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1、杨绪光，等：筛板碳化塔在我厂的应用 29筛板碳化塔在我厂的应用，杨绪光刘知法。杜竹之，张连刚(山东海化股份有限公司，山东潍坊 262737)。摘要：从筛板碳化塔的特点、生产控制和改造情况三方面介绍了该塔型在潍坊碱厂的应用情况。 关键词：筛板碳化塔；生产控制；改造上世纪 80年代，为迅速解决我国纯碱供应缺口 效率高，其次是进制碱塔塔液 C0：含量高，这与我厂 的矛盾，同时兴建了 3个 600a 纯碱厂。为了加 流程设置有关。与国内传统的碳化流程比，我厂流 速山东海化股份有限公司纯碱厂的建设速度，并提 程是清洗塔出来的清洗液先进碳化尾气塔吸收各碳高技术装备水平，选定了由民主德国引进纯碱生产 化塔出
2、气 c02进行预碳化，其出液 c02在 70 tt以上 的关键设备碳化塔、滤碱机和煅烧炉。 称为预碳化液，预碳化液进制碱塔。该流程实际上 我厂引进的碳化塔是由苏联和民主德国共同开 是将制碱塔吸收段部分转移到碳化尾气塔，相当子 发，由民主德国制造，直径 3000 2800带溢流筛板式 增加了制碱塔的高度，因而其制碱塔出气 cO：含量碳化塔 (以下简称筛板碳化塔 )。设备引进前，相同 较传统流程高 4一 8也是允许的。 塔径碳化塔只有 l台安装在前苏联斯捷利塔马克碱 1 2塔中温离、结晶质量好 厂与笠帽碳化塔混合编组使用。合同引进了 8台碳 我厂 2套生产装置选用了两种碳化塔型：筛板 化塔，设备供
3、货时追加了 l台，我厂在后来的填平补 塔和笠帽塔，前者结晶秒一般在 280 8，后者可达180 齐和扩建过程中又安装了 5台筛板碳化塔，由锦西 s。但相同真空条件下其重碱水份前者较后者低 1 化机厂制造。另外筛板碳化塔也被青岛碱厂在设备 左右，经反复测试对比，始终是筛板塔重碱水份好 改造中选用。 于笠帽塔。我们又通过查定两种塔型结晶粒度分布目前筛板碳化塔在我厂运行有近 15年的历史 发现。筛板碳化塔的粒度均匀，其大颗粒和小颗粒所 了，从初期完全照搬笠帽碳化塔的操作方式，到逐渐 占比例均低予笠帽塔。我们认为结晶秒不能代表结 掌握适合筛板塔的操作方式。从实践中我们积累了 晶质量的真实水平，衡量结晶
4、质量应看重碱水份，因 一些筛板碳化塔操作方面的经验，为促进技术交流， 此认为筛板塔结晶质量好。筛板塔结晶质量好的原 本文就筛板碳化塔有关情况介绍如下。 因在于筛板塔中部温度最高点在塔高 20 m左右，温 度可达 65。 70 ；而笠帽塔中温只有 5863 ，临1 筛板碳化塔的特点 界点在17 m左右。之所以 2种塔銎中温相差如此 之大，主要因为筛板塔上部反应明显的大于笠帽塔。1 1生产能力大 筛板塔内气、液相是连续相，气、液各行其道。液体设备引进合同保证该塔型制碱塔能力是 260 通过溢流管进人下层塔板后，又与气体呈垂直方向t d台。我厂现有 14台筛板塔，分成 2组，按日产 横向流动，液体在
5、塔内停留对间大大延长，从丽改善3450 t计，制碱塔能力在2875 td台；因制约产量 接触状况，同时减轻纵向返混，可以提高传质效率， 的关键不在碳化，同时部分碳化塔因腐蚀筛孔扩大， 有利予结晶生长。筛板塔的 c02吸收效率是笠帽塔 造成能力下降，目前各塔负荷不均匀，若按单塔出碱 板效率的 1 5倍，其吸收段吸收 C02数量多，使其中 液量最高流量计算，该塔型的最大生产能力可达到 部温度高，中温高又防止了过饱和过分积累，减少了310 t d台。该塔型能力大主要是筛板塔吸收 C02 晶核生成数量，同时筛板塔临界位置较笠帽塔高 4 m3D 第 11届纯碱学术年会论文集一一一一一左右，相应扩大了结晶
6、段区域，这些都是制得优质重 却水温低于 12 时投用温海水循环泵，保证碳化塔碱结晶的有利条件。 出水温度高于 40 。1 3塔清洗容易不宜堵塔 2 2三段气量 加强碳化塔的清洗作业，尽可能的彻底清洗塔 通过多次优化操作和生产查定，保证筛板碳化内在制碱过程中形成的碱疤，是使制碱塔运行周期 塔最佳条件的气量是：下段气 C0285 ，中段气 得以延长的重要保证，对筛板塔而言，其清洗容易， c0240 ，吨碱耗气总量是 880 m3，其中下段气 这是因为筛板塔在清洗过程中清洗气量大。一般单 230 m3、中段气 440 m3、清洗气210 m3。由于压缩机塔通清洗气 12000 m3h，另补充3000
7、 m3h中段气。 打气量和配气因素制约，实际向清洗塔和碳化尾气 清洗气进清洗塔的主要目的是为了搅拌塔内液体， 塔中要补充部分中段气。目前日产 3450 吨负荷实 所以清洗气的空塔气速愈高，搅拌就愈剧烈，结疤溶 测气量为：制碱塔下段气 2750 m3台 h、中段气 5000 解的速度就愈快。目前筛板塔是清洗 16 h，制碱96 m3台 h；清洗塔清洗气量 11000 m3台 h、中段气量 h。通常在清洗初期 2 h内需对冷却水、清洗气量适 4000 m3台 h；碳化尾气塔补中段气量 2000 m3台 h。度控制，上部筛板段清洗2 h就可清洗彻底，下部冷 2 3氨盐比却段清洗6 b就能够保证清洗效
8、果。日常检修需临 筛板碳化塔由于塔能力大，塔内气速高，为保证 停清洗塔时一般不需调整制碱时间，只留 3 5 h的 生产能力，操作上需保持塔内反应段适度上移，亦即清洗时间，开启制碱后中途也不会发生因清洗不佳 要保持塔顶出气 C02要达到 8一 12，因此不适 影响塔制碱周期的情形。 宜较高的氨盐比，否则氨耗高。长期以来氨盐比一1 4筛板塔操作弹性好 直控制在 112一114范围。 氨碱法是连续生产，设备多、流程长，生产中易 2 4转化率出现波动。筛板塔抗波动性强，其操作弹性大。主 影响转化率的因素很多，单纯从碳化塔塔型上 要原因是筛板塔不必担心低负荷产生 “座碱 ”堵塔问 分辨那种塔转化率高无甚
9、意义。首先转化率与反应题。其次，我厂流程设置上碳化尾气塔和清洗液槽 物浓度、塔压、取出液温度和在塔内反应时间是否充 缓冲余地大；第三是碳化制碱塔出气 C02浓度和出 分关系更密切。其二才是在与转化率关联密切条件气带液要求不如笠帽塔严格。因此遇生产波动，一 相同情况下的比较。实际上尽管目前筛板碳化塔转般是在主控室通过开关液、气等调节阀的开度，靠碳 化率平均在 75 2左右，较我厂笠帽碳化塔转化率 化尾气塔、清洗液槽、碳化塔液位变化即可应对，只 低 0 6。但因精制盐水方法不同，造成进筛板碳 有在外界波动时间长的情况才去调节泵钧阀门开 化塔氨盐水含 CNH3 达 2 0 tt以上，而进笠帽碳化塔
10、度。外界波动消除后其恢复时间较笠帽塔也短。 氨盐水中不含 CNH3 。假如抛除氨盐水中结合氨的 因素，筛板碳化塔转化率目前已相当于达到 77的2筛板碳化塔的生产控制 水平。2 5碳化尾气塔液位2 1冷却水系统 碳化尾气塔液位是我厂生产控制重要参数之 原设计筛板塔冷却水分两段进，下面 5个水箱 一。早年因在尾气塔液位控制方面吃亏不少，因而 进井水，上面 3个水箱进海水。因对结晶不利，改成 对尾气塔液位设有碳化塔出气压力报警装置。碳化 一段进水。通常是用卤水作冷却水。因卤水由盐田 尾气塔总高经改造已降至 28 9 m，碳化塔出气进尾 经明渠进厂，其水质较差，杂草、泥土较多，尤其卤水 气塔lO掌匿底
11、部，标高在12 m。正常生产时，碳化尾 中钙、镁杂质含量高，管内结疤快。每年高温季节 气塔阻力降在 00l MPa至 0 02 MP8。当控制不当 前，都要对碳化冷却管用 3盐酸进行酸洗。酸洗 尾气塔液位过高时，因目前尾气塔负荷已接近原设 选择在塔清洗时进行，不需加缓蚀剂。冬季冷却水 计的 2倍，空塔气速高，一旦尾气出气管线带液严 温也是一个重要控翩指标。通常上层水箱冷却管管 重，将导致压缩机超压，气量大减，甚至憋停压缩机， 壁处形成碱疤最多。如碳化塔出水温度低，在该部 造成碳化操作的混乱。因此我厂筛板塔操作中允许位极易形成“瓶颈”，会造成碳化“喷塔”。一般在冷 碳化塔高液位、高塔压，但必须防
12、止尾气塔高液位。 杨绪光，等：筛板碳化塔在我厂的应用并增加了向碳化尾气塔补充部分中段气。改造后预3 问题讨论 碳化液浓度提高 5 tt以上，达到了预期的效果。3 4筛板碳化塔出气 c0231 中段气进塔位置 通过分析筛板塔出气 c02浓度和看塔温能直观 我厂筛板碳化塔中段进气原设计是在 11。圈， 迅速的判断塔的反应情况，有利于及时对碳化塔进在设计协调时应我方要求在保留 ll。圈进气口同 行正确的调节。原先在各筛板碳化塔出气管线上装时，增加了 7。圈进气口。实际生产中，虽然单独从 有国产红外线 C02分析仪，因其取样口处易产生结7圈或 11。圈以及两个进气口同时进中段气都反复 晶，为防止零点漂
13、移，导致分析偏差，需每周一次用 试用过，但最终选择从 11。圈进中段气。这是因为 水清洗。坚持了几年后到目前为止，除中、下段气总 唯如此才体现了该塔型的设计意图。从 1l。圈进气 管 c02分析仪仍在使用外，单塔 c02分析仪已全部 能使进塔液体在上部吸收 C02推动力大，尽早到达 停用。后来我厂 “新线 ”设计时选用了西门子公司的 临界点析出结晶，相当于延长了结晶区，有利于结 红外线 C02分析仪，投用后又经我厂采取了一些措 晶。在碳化塔内吸收 c02数量一定，塔上部吸收多， 施改进，目前看效果很好。计划重新在 “老线 ”筛板 可减少塔下部吸收 C02的负担。并且流程设置有碳 碳化塔出气管线
14、上安装 “新型 ”红外线 c02分析仪。 化尾气塔允许制碱塔出气 c02含量高一些；其二是 3 5筛板碳化塔的腐蚀 碳化冷却段直径变小，塔内部有许多冷却管占据空 经过多年的运行，目前筛板碳化塔的腐蚀已较 间，加之在该段碱疤易形成，着从 7。圈加人中段气 严重，按实地测量结果，从 20+圈往上，腐蚀逐圈加 后，会导致塔内气速过大，对结晶产生破坏作用，部 剧，对塔圈最大腐蚀率为 1 15麒 8 ；从 20+。 n o 分已长成的大颗粒会破裂，下部负荷太大必然产生 圈各圈腐蚀程度差别不大，腐蚀率为 0 38耻 n a；在 较多的细小结晶。选择从 11。圈进气后，由于加大 冷却段塔圈腐蚀情况最轻，塔圈
15、腐蚀率为 了直径，气体搅拌加剧情况得以缓解。 0 17黜 n 8。造成碳化塔下部腐蚀轻上部腐蚀严重3 2钛板冷却流穗的选择 的原因在于塔下部既有碱疤保护又充满着液体。 我厂流程设计上原先是清洗塔水箱冷却水不开 造成塔腐蚀的主要因素是氧气，尽管氧的危害很大， 用，钛板用来冷却清洗液。后来流程改造成既可冷 但由于其在水中的溶解度很小，在液相中对铁的腐 却清洗液又可冷却预碳化液。目前采取清洗塔开用 蚀比气相中弱得多。而生产中上部几圈时常元液位 水箱冷却水冷却清洗液，钛板冷却预碳化液的方式。 处于气相中，因此碳化塔塔顶部几圈腐蚀严重。目 从实际生产效果比较，钛板冷却预碳化液明显好于 前我厂已完成了对部分筛板碳化塔 20。圈以上塔圈 冷却清洗液。一是预碳化液潺度高于清洗液其移走 的更换。除塔豳腐蚀严重外，筛板上的筛孔因气流的热量多，钛板冷却作用发挥充分；二是氨的平衡分 冲刷和腐蚀也扩大了许多。原先 40嘲的筛孔，有压与温度有关，进镧碱塔塔顶预碳化液温度降下来， 的已扩大到 咖，导致塔内部分液体经
