但实际液位不够，这就导致制碱塔作业时有效容积利用率不高。中和水在碳化塔上部预碳化不够，结晶位置下移，到达出碱口时结晶小，在塔内停留时间短。

由于重碱结晶小，造成了滤过损失加大，滤碱机后重碱水分高，加大了后续煅烧炉的负荷。

1.3 碳化塔上部液位对炉气系统的影响

由于重碱结晶小，煅烧后轻灰粒度小，被炉气带走更多碱尘，经过煅烧进入热碱液系统较多，造成热碱液系统膨胀，给炉气处理系统增加负担。

1.4 碳化塔上部液位对压缩机组能力的影响

碳化塔运行在低液位状态，导致碳化尾气总管CO2浓度高，表3数据可以得知，浪费了8.75%～15.84%的折标中段气总流量，浪费了压缩机组的能力，增加了能源消耗。

2 碳化塔上部液位测量

2.1 碳化塔上部所处环境特性

1)气体、液体、固体三相共存；

2)湍流严重；

3)腐蚀性强；

4)对测量元件冲刷严重；

5)死角易沉积，生产过程有碱疤产生。

2.2 传统液位测量方法及存在问题

差压法：由于介质本身特性(气体、液体、固体三相共存) 对测量膜片冲刷严重，导致双法兰变送器膜片使用寿命较短 (初步统计碳化塔液位变送器使用寿命均小于12个月) ，为确保碳化塔液位测量，频繁更换双法兰变送器。大、中型纯碱企业均为多塔分组，并联作业方式，双法兰变送器数量多，更换费用高。

玻璃管液位计：上、下接口存在死角易沉积，正常使用时间短，无法长期正常使用。

视镜：由于介质湍流严重，气、液、固三相无法确定液面，不能对碳化塔上部液位进行有效控制。

2.3 新的液位测量方案

等压管：利用连通器原理，在碳化塔上部液位测量区域建立稳定、等效的便于测量的液面，使用材料符合介质腐蚀性要求、口径符合测量仪表要求、内部防粘附，便于和碳化塔上部冲洗孔连接，压力等级符合碳化塔要求。

测量仪表：选择导波雷达液位计，导波杆选择满足介质腐蚀性要求。

测量系统组成：定制的等压管和导波雷达构成了碳化塔上部液位测量系统。

经过试验碳化塔上部液位测量系统能够长期运行稳定。

3 碳化塔上部液位控制方法

首先要稳定碳化塔尾气总管压力，始终处于一个恒压状态。清洗作业时，碳化塔上部液位控制变量为进塔氨盐水流量；制碱作业时，碳化塔上部液位控制变量为进塔中和水流量。单塔试验：在确保不冒塔前提下，找出碳化尾气浓度与塔上部液位关系，并对所有碳化塔进行试验，找到每台碳化塔上部液位最佳控制点。对已投入优化控制的，改塔压控制为液位控制，并根据试验情况设置优化控制指标，能达到较理想效果。

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1005-8370(2017)06-25-02

2017-07-20

韩广沛(1963—)，现在连云港碱业有限公司设备管理部从事技术管理工作。