蒸吸氨系统氨耗高的原因及改进措施

(青海发投碱业有限公司，青海 德令哈 817099)

氨碱法生产纯碱过程中蒸吸氨过程在生产中占有重要地位，由于蒸吸氨系统流程较为复杂，氨耗高等故障分析难度较大，需要多方面考虑，而且出现故障后处理难度大。

吸氨塔是我公司蒸吸工序的关键设备，我公司采用的是内冷式吸氨塔工艺；内冷式吸氨塔主要结构特征是将吸收与冷却作业合于一体，在需要降温的部位，布入所需的冷却水箱，水箱传热管的管内空间进冷却水，将反应热及冷凝热导出，管外空间进行气液传质吸收，水箱冷却系统由箱体、花板(管板)、冷却水管及侧盖组成；筛板蒸氨塔φ3000×46879六座，加灰蒸馏段与加热分解段之间有隔板，各底部空圈各有进气泡罩1个。塔顶设氨气冷凝器7圈，内有6圈水箱冷却器。氨气冷却器三座各8圈，其中各有6圈水箱冷却，设在内冷吸氨塔顶部，在蒸氨塔内，将过滤母液及各种含氨液体中的氨和二氧化碳蒸出。

我公司在较长时间内出现氨耗高的情况，所以对蒸吸氨系统进行了分析并采取了相应措施。

1 吸氨塔中部水箱腐蚀结疤

吸氨塔中部冷却水箱由于长期受到气液冲刷腐蚀及酸洗等原因，水箱花板变薄，在密封圈和止推圈位置周围花板不同程度腐蚀。

由于密封圈和止推圈位置周围花板腐蚀，出现了冷却水箱的钛管与花板间密封不严，造成冷却水泄漏进入氨盐水，为了维持正常生产，只能以隔离水箱的办法解决，造成水箱冷却面积减小，吸氨效果差，造成吸氨塔中部温度高，高低真空尾气含氨高的等问题，尾气含氨高又造成尾气管线结晶，因高低真空尾气进入下段压缩机进行回收，在压缩机进口频繁形成结晶，使压缩机进口负压高，压缩机打气量降低，氨在碳化塔底部吸氨，反应不彻底，造成碳化出碱液游离氨升高，形成氨的无效循环，并且造成部分氨由暴空损失的方式浪费。

1.1 对吸氨塔中部水箱进行修复

针对吸氨塔水箱减少造成的氨耗高的情况，对吸氨塔水箱进行了修复，根据吸氨塔水箱花板尺寸，用不锈钢板预制备板；备板的作用是防止氨盐水对修复后的水箱花板产生直接冲刷。按照水箱花板孔间间距在备板上预制管孔，定位套。将预制好的尼龙棒模具涂上1731脱模剂安装到吸氨塔水箱内两侧原花板孔内。向水箱两侧原花板孔内填入TS216可赛新修补剂，涂抹至与模具端面平齐，达到原始厚度。待水箱花板孔内和内侧壁的可赛新凝固3～4 h后，将预制好的四块不锈钢板备板安装在修复后的水箱花板内壁上，与吸氨塔水箱花板贴紧靠实，两侧花板找正对中后，使用定位套、定位螺栓定位、固定。用高效清洗剂1755对不锈钢板备板外侧表面进行清洗，干燥后涂抹二层TS256耐磨防腐涂层，单边花板涂层总厚度为0.4～0.6 mm，水箱花板两侧孔内成型摸具待可赛新TS216凝固后(凝固时间为10～12 h)退出。安装钛管，将O形圈和止退环打入孔内用以钛管的固定和密封。水箱修复后已运行近2年时间，没有出现修复剂脱落等问题。

1.2 解决吸氨塔结疤问题

我公司在生产重灰时，原工艺是精盐水中的镁含量在一定范围，能够满足重质纯碱粒度要求。如果在精盐水中保留镁离子，精盐水中的镁进入吸氨塔后，塔内主要产生碳酸镁及其复盐结疤，影响生产。因此，将精盐水中的镁除尽，减少吸氨塔内结疤，在吸氨塔后加入镁来保证重灰粒度，既在氨盐水中加入氯化镁的方法解决吸氨塔结疤问题，氨盐水中加镁后还可以起到防腐提高产品质量的作用。通过加镁改造吸氨塔结疤问题基本消除，并减少了结疤和酸洗造成的损失。

氨盐水加镁前，精盐水镁指标18～32 mg/L,钙离子小于5 mg/L，加镁后精盐水钙镁指标均小于5 mg/L，氨盐水镁指标24～30 mg/L。氨盐水游离氨盐分，产品水不溶物等指标正常。

1.3 氨盐水加镁成本

除尽精盐水镁盐水精制增加灰乳量和纯碱液量，增加成本约0.5元/t，酸洗一座塔影响产量月230吨计算，酸洗成本约为1.4元，因此精盐水镁全部除尽时成本降低0.9元/t碱。

未改造前每座吸氨塔每3个月清洗一次，改造后已运行两年未清理。

2 吸氨塔中部温度高

2.1 蒸吸系统氨器冷却系统查定

在氨耗高的原因分析之初，蒸氨塔、吸氨塔指标的表现为蒸氨塔中压、底压高，吸氨塔进气温度高，中部温度高，出气温度高，原因全部归结为吸氨塔中部水箱换热能力下降造成。吸氨塔中部水箱修复后，虽然氨耗下降，但仍然高出正常指标。说明氨耗高还有其他原因。

对吸氨塔所需循环水量的计算:

1)氨盐水吸氨后的温度。淡氨盐水吸氨的过程氨盐水吸收热量1.758×106kJ/t,氨盐水密度按1.157 t/m3计算。

1.758×106=3.26×6.3×1.157(t-45)

解得：t=118 ℃。

2)需移走的热量计算。循环水给水温度25 ℃，回水温度37 ℃ ，按日产3 600 t碱计算，单塔负荷50 t/h。将氨盐水从118 ℃降到60 ℃需移走的热量为：

Q1=3.26×6.3×50×(118-60)=59 560.2 MJ

所需循环水量=Q/c(37-25)=1 187 m3/h。

流量计温度计等计量设备不准确也给分析带来误判断和难度，对温度压力流量等进行查定有助于分析问题，对蒸吸系统氨器冷却系统进行了查定，循环水流量正常，但蒸氨塔出气温度偏高，蒸氨塔出气冷却后温度76 ℃左右，说明塔顶氨气冷却器换热能力不足，在检修吸氨塔中部水箱期间对塔顶冷却器进行了酸洗，吸氨塔进气温度有所下降，但仍不正常，我们将塔顶冷却器水箱开盖检查后发现塔顶冷却水箱结疤非常严重，结疤厚度5 mm左右。

蒸吸氨系统氨器冷却器结疤后，一部分热量未被新鲜水冷却移出，氨气温度高导致了蒸吸氨系统负压降低，蒸氨塔中压、底压高，废液含氨高，吸氨塔进气温度高，中部温度高，出气温度高等问题。

2.2 冷却器结疤清理

通常清理结疤主要为化学清洗，一般都采用酸洗的方法进行除垢，但是酸洗对设备的腐蚀也非常严重，解决了结疤问题又带来设备腐蚀泄漏，造成厂房内部建筑物的腐蚀等更严重的后果，所以我们采用了高压射水流清洗方法，高压水射流清洗管道及热交换器内孔时，能将管内的结垢物和堵塞物全部剔除干净，可见到金属本体。具有巨大的能量且以超音速运动的高压水射流,完全能够破坏坚硬结垢物和堵塞物，但对金属没有任何破坏作用。同时又由于高压水的压力小于金属或钢筋混凝土的抗压强度等级，高压水射流清洗不会损伤被清洗基体。要求从塔顶从上到下的顺序，进行水箱盖拆除和安装，用高压清洗枪对水箱钛管进行洗清，在不损伤金属壁的情况下、露出金属本色。高压水射流清洗虽然成本较高，但清洗彻底，无腐蚀性，清洗效果好。清洗后蒸氨塔中压由26 kPa左右降低至20 kPa左右，吸氨塔进气温度从66 ℃下降至约60 ℃，氨耗逐步正常。

3 结 语

蒸吸氨系统中进入的介质有蒸汽、母液、氨盐水、氨气等，对设备腐蚀性强，易造成管线、塔壁漏点多，母液、氨气泄漏后造成氨损失，如塔圈、氨气管线、泵密封等设备，因此对塔器、管线的防腐工作要常抓不懈，做好日常设备管理，提前防范，及时更换和修理有缺陷设备。