淺談純堿廠降低蒸餾汽耗的優化改造

程梅花,王 婷 ,劉清帥,劉文國,牛圓圓

(山東海化股份有限公司純堿廠,山東 濰坊 262737)

我廠新線重堿車間蒸餾塔經過前期預灰桶攪拌改造后,蒸餾塔運行周期有所延長,經過一閃增設噴槍改造,蒸餾汽耗有所下降,但與同行業最好水平仍有差距,新線重堿車間根據目前的實際生產情況,對影響蒸餾汽耗的相關因素進行了分析,順利實施了優化改造。

針對蒸餾汽耗,確定了三項引起新線蒸餾汽耗高的主要因素:1)濾過洗水當量高;2)蒸餾塔廢液余熱回收率低;3)熱母液溫度偏低波動。針對造成蒸餾汽耗高的三大主因,實施以下三項改造。

1 濾堿機灑水噴頭改為槽式噴淋

1.1 灑水噴頭堵塞狀況

濾過洗水是熱母液的組成之一,濾過洗水當量大時,熱母液量會增大,相應增大蒸餾塔蒸量,增加蒸餾汽耗,在生產負荷及碳化工況基本平穩的情況下,調取2021年4月份1～10日的洗水當量與蒸餾汽耗數據作圖1,明顯看出蒸餾汽耗隨洗水當量的變化而變化。

圖1 洗水當量與蒸餾汽耗關系圖

圖3 改造后二閃內布液分布盤

新線重堿車間濾堿機灑水方式為噴頭式噴淋,每臺濾堿機有4道噴淋管,第一道噴頭使用重堿脫水離心機工序來的離心母液(鹽分1.0 tt,含堿沉降率12%),其余三道噴頭使用廢淡液噴淋,每道洗水管安裝有洗水噴頭22個。

離心母液固含量為10%～20%,且顆粒多結晶較細。易形成結晶疤塊,堵塞噴頭。實際運行過程中30～50 h后兩端約1/5個噴頭堵塞,168 h后約1/2的噴頭堵塞。

凈氨洗水噴淋管線為非金屬材質,長時間沖刷,會有橡膠墊子皮屑脫落,洗水中有油污、絮狀物等雜物,同時受噴頭結疤因素影響,噴頭經常堵,造成灑水不均,且噴淋過程中因霧狀較大,造成飛濺,洗水用量無形中加大,造成浪費。實際運行過程中,90～150 h后約1/6的噴頭堵塞,500 h后約1/3的噴頭堵塞。

雖然在堿車停車時定期對噴頭進行清理,但因堿車倒車周期等因素影響,無法保證運行的堿車噴頭能及時得到清理。

1.2 灑水槽式噴淋

經考察其它廠家洗水方式,先單獨對一臺濾堿機進行改造試驗,改為灑水槽式噴淋。濾堿機轉鼓上設有兩道灑水槽,離心母液設在第一道灑水槽,在轉鼓水平軸線上側24°～36°處,布液板仰角調整為35°～50°,下邊沿與轉鼓距離控制80～100 mm,洗水作為第二道洗水,設置在轉鼓水平軸線夾角48～60°處,洗水槽與轉鼓距離控制80～100 mm。洗水槽布液板仰角調整為制40°～55°。

改為灑水槽式噴淋后,洗水流量穩定且灑水集中,解決了易堵現象,單車重堿鹽分、水分試驗指標和之前使用噴頭(未堵時)基本一樣。隨后對全部濾堿機進行了改造。改造后洗水當量0.52 m3/t,比改造前降低0.02 m3/t;純堿鹽分0.5%,比改造前降低0.05%。

2 蒸餾塔第二閃發器內布液槽改造

2.1 蒸餾塔廢液閃發流程

新線重堿車間蒸餾塔二閃工藝流程:蒸餾塔底部廢液經一級閃發器后,自壓進入第二級閃發器,內部氨氣、蒸汽經二閃進入管網,最終進入淡液蒸餾塔,廢液經桶底部進入廢液槽,由廢液泵運送至渣廠。

通過同行業對標,同行業堿廠廢液溫度84 ℃,而我廠廢液溫度87 ℃,相比廢液閃發效果差,去淡液蒸餾塔的閃發汽少,需要補充部分低壓蒸汽,造成蒸餾汽耗升高。

二閃規格為φ5000×8200,內部壓力約為-50 kPa。原先一閃廢液管線進入二閃后,由1根DN400碳鋼管線輸送至桶2/3處,在管線末端加一塊400×400 mm,d=16 mm厚折流板,改變流體方向,使其向下噴入桶內,存在缺點:1)廢液進入閃發器高度較高,不利于形成較高的閃發汽柱,且分布不均勻,閃發效果差。2)廢液進入閃發器,僅形成單層閃發,閃發面積較小,閃發效果差。

2.2 閃發汽內布液槽改造

桶內安裝鋸齒形溢流槽作為布液分布盤,溢流槽進液管頂部焊接800×600 mm擋流板。降低溢流槽高度為1.7 m,不足二閃高度的1/3,廢液進入溢流槽后,沿溢流槽齒均勻流下。改造后,閃發器由原先單層閃發優化為雙層閃發,閃發面積由原先19.75 m2增加為27.065 m2,廢液在二閃內的停留時間延長,有利于二閃內廢液的余熱回收。改造后經實測廢液溫度為83～85 ℃,相比改造前平均降低2～4 ℃左右。同時,因溢流槽高度降低,廢液中的懸濁物進入淡液蒸餾塔的幾率大大降低,廢淡液的濁度相應降低,延長內部鮑爾環使用周期。另外,熱廢淡液濁度降低,能增加洗水通過率,降低洗水用量,減少濾堿機洗車次數。

3 均衡煅燒母液聯合塔母液量

我廠新線冷母液至熱母液流程為,通過冷母液泵將冷母液送入吸收塔上部水箱間接換熱提溫,然后進入煅燒母液聯合塔與爐氣直接接觸提溫,最后自流至熱母液桶。新線共8臺母液聯合塔,進液管線因為無流量計,無法精確操作調整,存在進液不均衡現象,各母液聯合塔出液溫度偏差較大,熱母液溫度在75～78 ℃波動,熱母液溫度偏低,且熱母液CO2含量波動,造成蒸餾塔工況不穩定。

經過實施改造,母液聯合塔進液管線增設流量計(型號:上海克隆4300C),各母液聯合塔出液溫度基本穩定在80～81 ℃,熱母液溫度的提高和穩定后,單塔蒸量有所提高,蒸餾汽耗1 122 kg/t,比改造之前降低28 kg/t。