淺談影響蒸餾塔運(yùn)行周期的因素

孫秋菊

（唐山三友化工股份公司，河北唐山 063305）

淺談影響蒸餾塔運(yùn)行周期的因素

孫秋菊

（唐山三友化工股份公司，河北唐山 063305）

分析了母液SO2－4的濃度、灰乳質(zhì)量以及蒸餾塔本身操作對蒸餾塔運(yùn)行周期的影響，同時也分析了蒸餾塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。

蒸餾塔；運(yùn)行周期；影響因素；硫酸根；設(shè)備結(jié)構(gòu)

蒸餾塔是氨堿法生產(chǎn)純堿的關(guān)鍵設(shè)備之一，它的長期、平穩(wěn)運(yùn)行不僅有利于整個生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定，而且對于企業(yè)生產(chǎn)節(jié)能降耗也起著至關(guān)重要的作用。但在實際生產(chǎn)中由于蒸餾塔內(nèi)特殊的作業(yè)環(huán)境，致使蒸餾工序設(shè)備、管線內(nèi)產(chǎn)生大量結(jié)疤物質(zhì)，影響著蒸餾塔的運(yùn)行周期。筆者結(jié)合理論和工作實踐對影響蒸餾塔運(yùn)行周期的一些因素展開討論。

1 母液中SO對蒸餾塔運(yùn)行的影響

表1為我單位2＃蒸餾塔運(yùn)行38天后預(yù)灰桶中部結(jié)疤分析數(shù)據(jù)：

表1 預(yù)灰桶中部結(jié)疤成分分析

探究蒸餾塔及預(yù)灰桶生成CaSO4結(jié)疤的根源，是精鹽水中夾帶的SO最終與石灰乳中的Ca2＋發(fā)生反應(yīng)生成CaSO4，即：

而Ca2＋是分解固定氨（NH4Cl）所需的灰乳帶入的，因此Ca2＋無法避免。故精鹽水中SO濃度越高，在預(yù)灰桶中生產(chǎn)CaSO4的副反應(yīng)越劇烈，在預(yù)灰桶及蒸餾塔中CaSO4結(jié)疤也越厚，蒸餾塔的運(yùn)行周期也越短。因此精鹽水中的SO含量越低越好。

2 灰乳質(zhì)量對蒸餾塔運(yùn)行周期的影響

2.1 石灰石原料質(zhì)量的影響

石灰乳中有一定量的砂子，會在預(yù)灰桶、蒸餾塔內(nèi)與CaSO4、CaCO3一起形成結(jié)疤并不斷沉積，尤其在操作波動和開停塔時結(jié)疤更嚴(yán)重，導(dǎo)致塔后期蒸餾塔及預(yù)灰桶流體通道堵塞。

選用CaCO3含量高的石灰石，減少灰乳中砂子含量，從而降低砂液管堵塞機(jī)率。

2.2 石灰乳的影響

石灰消化是放熱反應(yīng)，灰乳越稀其溫度越低，蒸餾用量越大，這樣易造成蒸餾塔內(nèi)溫差及操作波動大，易引起塔壁疤片脫落，造成堵塔。

加強(qiáng)石灰窯的優(yōu)化操作，不生燒、過燒?；胰闈舛瓤刂圃?55～165tt之間，嚴(yán)禁大波動。用液體磨磨細(xì)灰乳，有利于提高灰乳中活性CaO，在石灰工序用旋液分砂器除砂，在調(diào)和液進(jìn)入蒸餾塔前設(shè)置沉砂分離器。

3 蒸餾塔的操作

3.1 物料流速的影響

蒸餾塔保持適當(dāng)負(fù)荷（篩板塔一般蒸量在220 m3／h、笠帽塔一般蒸量在170m3／h左右為宜），塔內(nèi)氣、液流速加大，鼓泡、翻騰相對加劇，使調(diào)和液夾帶的砂子對塔壁、菌帽起到一定的沖刷作用，類似防腐的打砂，可以減少塔壁、菌帽的結(jié)疤。而且氣、液流速增大還可以減少砂子在塔板死角的沉積，同時保持適當(dāng)蒸量也可避免篩板塔出現(xiàn)偏流或氣液夾帶現(xiàn)象。

3.2 蒸餾量波動的影響

在蒸餾塔的運(yùn)行中切忌頻繁、大幅的加減蒸量，這會造成氣液波動大，易引起疤塊脫落，砂層倒塌。如果生產(chǎn)波動大，需要大幅度的減少蒸量時，可適當(dāng)將淡液串入母液中。一方面將母液稀釋，使蒸餾塔保持較大負(fù)荷；另一方面淡液串入母液可提高母液中CO2含量，Ca（OH）2反應(yīng)形成CaCO3沉淀，有利于消除預(yù)灰桶內(nèi)CaSO4的過飽和度，減緩結(jié)疤。少量的調(diào)節(jié)蒸量時，盡量用新開的塔，后期的塔氣、液通道變窄易堵，應(yīng)盡量減少波動。特別注意砂液管堵塞不要用涼水沖，要用熱的廢淡液處理。因涼水進(jìn)塔溫差大，易引起疤片脫落，而且處理通后因為砂液中砂子及碎疤塊含量較高，暫不要進(jìn)塔，避免氣液通道堵塞速度加劇。

3.3 過?；覞舛鹊挠绊?/h3>

如果過剩灰濃度控制太高，一方面進(jìn)入蒸餾塔內(nèi)的砂子含量增加，另一方面流經(jīng)塔內(nèi)的液體粘度增大，會加劇塔內(nèi)結(jié)疤及砂子的沉降，減少塔的運(yùn)行時間。因此在廢液含氨允許的條件下，過剩灰濃度越小越好，應(yīng)控制在1.0tt左右。

3.4 預(yù)熱母液溫度的影響

理論上講，蒸餾塔中CaSO4結(jié)疤的存在取決于生產(chǎn)CaSO4的反應(yīng)溫度。理論上講，反應(yīng)溫度高于93℃時生成CaSO4·0.5H2O，低于93℃時生成CaSO4·2H2O。93℃時CaSO4·0.5H2O轉(zhuǎn)變成CaSO4·2H2O，這轉(zhuǎn)變過程中CaSO4表面活化能大，容易在塔壁結(jié)垢。為了既保證蒸餾效率又能減輕結(jié)疤，可將預(yù)熱母液溫度控制在95～96℃。但實際生產(chǎn)操作中，各企業(yè)往往為了降低能源消耗，在不增加硫酸鈣水合物的情況下，適當(dāng)降低預(yù)熱母液的溫度，從而減少蒸汽用量。

4 預(yù)灰桶中加入濃縮的廢液

蒸餾廢液中含有大量CaCl2，將其加到預(yù)灰桶中對CaSO4過飽和度的消除、促進(jìn)其沉淀的生產(chǎn)有利。其原理是同離子效應(yīng)，對反應(yīng)Ca2＋＋SO→ CaSO4↓而言，反應(yīng)得以向右進(jìn)行的唯一條件是〔Ca2＋〕〔SO〕的離子積要大于CaSO4的溶度積。因為蒸餾母液中SO離子濃度是一定的，要提高其離子積，只有通過提高Ca2＋離子的濃度來實現(xiàn)。因此大量Ca2＋離子加入，對消除CaSO4的過飽和度、促進(jìn)CaSO4沉淀顯然是十分有利的，從而減輕塔下結(jié)疤，延長蒸餾塔的運(yùn)行周期。

5 設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響

在現(xiàn)實生產(chǎn)中，蒸餾塔的特有結(jié)構(gòu)決定了蒸餾塔在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的問題。這些問題對蒸餾塔運(yùn)行周期在一定程度上構(gòu)成了影響。

5.1 預(yù)灰桶的影響

對于篩板式蒸餾塔，由于蒸汽由主蒸餾段首先進(jìn)預(yù)灰桶，然后進(jìn)預(yù)熱段，如果蒸餾塔的負(fù)荷過大，預(yù)灰桶出氣就會將部分液相中的灰乳夾帶而出，在預(yù)熱段進(jìn)氣帽子附近形成懸掛物，當(dāng)其大幅脫落時，就常常堵塞預(yù)熱段的出液通道，造成蒸餾塔的運(yùn)行周期縮短。因此，行之有效的辦法是將預(yù)熱母液出口與預(yù)熱段進(jìn)氣口管口方位錯開45°角，即使疤塊脫落也不會堵塞預(yù)熱母液流道。我公司首先在3＃蒸餾塔上進(jìn)行了改造，效果非常明顯。

5.2 攪拌框架結(jié)構(gòu)的影響

對于篩板式蒸餾塔，框架結(jié)構(gòu)上結(jié)疤一旦脫落，即會將調(diào)和液管堵塞，造成死塔，為此股份公司嘗試在攪拌框架加掛鎖鏈的辦法來減少預(yù)灰桶壁掛疤，效果明顯。同時我公司也在探索篩板式蒸餾塔預(yù)灰桶攪拌的改造，從而進(jìn)一步簡化現(xiàn)有攪拌結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)攪拌強(qiáng)度，減小攪拌開啟過程中的形變，進(jìn)而減小疤塊脫落可能性。

TQ 114.161.6

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1005－8370（2012）06－25－02

2012－08－08