淺析聯(lián)堿碳化塔內(nèi)結(jié)疤的生成與解決措施

王春鵬，劉東

（天津渤化永利化工股份有限公司堿業(yè)公司 重堿部，天津 300452）

1 聯(lián)堿碳化塔內(nèi)結(jié)疤在清洗過程遇到問題的論述

聯(lián)堿碳化塔在運行過程中清洗塔內(nèi)結(jié)疤主要存在的問題：對聯(lián)堿塔來說，因AII溶解結(jié)疤速度較慢，結(jié)疤嚴(yán)重時，可能每周期有疤垢及積堿殘留，積存日久，致反應(yīng)空間縮小，工況不正常乃至惡化，故清洗時間在18h以上，如果仍出現(xiàn)不正常現(xiàn)象，可安排每季度或半年內(nèi)輪換用清水蒸煮一遍，以再生其制堿能力。根據(jù)調(diào)查，如我廠聯(lián)堿塔編組為1、3組為四座塔，2、4組為5座塔。4塔1組，制堿作業(yè)周期48h，清洗作業(yè)16h，或者制堿周期72h，清洗24h，結(jié)疤的情況更為嚴(yán)重些，30d左右就需要煮塔一遍。但煮塔后的堿液如何處置是我廠現(xiàn)在遇到的難點。

2 聯(lián)堿碳化塔內(nèi)結(jié)疤在清洗過程問題分析

聯(lián)堿碳化塔的制堿作業(yè)狀況與氨堿法作業(yè)狀況不同。聯(lián)堿塔中結(jié)疤的清洗條件遠不如氨堿法有利，主要有以下幾個方面因素：第一，在工藝過程中，聯(lián)堿法氨母液II的碳化度比較高，然而氨堿法的氨鹽水碳化度偏低。這說明聯(lián)堿塔的清洗結(jié)疤的效果能力較低，在其他因素相同的條件下，溶解結(jié)疤的速度較慢。第二，由于同樣的條件下，出堿的限制使聯(lián)堿法清洗氣的進氣量（含二氧化碳?xì)怏w）要比氨堿法小。第三，聯(lián)堿塔結(jié)疤中的鈣鎂含量要比氨堿塔高很多，導(dǎo)致了聯(lián)堿塔的結(jié)疤要比氨堿法更難于溶解，結(jié)疤處理也會更加難處理。

聯(lián)堿塔和氨堿塔的結(jié)疤和清洗條件上的不同說明，聯(lián)堿塔的清洗在制堿和清洗生產(chǎn)作業(yè)方面，不能完全效仿，要在制堿作業(yè)的周期，碳化塔編組以及清洗氣選擇、清洗氣量、清洗方法等方面需要建立一套自己的理論來指導(dǎo)以后工作內(nèi)容。

3 聯(lián)堿碳化塔內(nèi)結(jié)疤問題的解決方法

3.1 提高中下段氣量比例

現(xiàn)今結(jié)疤在工業(yè)生產(chǎn)結(jié)晶過程中是一種常見現(xiàn)象，其本質(zhì)是溶液過飽在設(shè)備內(nèi)壁或構(gòu)件表面上的結(jié)晶析出并附著結(jié)痂。因此，設(shè)備內(nèi)壁的構(gòu)件表面結(jié)構(gòu)是生成結(jié)疤的條件之一。與此同時，在冷卻結(jié)晶過程中冷卻管壁結(jié)疤速率的主要因素是過飽和度影響的。綜合這些，從減少聯(lián)堿塔中結(jié)疤的目的出發(fā)，應(yīng)提高碳化塔操作的中下段氣量比例，降低冷卻段的二氧化碳吸收量和碳酸氫鈉析出量的比例，這是因為碳化塔中部的構(gòu)件表面積比冷卻段構(gòu)件表面積要小得多。

提高中下段氣量比例和結(jié)晶析出量可以有效的改善重堿結(jié)晶質(zhì)量，這是由碳化塔中重堿結(jié)晶過程的特征因素所決定。現(xiàn)今我廠聯(lián)堿塔操作的中下段氣量的比例偏低，晶析段結(jié)晶析出量偏少，即冷卻段中析出的結(jié)晶。如果將中下段氣量比提高，將會使結(jié)晶段的結(jié)晶析出量比例增加，不但可以使冷卻段中結(jié)晶析出量減少，減輕冷卻段的結(jié)疤，還可以有效改善結(jié)晶質(zhì)量。

3.2 合理的安排好制堿作業(yè)周期

碳化塔冷卻管結(jié)疤惡化影響了制堿操作的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，同時直接影響提產(chǎn)工作，并且生產(chǎn)中冷卻管的結(jié)疤是個加速過程。因此，不能一味的延長制堿塔作業(yè)周期，這樣會加速冷卻小管的結(jié)疤厚度，對冷卻段冷卻小管結(jié)疤的清洗過程是極為不利的。

3.3 “四組五清洗”

為使碳化塔能夠處于較好的生產(chǎn)運行狀態(tài)，需要按時對碳化塔冷卻小管進行清洗作業(yè)，但在生產(chǎn)負(fù)荷高時，小管結(jié)疤嚴(yán)重，正常清洗難以完全恢復(fù)碳化塔的冷卻效率。因此，重堿部對系統(tǒng)流程進行優(yōu)化，設(shè)想進行“四組五清洗”，即對備用的碳化塔進行清洗工作。為了解開展此項工作后對系統(tǒng)母液成分及產(chǎn)品質(zhì)量的影響，特組織對16#塔的清洗工作進行查定。

1）查定方法：通過“四組五清洗”流程對備用的16#塔進行清洗，每4h對回液進行分析，數(shù)據(jù)與AII分析數(shù)據(jù)進行對比，以判斷是否造成過洗，影響母液鐵含量。并安排定時打蓋檢查小管結(jié)疤情況，以判斷清洗效果。

2）查定數(shù)據(jù)（見表1）。

表1 “四組五清洗”流程查定表

數(shù)據(jù)分析：在試驗初期，因碳化塔底部有部分含鐵雜質(zhì)造成分析數(shù)據(jù)中鐵含量較高，但在試驗時間逐步增長后，這部分雜質(zhì)被帶出系統(tǒng)，所以16#塔碳化鹵中的鐵含量逐步下降，并保持在正常范圍內(nèi)直至試驗結(jié)束，并且這部分雜質(zhì)較少，未對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。至試驗結(jié)束，清洗AII鐵含量一直穩(wěn)定在10～12mg/L，說明清洗過程受控，未出現(xiàn)過洗現(xiàn)象。

試驗過程中，通過AII及清洗AII的二氧化碳含量對比，可以看出塔內(nèi)部結(jié)疤一直在被清洗，清洗AII中的二氧化碳含量至清洗結(jié)束仍有上漲。

游離氨因經(jīng)過AII加熱器，所以有部分損失。

AII固定氨呈微降趨勢，全氯及鈉離子呈微漲趨勢，對生產(chǎn)過程不會造成不利影響。

3）查定結(jié)論：通過對“四組五清洗”流程進行了進96h試驗，在試驗過程中對母液組份和小管結(jié)疤的清洗情況進行了分析和檢查。其中母液成份有所變化，但不會影響生產(chǎn)的正常運行。通過對碳化塔打蓋檢查，小管結(jié)疤在試驗結(jié)束后基本清洗干凈，在16#并入生產(chǎn)后，從制堿初期到末期，出堿溫始終處于受控的狀態(tài)，循環(huán)水閥門開度由10%～20%，出水溫度由初期54℃～末期44℃，換熱效果明顯好轉(zhuǎn)，達到試驗?zāi)康摹?/p>

4）注意事項：本流程在生產(chǎn)負(fù)荷高于900m3/h后應(yīng)根據(jù)結(jié)晶送液能力、碳化塔生產(chǎn)能力及AII管線承受能力確定是否投用。

在注液及抽空過程中會造成母液波動。投用后0.6MPa蒸汽消耗及氮氣將有所增加。自送結(jié)晶洗后液清洗結(jié)晶器時不能投用。

5）流程改造設(shè)想：在碳化一樓對18座碳化塔靠塔管線進行改造，連接至去結(jié)晶回液總管，在碳化六樓鋪設(shè)18座碳化塔的新清洗流程總管，并連接至各塔AII進液管上，進液總管上設(shè)置調(diào)節(jié)閥及流量計控制清洗量，實現(xiàn)“四組五清洗”流程自動化控制。

在完成改造后，將有效緩解因高負(fù)荷造成的碳化塔換熱小管結(jié)疤情況，提高碳化塔換熱效率，延長碳化塔使用周期，可滿足長時間高負(fù)荷運行。另外，在需新開碳化塔進行暖塔時，通過此流程可不影響該組清洗塔的正常清洗，增加系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

總之，通過上面的敘述，碳化塔內(nèi)的結(jié)疤是永存的現(xiàn)象，只有有效的解決碳化塔內(nèi)結(jié)疤問題，才能穩(wěn)定經(jīng)濟指標(biāo)，提產(chǎn)增效。因此，從長遠來看，提高中下段氣量比例、合理安排好碳化塔制堿作業(yè)周期和進行“四組五清洗”流程改造是對提高碳化工序的生產(chǎn)穩(wěn)定性，保持生產(chǎn)連續(xù)高負(fù)荷運行下對減輕碳化塔結(jié)疤有著極大的促進作用。同時，避免了煮塔情況，洗塔堿水外放下，對我廠現(xiàn)今環(huán)保嚴(yán)峻形勢下造成的不利影響。