浅谈纯碱厂降低蒸馏汽耗的优化改造

程梅花,王 婷 ,刘清帅,刘文国,牛圆圆

(山东海化股份有限公司纯碱厂,山东 潍坊 262737)

我厂新线重碱车间蒸馏塔经过前期预灰桶搅拌改造后,蒸馏塔运行周期有所延长,经过一闪增设喷枪改造,蒸馏汽耗有所下降,但与同行业最好水平仍有差距,新线重碱车间根据目前的实际生产情况,对影响蒸馏汽耗的相关因素进行了分析,顺利实施了优化改造。

针对蒸馏汽耗,确定了三项引起新线蒸馏汽耗高的主要因素:1)滤过洗水当量高;2)蒸馏塔废液余热回收率低;3)热母液温度偏低波动。针对造成蒸馏汽耗高的三大主因,实施以下三项改造。

1 滤碱机洒水喷头改为槽式喷淋

1.1 洒水喷头堵塞状况

滤过洗水是热母液的组成之一,滤过洗水当量大时,热母液量会增大,相应增大蒸馏塔蒸量,增加蒸馏汽耗,在生产负荷及碳化工况基本平稳的情况下,调取2021年4月份1～10日的洗水当量与蒸馏汽耗数据作图1,明显看出蒸馏汽耗随洗水当量的变化而变化。

图1 洗水当量与蒸馏汽耗关系图

图3 改造后二闪内布液分布盘

新线重碱车间滤碱机洒水方式为喷头式喷淋,每台滤碱机有4道喷淋管,第一道喷头使用重碱脱水离心机工序来的离心母液(盐分1.0 tt,含碱沉降率12%),其余三道喷头使用废淡液喷淋,每道洗水管安装有洗水喷头22个。

离心母液固含量为10%～20%,且颗粒多结晶较细。易形成结晶疤块,堵塞喷头。实际运行过程中30～50 h后两端约1/5个喷头堵塞,168 h后约1/2的喷头堵塞。

净氨洗水喷淋管线为非金属材质,长时间冲刷,会有橡胶垫子皮屑脱落,洗水中有油污、絮状物等杂物,同时受喷头结疤因素影响,喷头经常堵,造成洒水不均,且喷淋过程中因雾状较大,造成飞溅,洗水用量无形中加大,造成浪费。实际运行过程中,90～150 h后约1/6的喷头堵塞,500 h后约1/3的喷头堵塞。

虽然在碱车停车时定期对喷头进行清理,但因碱车倒车周期等因素影响,无法保证运行的碱车喷头能及时得到清理。

1.2 洒水槽式喷淋

经考察其它厂家洗水方式,先单独对一台滤碱机进行改造试验,改为洒水槽式喷淋。滤碱机转鼓上设有两道洒水槽,离心母液设在第一道洒水槽,在转鼓水平轴线上侧24°～36°处,布液板仰角调整为35°～50°,下边沿与转鼓距离控制80～100 mm,洗水作为第二道洗水,设置在转鼓水平轴线夹角48～60°处,洗水槽与转鼓距离控制80～100 mm。洗水槽布液板仰角调整为制40°～55°。

改为洒水槽式喷淋后,洗水流量稳定且洒水集中,解决了易堵现象,单车重碱盐分、水分试验指标和之前使用喷头(未堵时)基本一样。随后对全部滤碱机进行了改造。改造后洗水当量0.52 m3/t,比改造前降低0.02 m3/t;纯碱盐分0.5%,比改造前降低0.05%。

2 蒸馏塔第二闪发器内布液槽改造

2.1 蒸馏塔废液闪发流程

新线重碱车间蒸馏塔二闪工艺流程:蒸馏塔底部废液经一级闪发器后,自压进入第二级闪发器,内部氨气、蒸汽经二闪进入管网,最终进入淡液蒸馏塔,废液经桶底部进入废液槽,由废液泵运送至渣厂。

通过同行业对标,同行业碱厂废液温度84 ℃,而我厂废液温度87 ℃,相比废液闪发效果差,去淡液蒸馏塔的闪发汽少,需要补充部分低压蒸汽,造成蒸馏汽耗升高。

二闪规格为φ5000×8200,内部压力约为-50 kPa。原先一闪废液管线进入二闪后,由1根DN400碳钢管线输送至桶2/3处,在管线末端加一块400×400 mm,d=16 mm厚折流板,改变流体方向,使其向下喷入桶内,存在缺点:1)废液进入闪发器高度较高,不利于形成较高的闪发汽柱,且分布不均匀,闪发效果差。2)废液进入闪发器,仅形成单层闪发,闪发面积较小,闪发效果差。

2.2 闪发汽内布液槽改造

桶内安装锯齿形溢流槽作为布液分布盘,溢流槽进液管顶部焊接800×600 mm挡流板。降低溢流槽高度为1.7 m,不足二闪高度的1/3,废液进入溢流槽后,沿溢流槽齿均匀流下。改造后,闪发器由原先单层闪发优化为双层闪发,闪发面积由原先19.75 m2增加为27.065 m2,废液在二闪内的停留时间延长,有利于二闪内废液的余热回收。改造后经实测废液温度为83～85 ℃,相比改造前平均降低2～4 ℃左右。同时,因溢流槽高度降低,废液中的悬浊物进入淡液蒸馏塔的几率大大降低,废淡液的浊度相应降低,延长内部鲍尔环使用周期。另外,热废淡液浊度降低,能增加洗水通过率,降低洗水用量,减少滤碱机洗车次数。

3 均衡煅烧母液联合塔母液量

我厂新线冷母液至热母液流程为,通过冷母液泵将冷母液送入吸收塔上部水箱间接换热提温,然后进入煅烧母液联合塔与炉气直接接触提温,最后自流至热母液桶。新线共8台母液联合塔,进液管线因为无流量计,无法精确操作调整,存在进液不均衡现象,各母液联合塔出液温度偏差较大,热母液温度在75～78 ℃波动,热母液温度偏低,且热母液CO2含量波动,造成蒸馏塔工况不稳定。

经过实施改造,母液联合塔进液管线增设流量计(型号:上海克隆4300C),各母液联合塔出液温度基本稳定在80～81 ℃,热母液温度的提高和稳定后,单塔蒸量有所提高,蒸馏汽耗1 122 kg/t,比改造之前降低28 kg/t。