浮上桶運行中的問題及改進

袁紅林，張天國

（新疆華泰重化工有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830019）

在離子膜制堿工藝中，一次鹽水的質量直接影響產品質量及離子膜的使用壽命，因而，要確保一次鹽水質量穩定，工藝指標合乎要求。在實際生產中，浮上桶出現的一系列問題阻礙生產的安全平穩運行，尤其在浮上桶長時間運行過程中，中心桶結鹽泥較多而無法清理，甚至結的鹽泥過多導致浮上桶坍塌。為此，新疆華泰重化工公司進行了改進,有效地解決了因浮上桶中心桶內部結泥過多造成壓垮支撐的問題，使裝置穩定、高效運行。

1 浮上澄清原理及工藝

浮上澄清的原理是使空氣溶解在經過除Ca2+Mg2+的粗鹽水里，然后將加壓的粗鹽水突然減壓，致使溶解在鹽水中的空氣形成微小的氣泡釋放出來，并在絮凝劑的作用下與熱水中的雜質顆粒附著在一起。附著氣泡的雜質顆粒的假比重降低很大，在鹽水中所受的浮力能克服其本身的重力和液體摩擦力，以一定的速度向上浮起，從上部排出，少量的鹽泥則沉積于桶底，從底部排出[1]。

總的來說，加壓浮上法澄清的效果，主要取決于雜質顆粒同氣泡的附著情況，而氣泡與顆粒的附著情況是由精制反應、加壓溶解、減壓釋放和附著凝聚4個階段來決定。同時，定時排泥也是影響效果的重要因素。

（1）精制反應。Ca2+和Mg2+是鹽水中的主要雜質，通過和燒堿、純堿進行反應生成沉淀而達到去除的目的，精制反應須在鹽水進入浮上桶之前完成，若在鹽水進入浮上桶以后，還繼續發生該反應，勢必降低生產能力。要使精制反應完全，需滿足以下2個條件：鹽水應有適當過量的燒堿和純堿，一般，NaOH過量 0.2～0.5 g/L，Na2CO3過量 0.3～0.8 g/L；應有充分反應時間和溫度，反應時間為30 min以上，反應溫度為45℃以上[2]。

（2）加壓溶解。空氣在鹽水中的溶解度較低，在0.35 MPa時，僅為5 L/m3左右，因而必須使空氣充分溶解，因此，要求氣液相有足夠大的接觸面。在加壓溶氣罐設計有鹽水噴射器，鹽水以5～15 m/s的速度通過噴射器，吹入后的的空氣被高速鹽水流高度粉碎，從而獲得較小的氣泡直徑和較大的接觸時間。

（3）減壓釋放。把溶于鹽水中的空氣在鹽水離開加壓溶氣罐前全部釋放出來，否則，鹽水離開加壓溶氣罐折流向下，因受靜壓力越來越大，氣泡就越難釋放，這樣，除浪費這部分空氣外，還影響了澄清效果。經減壓后的渾鹽水中的空氣，以氣泡的形式大量逸出，氣泡直徑僅為30～120 μm，氣泡直徑越小，越容易鉆進絮狀懸浮物的空隙中，對浮上澄清越有利。

（4）附著、凝聚。雜質顆粒是否能和釋放出來的氣泡吸附在一起，是決定浮上效果的關鍵。因此必須做到，一方面，加入絮凝劑，以使雜質顆粒增大，形成疏松的絮狀物，以利附著微小氣泡；另一方面，必須使空氣泡的釋放同雜質顆粒的凝聚過程同時發生，控制雜質的凝聚時間為20～40 s，鹽水在加壓溶氣罐中停留時間以6～9 min為宜。

（5）沉降與排泥。及時的排出沉泥和浮泥對保證浮上桶正常運轉，提高浮上速度，有重要意義。如不及時排出浮泥，已附著在絮狀物上的氣泡會逐漸破裂和逸出，會使浮泥下沉，如不及時排出，沉泥會逐漸堆積，封住鹽水通路，影響鹽水質量[3]。

2 斜板式澄清桶

把一組平行板相互平行重疊，使之與水平面成一定的角度，（斜板傾角一般采用60°）稱為斜板型沉降設備，如果是桶型的，則稱為斜板式澄清桶。

斜板澄清桶的設計必須滿足在單位容積設備內，有效澄清面積盡可能大，沉降距離要小，液流呈穩定層流，分離出來的固相易于連續排除等條件。

式中：η-沉降效率，%；

A-沉降面積，m2；

V-顆粒的沉降速度，m/s；

Q-流量，m3/s。

可知，澄清桶在一定的流量和一定的顆粒沉降速度下，其沉降效率與桶的沉降面積成正比。

如果澄清桶增設幾層平行的隔板，在理論上，可提高幾倍的效率，但是平行板排泥困難，所以將平行板改為斜板。斜板澄清桶就是根據這一原理設計的[4]。

3 斜板浮上桶中心桶的問題及改進

2005年，該公司米東工業園離子膜電解一期項目開車，截至目前，4條線50萬t/a離子膜已全部滿負荷運行，在其一次鹽水精制過程中使用的就是斜板澄清桶。斜板澄清桶處理量大、效果好，但其浮上桶進液區的中心桶結的鹽泥較多而無法清理，對安全生產造成了極大的隱患。后對浮上桶進行了部分改進，徹底解決了浮上桶的結泥問題，保證了生產的安全平穩運行。

浮上桶改造前后對比情況見圖1。

圖1 浮上桶改造前后對比

圖1中改造內容為，進液區的中心桶底部由圓柱體改為圓錐體，進液管由圓柱的中部改為圓錐的側壁；在中心桶底部增加1條排泥管線和浮上桶的下排泥管線相連，并加裝氣動閥。

4 改進后工藝的優點

由圖1可以看出，從加壓溶氣罐來的鹽水進入中心桶，中心桶呈喇叭狀，隨著鹽水的上升，鹽水流速越來越小，密度較大的沉淀物會在鹽水上升過程中下沉，進而沉積到中心桶壁，時間越長，中心桶結的鹽泥就越多，其浮上的效果就越差，甚至在檢修浮上桶排鹽水過程中，稍微不慎，就可能導致中心桶坍塌。改進后，明顯克服了這一缺點，其中心桶為椎體結構，粗鹽水經加入助沉劑后，切線進入椎體后，沿著椎體螺旋上升。鹽水由下向上旋轉運動，同時，流速從下向上逐漸降低，形成渦流，促使顆粒增大。這部份流速要求平穩。流速逐漸減少，可保持已凝聚顆粒不受破壞，達到較高的沉降速度。肉眼觀察到出椎體后的鹽水，顆粒大，界面清楚。在這區間，若受沖擊，顆粒被破壞，就會產生不沉也不浮的膠體及細小顆粒而影響其效果。

由于改進后的浮上桶中心桶底部增加1條排泥管線，定時對中心桶排泥，這樣，即使在渦流狀態下，中心桶內結的鹽泥也會隨著排泥而排出。

［1］魏麗波.澄清桶返渾的原因及處理辦法.中國氯堿，2001（1）：9-10.

［2］皮現玉，梁成雪.提高精制鹽水質量的措施.中國氯堿，1999（4）：27-28.

［3］尚澤民，楊占營，趙兵兵.鹽水澄清技術的開發.中國氯堿，2004，（11）：9-10.

［4］潘照英.改良型道爾澄清桶最佳運行狀態的探討.氯堿工業，2003，（9）：7-10.