略论碳化塔洗水回收装置的可行性

张立武，肖思安

（湖北双环科技股份有限公司，湖北 应城 432407）

在纯碱生产中，在碳化塔内发生氨母液Ⅱ吸收二氧化碳，制得碳酸氢钠的碳酸化反应。由于碳酸氢钠和结晶附着于塔的菌帽、花盘以及底部冷却水列管、碳化塔死角等处，形成疤垢，这些疤块影响吸收和冷却效率，需要用氨母液Ⅱ清洗溶解塔内疤块，该塔被称之为清洗塔。碳化塔清洗后改为制碱作业，该塔称之为制碱塔。

由于塔况、母液成分、操作稳定性、生产负荷的波动及作业周期延长等因素的影响，在碳化塔内积聚或形成的碳酸氢钠疤垢，在制碱塔变为清洗塔清洗时常常无法清洗干净，累积加厚，最终导致碳化塔无法的正常作业，需采用水洗的方法彻底清洗疤块，以保证碳化塔作业正常。

碳化塔水洗的方式有两种：一种是采用“直流水水洗碳化塔”，即用循环水泵或一次水泵向塔内加水至一定的塔压后，用少量清洗气帮助搅拌，开启塔底排放阀，碳化塔洗塔水直接排入地沟；另一种是采用“水煮洗水洗碳化塔”，即用循环水泵或一次水泵向塔内加水至一定的塔压后，开塔底出碱口或塔中部蒸汽煮塔，用少量清洗气帮助搅拌，并用循环泵或CO2气升器使塔内水循环，洗塔水回收利用。

采用“直流水水洗碳化塔”的方式水洗碳化塔内结疤时，由于洗塔水直接排入地沟，造成地下水中的氨氮含量较高，环境污染严重；采用“水煮洗碳化塔”的方式水洗碳化塔内结疤时，易造成碳化塔内铁锈剥落而出色碱，同时因使用蒸汽压力较高，易出现超压事故。

1 双环公司洗塔消耗情况

湖北双环科技股份有限公司（以下简称：双环公司）碳化塔在作业过程中易结疤，疤块主要成分为碳酸氢钠、碳酸氢铵，结疤后，碳化塔很难作业，必须水洗。目前，碳化塔的水洗平均次数为50次／月，经分析测算，每次洗塔用时约8h，用水流量120m3／h，每次耗水约960m3，由此计算，月总耗水量为48 000m3，年总耗水为576 000m3，每次洗塔损失碱约6t，氨约1t，由此计算，年损失纯碱3 600t，氨600t，且洗塔水直排后，造成严重环境污染。

2007年双环公司投资160余万元在联碱事业部新建了碳化塔洗水回收装置，但试运行后效果不好而停运。

2 碳化洗塔水回收装置原理

双环公司碳化洗塔水装置如图1，该装置主要包括一个两级回收池、一台加热器、三台泵及四条管道。两级回收池之间配置倒液泵及倒液管道，所配倒液管道与两级回收池及倒液泵相连；两级回收池前配置排液泵及排液管道，所配排液管道与碳化塔底部排放阀、排液泵及第一级回收池相连；两级回收池后配置输液泵、加热器、输液管道及循环管道，所配输液管道与碳化塔顶部进水阀、加热器、输液泵相连，在加热器后配置的循环管道与第一级回收池相连。

图1 碳化洗塔水回收装置流程

碳化洗塔水的主要成分是碳酸氢钠和碳酸氢铵的饱和（或不饱和）溶液，而碳酸氢钠及碳酸氢铵在水中的溶解度随温度的升高略为增大。当碳化洗塔水温度升高较多时，碳化洗塔水又变成碳酸氢钠的不饱和溶液，重新具备溶解碳酸氢钠等碳化塔疤块的能力，能够反复洗塔。

如碳酸氢钠在25℃、50℃的溶解度分别为10.35g、14.45g；同温度碳酸氢铵的溶解度为21.35g，且碳酸氢铵在40℃时基本分解。因此，一级回收池200m3的水温度从25℃升至50℃可多溶解碳酸氢钠8.2t，碳酸氢铵基本分解；再加上管道及水洗碳化塔150～200m3的容量，每个碳化塔的实际循环洗塔水量可达350～400m3；这些升温30℃后的洗塔水足够溶解任何一个正常作业的碳化塔内形成的疤块，完全能够满足循环洗塔的要求。

3 碳化洗塔水回收工艺流程

碳化洗塔水回收利用装置，采用间歇操作。首先，将循环水洗塔后的洗水通过新增洗水排放泵，打到新建回收池。当碳化塔需要水洗时，将第一级回收池中的洗水用新增的洗水输送泵经新增加热器升温后，打到重碱厂房五楼即将水洗的碳化塔中（水洗塔的操作方式与循环水洗塔方式类同），循环洗塔。洗塔水用洗水排放泵打到新建的第一级回收池。洗塔完毕，用新增的洗水倒液泵将第一级回收池中的洗塔水打入第二级回收池自然降温。

进行下一次碳化塔水洗操作前，先将第二级回收池中的洗水用洗水倒液泵打入第一级回收池，再用洗水输送泵经加热器重新加热后，打到重碱厂房五楼即将水洗的碳化塔中，循环洗塔。

当洗塔水浓缩到与系统成分接近且系统母液出现收缩时，并入联碱生产系统。

4 装置的运行方式

当碳化塔结疤严重需水洗时，利用本装置水洗碳化塔，包括以下步骤：

1）开启输液泵、加热器及循环管道上的阀门，将两级回收池第一级中的洗水加热升温30℃；同时，用氨母液Ⅱ清洗待水洗碳化塔1h，并拉空碳化塔。

2）开启输液管道上的阀门，将升温后的池水打入碳化塔内，当塔压升至0.2MPa时，在碳化塔内加入少量清洗气搅拌洗涤，开启碳化塔底部排液泵及排液管道上的阀门，将碳化塔内洗水排放至第一级回收池循环洗塔；同时开启倒液泵及倒液管道上的阀门，从第二级回收池向第一级回收池补水，至第一级回收池满液位。

3）恒温循环洗塔8～10h，再通过碳化塔顶现有水管向碳化塔加水10～30min，淋洗碳化塔；开启倒液泵及倒液管道上的阀门，将第一级回收池的池水全部打入第二级回收池，洗塔结束。

4）第二级回收池中，从第一级回收池打入的热池水与池中冷水混合，降温，沉积疤块。

5）水洗下一个碳化塔时，先开启倒液泵及倒液管道，将第二级回收池中的冷水打入第一级回收池，重复以上步骤。

水洗下来的结晶最终进入二级沉淀池冷却沉降，当积累到一定量后，挖出其中的沉淀物外卖，条件适宜时再挖池中沉降物，当池中废水氨浓度达到系统需要浓度时，回系统再利用；水洗下来的大疤块在泵前过滤罐中清除。

5 整改建议

5.1 对泵房的改造

泵房当初设计低于地面，墙面防水能力极差，导致泵房长期积水，不仅对设备安全留下隐患，也对操作人员的安全操作留下了隐患。建议在泵房里污水池内安装自吸泵防止泵房积水导致电机被烧毁同时方便操作人员操作。同时为了防止在下雨天雨水流到泵房内，在泵房前面和侧面挖一条沟渠，将水从西边引到中干渠。

5.2 第一级回收池加装液位计

在洗塔水回收池第一级回收池内加装液位计，因为只有保证回收池液位的稳定，不被抽空，才能保证碳化水洗塔的塔压平稳，而塔压是保证洗好塔的首要条件，塔压平稳才能更充分溶解塔内疤块，从而达到水洗塔的效果和目的，并将数据接至碳化微机上便于监控。并配备一组对讲机方便联系，及时调节电流及液位。

5.3 对泵型进行改型

将输送进碳化塔的输送泵改为：IJ125－100－250F2，电机型号：Y280S－75KW。倒液泵改为泵型号：IJ100－80－160F2，电机型号：Y160L－18.5KW。

5.4 更换加热器

原换热器为利旧设备，碳钢材质，不耐氯根腐蚀，需更换能耐高浓度氯根及碱液腐蚀的换热器。

5.5 工艺改进

将倒液泵在一级池内入口管的标高进一步降低；倒液泵打到二级池的管线多配几个支管。

5.6 注意事项

为保证洗塔效果，每次洗完塔后必须将一级池内洗塔水全部打入第二级回收池。

［1］ 天津化工研究院.无机盐工业手册［M］.北京：化学工业出版社，2001

［2］ 湖北双环科技股份有限公司.碳化塔水洗方法及其装置：中国，ZL201310362658.2［P］.2013－12－11