灰乳及灰粉母液蒸氨工藝技術探討

李樹興

（唐山三友化工股份有限公司純堿公司，河北 唐山 063305）

氨堿法純堿生產(chǎn)過程中的母液蒸氨過程，通常所采用的工藝技術方法按加入的分解物料的形態(tài)分為兩類，其一為灰乳蒸氨，另一為灰粉—灰乳蒸氨。在灰粉－灰乳蒸氨的基礎上提出一種全灰粉蒸氨工藝技術方法，以期達到進一步降低母液蒸氨能耗的目的。

1 灰乳蒸氨工藝

母液經(jīng)預蒸餾脫除部分游離氨和CO2后，與生石灰消化所得的石灰乳進行復分解反應，將母液中的氯化銨轉化為游離態(tài)的氨，經(jīng)蒸汽加熱驅出進行回收。

工藝流程為：生石灰加水消化為含ACaO 160 tt左右的石灰乳，經(jīng)管道輸送至預灰桶中，與母液經(jīng)預蒸餾所得的預熱母液進行攪拌混合，發(fā)生復分解反應，預熱母液中的結合銨轉化為游離氨。所得調和液進入蒸餾塔與蒸汽逆流接觸，進行傳質傳熱，蒸出溶解的氨氣。

圖1 灰乳蒸氨工藝流程示意圖

2 灰粉—灰乳蒸氨工藝

母液經(jīng)預蒸餾脫除部分游離氨和CO2后，與生石灰粉磨后所得灰粉進行消化與復分解反應，將母液中的結合銨轉化為游離態(tài)的氨，經(jīng)蒸汽加熱驅出進行回收。因加入的灰粉量不易計量調節(jié)，仍需補充部分灰乳，通過調節(jié)灰乳流量來控制廢液過剩灰指標。

工藝流程為：生石灰經(jīng)粉磨至0.4mm的粉粒然后通過傳送機構輸送到預灰桶中，灰粉在預灰桶中首先經(jīng)過消化，同時溶解到溶液中生成氫氧化鈣與預熱母液中的結合銨反應，加入的灰乳亦參加反應，生成加熱容易分解的游離氨，游離氨通過生石灰消化反應生成的熱和蒸餾塔下部送入的蒸汽加熱獲得活性而脫離液態(tài)，從而達到回收氨的目的。隨著灰粉及灰乳帶入預灰桶的砂粒經(jīng)過沉砂、捕砂、洗砂、排砂回收其中夾雜的部分氨及灰乳后將砂排出。

3 灰乳與灰粉—灰乳蒸氨工藝比較

3.1 灰乳蒸氨工藝

優(yōu)點：應用廣泛，技術成熟，流程簡潔；生石灰消化充分；液態(tài)的灰乳易于使用調節(jié)閥及流量計實現(xiàn)精準調節(jié)計量；既適用于負壓蒸餾，又適用于壓力蒸餾。

缺點：生石灰消化過程產(chǎn)生的熱量在化灰及輸送過程中損失較多；消化過程加入的水最終進入蒸餾塔，增加蒸餾汽耗。

圖2 灰粉—灰乳蒸氨工藝流程示意圖

3.2 灰粉—灰乳蒸氨工藝

優(yōu)點：能夠較為充分地利用石灰粉消化時放出大量熱能，僅有少量的消化水隨灰乳進入蒸餾塔，能夠顯著降低蒸氨過程的能量消耗。

缺點：正壓蒸餾灰粉外溢，惡化環(huán)境，僅適用于負壓蒸餾；需設置生石灰粉磨裝置；灰粉加入量難于做到精確調節(jié)和計量，仍需添加部分石灰乳來調控過剩灰指標；需設置沉砂、捕砂、洗砂、排砂流程，設備多、流程冗長、操作繁瑣，人員占用多；洗砂過程使得部分廢液返混到預灰桶中，從而相應降低蒸餾塔的處理能力，另排砂操作還存在高溫含氨砂液易噴濺溢出傷人的安全隱患。

4 全灰粉蒸氨工藝的提出

針對以上兩種蒸氨工藝存在的缺點，在灰乳—灰粉蒸氨工藝技術基礎上提出一種全灰粉蒸氨工藝技術方案。即通過控制更為細小的灰粉粒度、在加灰絞龍上應用變頻調節(jié)、在調和液管線上應用pH值在線分析儀，達到流程精簡、操作便利、可控性強、安全、節(jié)能、減少人員占用的目的。

方案具體為：

①在出料絞龍和加灰絞龍上應用變頻調節(jié)技術，通過調節(jié)出料絞龍的轉動頻率，達到對灰粉加入量的增減調節(jié)。

②在調和液管線上安裝pH值在線分析儀，隨時顯示調和液pH值的變化，使操作人員能夠即時了解調和液中過剩灰的大小，及時調節(jié)出料絞龍和加灰絞龍頻率，調節(jié)進灰粉量以控制廢液過剩灰指標合格。

③控制更為細小的灰粉粒度，進而使灰粉與預熱母液混合所形成的調和液中無大粒徑砂粒，灰粉中不能消化的部分呈懸浮狀態(tài)存在于調和液中，不致在預灰桶及蒸氨塔內(nèi)造成沉積。因無固體顆粒沉積現(xiàn)象，故無需設置沉砂、捕砂、洗砂、排砂等裝置和流程。

通過第①、②兩項技術的應用達到不使用調節(jié)石灰乳流量的方法調節(jié)控制過剩灰，代之以實現(xiàn)全灰粉蒸餾操作，消除灰粉—灰乳蒸氨工藝仍需使用部分石灰乳，未能充分應用灰粉消化熱的弊端。因不使用石灰乳且灰粉粒度更細，故無大粒徑砂粒進入系統(tǒng)，亦為取消除砂裝置奠定了基礎。

通過第③項技術的應用，及應用第①、②兩項技術奠定的基礎，達到不設置沉砂、捕砂、洗砂、排砂等裝置，無需進行排砂作業(yè)的目的。亦消除了廢液返混調和液、降低蒸餾塔能力的弊端。

圖3 全灰粉蒸氨工藝流程示意圖

5 全灰粉蒸氨工藝試驗及結果

按照所提出的方案對我司干灰蒸餾裝置進行完善改造，即增加調和液pH在線分析儀、在出料絞龍和加灰絞龍上增加變頻器、調整磨灰裝置參數(shù)、增設預灰桶至蒸餾塔的調和液直通管線。改造后進行了試驗摸索，達到了預期效果。

表1 全灰粉蒸氨工藝與傳統(tǒng)干法蒸氨工藝對比表

6 結 語

綜上，全灰粉蒸氨工藝通過采用變頻調節(jié)和在線監(jiān)測技術，對傳統(tǒng)母液蒸氨工藝進行改造，實現(xiàn)操作調節(jié)手段的變革，達到了精簡流程、操作便利、可控性強、安全、節(jié)能、減少人員占用的目的。將當今先進的科學技術應用于對傳統(tǒng)工藝裝置的改造，必將使傳統(tǒng)工藝煥發(fā)出新的生機和活力。

［1］ 大連化工研究設計院主編.純堿工學［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2003

［2］ 陳學勤.氨堿法純堿工藝［M］.沈陽：遼寧科學技術出版社，1989