纯碱生产中节能蒸馏系统改造设计

赵会聪 刘忠华 王欢 虞红梅 杨亚雄（唐山三友化工股份有限公司纯碱分公司，河北 唐山 063305）

纯碱生产中节能蒸馏系统改造设计

赵会聪 刘忠华 王欢 虞红梅 杨亚雄（唐山三友化工股份有限公司纯碱分公司，河北 唐山 063305）

本文主要讲述纯碱生产中节能蒸馏系统改造时，设计方面考虑的一些关键问题。

母液；调和液；废液；闪发；游离氨

根据公司生产需求，对原节能蒸馏系统（母液浓缩干法蒸馏系统）进行改造。将母液多效蒸发工序改为浓海水蒸发，达到节约原盐降低成本的目的。节能蒸馏系统母液浓度降低后，要求提高母液处理量，这就要求对现有设备及工艺进行改造。

1 工艺流程改造

1.1 原工艺流程简述

滤过工序产生的冷母液经预热，进入挥氨塔蒸发游离氨，之后进入多效蒸发工序利用废热蒸汽将母液蒸发浓缩，与来自磨灰工序的干灰在预灰桶内制成调和液，进入固定铵蒸馏塔进行蒸馏。蒸馏出的氨气进入原有吸氨系统，蒸馏产生的浓废液送氯化钙工序。

1.2 改造后工艺流程

冷母液经预热在挥氨塔中挥发游离氨后，进入预热母液储桶，再由预热母液泵打入预灰桶，与磨灰工序来的干灰在预灰桶内混合，制成调和液，自流进入固定铵蒸馏塔蒸氨，预灰桶和蒸馏塔出气做挥氨塔的热源后并入原有氨气吸收系统。固定铵蒸馏塔蒸出的废液自流进入第一闪发器，闪发出的蒸汽经热泵回收，用作蒸馏塔热源，废液从第一闪发器自流进入第二闪发器，闪发出的蒸汽用于高真空蒸馏系统，第二闪发器排出的废液送氯化钙工序制备氯化钙。

2 设备改造

2.1 蒸馏塔的改造

本次设计需要提高蒸馏塔的生产能力，原设计生产能力100m3/h，现需要处理大约150m3/h的冷母液。因为是现有设备改造，塔高、塔径塔、板数不做改动，首先采用比较简便的方法，只对塔板进行改造。孔径由原来的φ95改为φ90，孔数由原来的148个增加到208个，各层筛板开孔率由目前21.4%增加到26.97%。减小开孔孔径，增大开孔数量，提高总开孔率，增大气液接触面积，降低气体阻力，以提高蒸馏塔生产能力。

2.2 挥氨塔的改造

挥氨塔是填料塔，主要目的是蒸出母液中的游离氨。填料由规整填料改为聚丙烯鲍尔环乱堆填料。聚丙烯鲍尔环填料压降小，通量大，鲍尔环上的两排窗孔交错排列，气体流动通畅，避免了液体严重的沟流及壁流现象，有利于提高挥氨塔的处理能力。

因在原系统内部进行改造，将挥氨塔下端裙座空圈改造为预热母液储桶，有利于节省有限空间位置。预热母液从挥氨塔进入预热母液储桶，使生产系统操作维持稳定。

2.3 闪发器的改造

原有的第一闪发器和第二闪发器的处理能力已不能满足现状要求，公司决定拆除原第一闪发器，将第二闪发器用作改造后的第一闪发器，新增加一台处理能力足够的第二闪发器。

以前蒸馏系统的闪发器进液口都是为切向向斜上方进液，目的是使液体形成较大的表面积，有利于闪发蒸汽。但是由于废液中含泥砂等固体颗粒，对设备冲刷腐蚀较为严重，导致设备筒体维修频繁，检修费用增加，也影响生产稳定。为了解决这一问题，本次设计对进液方式进行改造。改切向进液为水平进液，考虑到闪发效果，需要增大闪发面积，因此对设备内部进行改造。在设备内部增加丰字型溢流槽，并在溢流堰上设置成锯齿，溢流槽底板上开小孔，防止泥砂聚集。废液水平进入第二闪发器，之后直接进入溢流槽，大部分液体溢流而下，少量液体夹带着泥砂从底部小孔流出，增大了闪发面积，提高了闪发效率，减少设备磨损及检修费用。

3 设备安装高度

固定铵蒸馏塔、第一闪发器、第二闪发器之间废液自流，整个系统处于负压状态，与原有系统联系密切，适当的安装高度是整个流程能够顺利运行的关键。

固定铵蒸馏塔低压18-35kpa，第一闪发器顶压-15～-35kpa，第二闪发器顶压-54kpa，利用压力平衡可计算：蒸馏塔至第一闪发器和第一闪发器至第二闪发器的液封高度、第一闪发器和第二闪发器进液口高度。通过这些计算，再根据现有蒸馏塔的安装高度，可确定第一闪发器、第二闪发器的安装高度。

废液直接从第二闪发器进入废液泵，中间没有缓冲桶，这对泵的汽蚀余量及、第二闪发器与废液泵之间的安装高度有较高的要求，要经过计算确定废液泵能稳定运行。关于没有设置缓冲桶，是因为废液温度在80-90℃，如果进入缓冲桶，桶顶会不停冒出蒸汽，而且当液位控制不当时，会发生溢流现象，高温液体溢流存在安全隐患。

影响生产的特殊情况必须考虑，如第二闪发器出液故障，排液出现问题，液位会瞬间上升，来不及做任何操作处理，此时的保护措施为第二闪发器设备出气口，要高出故障时最高能达到的液位高度并有安全余量，防止液体进入出气体系统造成生产事故，要保证整套系统改造后的安全性。这些都要经过计算获得可靠数据。

4 结语

（1）固定铵蒸馏塔的改造受到现有条件制约，塔高、塔径塔、板数未做改动，对处理能力有一定影响。

（2）改造后的节能蒸馏系统并入原系统后能够稳定运行。

[1]姚玉英 化工原理，天津科学技术出版社，1999.

[2]大连化工研究设计院，纯碱工艺[M]，化学工艺出版社，2003.