浅析联碱碳化塔内结疤的生成与解决措施

王春鹏，刘东

（天津渤化永利化工股份有限公司碱业公司 重碱部，天津 300452）

1 联碱碳化塔内结疤在清洗过程遇到问题的论述

联碱碳化塔在运行过程中清洗塔内结疤主要存在的问题：对联碱塔来说，因AII溶解结疤速度较慢，结疤严重时，可能每周期有疤垢及积碱残留，积存日久，致反应空间缩小，工况不正常乃至恶化，故清洗时间在18h以上，如果仍出现不正常现象，可安排每季度或半年内轮换用清水蒸煮一遍，以再生其制碱能力。根据调查，如我厂联碱塔编组为1、3组为四座塔，2、4组为5座塔。4塔1组，制碱作业周期48h，清洗作业16h，或者制碱周期72h，清洗24h，结疤的情况更为严重些，30d左右就需要煮塔一遍。但煮塔后的碱液如何处置是我厂现在遇到的难点。

2 联碱碳化塔内结疤在清洗过程问题分析

联碱碳化塔的制碱作业状况与氨碱法作业状况不同。联碱塔中结疤的清洗条件远不如氨碱法有利，主要有以下几个方面因素：第一，在工艺过程中，联碱法氨母液II的碳化度比较高，然而氨碱法的氨盐水碳化度偏低。这说明联碱塔的清洗结疤的效果能力较低，在其他因素相同的条件下，溶解结疤的速度较慢。第二，由于同样的条件下，出碱的限制使联碱法清洗气的进气量（含二氧化碳气体）要比氨碱法小。第三，联碱塔结疤中的钙镁含量要比氨碱塔高很多，导致了联碱塔的结疤要比氨碱法更难于溶解，结疤处理也会更加难处理。

联碱塔和氨碱塔的结疤和清洗条件上的不同说明，联碱塔的清洗在制碱和清洗生产作业方面，不能完全效仿，要在制碱作业的周期，碳化塔编组以及清洗气选择、清洗气量、清洗方法等方面需要建立一套自己的理论来指导以后工作内容。

3 联碱碳化塔内结疤问题的解决方法

3.1 提高中下段气量比例

现今结疤在工业生产结晶过程中是一种常见现象，其本质是溶液过饱在设备内壁或构件表面上的结晶析出并附着结痂。因此，设备内壁的构件表面结构是生成结疤的条件之一。与此同时，在冷却结晶过程中冷却管壁结疤速率的主要因素是过饱和度影响的。综合这些，从减少联碱塔中结疤的目的出发，应提高碳化塔操作的中下段气量比例，降低冷却段的二氧化碳吸收量和碳酸氢钠析出量的比例，这是因为碳化塔中部的构件表面积比冷却段构件表面积要小得多。

提高中下段气量比例和结晶析出量可以有效的改善重碱结晶质量，这是由碳化塔中重碱结晶过程的特征因素所决定。现今我厂联碱塔操作的中下段气量的比例偏低，晶析段结晶析出量偏少，即冷却段中析出的结晶。如果将中下段气量比提高，将会使结晶段的结晶析出量比例增加，不但可以使冷却段中结晶析出量减少，减轻冷却段的结疤，还可以有效改善结晶质量。

3.2 合理的安排好制碱作业周期

碳化塔冷却管结疤恶化影响了制碱操作的主要技术经济指标，同时直接影响提产工作，并且生产中冷却管的结疤是个加速过程。因此，不能一味的延长制碱塔作业周期，这样会加速冷却小管的结疤厚度，对冷却段冷却小管结疤的清洗过程是极为不利的。

3.3 “四组五清洗”

为使碳化塔能够处于较好的生产运行状态，需要按时对碳化塔冷却小管进行清洗作业，但在生产负荷高时，小管结疤严重，正常清洗难以完全恢复碳化塔的冷却效率。因此，重碱部对系统流程进行优化，设想进行“四组五清洗”，即对备用的碳化塔进行清洗工作。为了解开展此项工作后对系统母液成分及产品质量的影响，特组织对16#塔的清洗工作进行查定。

1）查定方法：通过“四组五清洗”流程对备用的16#塔进行清洗，每4h对回液进行分析，数据与AII分析数据进行对比，以判断是否造成过洗，影响母液铁含量。并安排定时打盖检查小管结疤情况，以判断清洗效果。

2）查定数据（见表1）。

表1 “四组五清洗”流程查定表

数据分析：在试验初期，因碳化塔底部有部分含铁杂质造成分析数据中铁含量较高，但在试验时间逐步增长后，这部分杂质被带出系统，所以16#塔碳化卤中的铁含量逐步下降，并保持在正常范围内直至试验结束，并且这部分杂质较少，未对产品质量造成影响。至试验结束，清洗AII铁含量一直稳定在10～12mg/L，说明清洗过程受控，未出现过洗现象。

试验过程中，通过AII及清洗AII的二氧化碳含量对比，可以看出塔内部结疤一直在被清洗，清洗AII中的二氧化碳含量至清洗结束仍有上涨。

游离氨因经过AII加热器，所以有部分损失。

AII固定氨呈微降趋势，全氯及钠离子呈微涨趋势，对生产过程不会造成不利影响。

3）查定结论：通过对“四组五清洗”流程进行了进96h试验，在试验过程中对母液组份和小管结疤的清洗情况进行了分析和检查。其中母液成份有所变化，但不会影响生产的正常运行。通过对碳化塔打盖检查，小管结疤在试验结束后基本清洗干净，在16#并入生产后，从制碱初期到末期，出碱温始终处于受控的状态，循环水阀门开度由10%～20%，出水温度由初期54℃～末期44℃，换热效果明显好转，达到试验目的。

4）注意事项：本流程在生产负荷高于900m3/h后应根据结晶送液能力、碳化塔生产能力及AII管线承受能力确定是否投用。

在注液及抽空过程中会造成母液波动。投用后0.6MPa蒸汽消耗及氮气将有所增加。自送结晶洗后液清洗结晶器时不能投用。

5）流程改造设想：在碳化一楼对18座碳化塔靠塔管线进行改造，连接至去结晶回液总管，在碳化六楼铺设18座碳化塔的新清洗流程总管，并连接至各塔AII进液管上，进液总管上设置调节阀及流量计控制清洗量，实现“四组五清洗”流程自动化控制。

在完成改造后，将有效缓解因高负荷造成的碳化塔换热小管结疤情况，提高碳化塔换热效率，延长碳化塔使用周期，可满足长时间高负荷运行。另外，在需新开碳化塔进行暖塔时，通过此流程可不影响该组清洗塔的正常清洗，增加系统运行稳定性。

总之，通过上面的叙述，碳化塔内的结疤是永存的现象，只有有效的解决碳化塔内结疤问题，才能稳定经济指标，提产增效。因此，从长远来看，提高中下段气量比例、合理安排好碳化塔制碱作业周期和进行“四组五清洗”流程改造是对提高碳化工序的生产稳定性，保持生产连续高负荷运行下对减轻碳化塔结疤有着极大的促进作用。同时，避免了煮塔情况，洗塔碱水外放下，对我厂现今环保严峻形势下造成的不利影响。