淺談液相重灰系統(tǒng)的工藝改造

邵本堤，李建濤，王華廣

（大化集團(tuán)大連化工股份公司，遼寧 大連 116308）

2008年我公司搬遷改造，聯(lián)堿項目設(shè)計能力60萬t／a，純堿產(chǎn)品的構(gòu)成為輕灰20萬t／a、重灰40萬t／a，其中固相重灰、液相重灰各20萬t／a。液相重灰采用水合器、分離機、流化床的流程。在2010年聯(lián)堿系統(tǒng)生產(chǎn)正常后，20萬t／a液相重灰系統(tǒng)投入生產(chǎn)并生產(chǎn)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的低鹽重灰產(chǎn)品。但液相重灰投入生產(chǎn)以來，存在連續(xù)性差、生產(chǎn)能力低、質(zhì)量不過關(guān)等問題。經(jīng)過2年的生產(chǎn)實踐和不斷改造，液相系統(tǒng)更加完善，生產(chǎn)負(fù)荷大幅度提高。

1 工作原理及工藝流程

1.1 主要設(shè)備參數(shù)

液相水合器尺寸：φ3 200×5 958

液相水合器體積：V＝52m3

液相水合器攪拌轉(zhuǎn)速：n＝59r／min

料漿泵：Q＝150～180m3／h，H＝26m

分離機型號：H－1000型

分離機外形尺寸：2 600×3 000×2 300

分離機能力：Q＝35t／h

稠厚旋流器：SS350－10 φ350

濾液旋流器：φ500

流化床的主要參數(shù)

外形尺寸：6 300×4 400×13 000

生產(chǎn)能力：Q＝25t／h

1.2 工作原理及特點

液相水合法與固相水合法的水合機理是一致的，均屬結(jié)晶化學(xué)的范疇。比重的增大是靠分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變引起的，是利用化學(xué)的方法來制取重質(zhì)純堿。

液相水合法是將輕質(zhì)純堿加入到懸浮晶漿的結(jié)晶器內(nèi)，來完成碳酸鈉的一水化結(jié)晶。通過調(diào)控不同的母液含鹽濃度，從而可以實現(xiàn)一水堿不同含鹽量的控制，進(jìn)而得到低鹽重質(zhì)純堿，同時還可以有效的降低成品中的雜質(zhì)含量。定量外送高鹽母液和補充新水是實現(xiàn)這一目的的有效手段。

一水堿晶漿進(jìn)入稠厚器稠厚，再進(jìn)入分離機固、液分離，得到合格的一水堿，進(jìn)入流化床干燥、冷卻，得到重質(zhì)純堿。

1.3 主要工藝流程（見圖1）簡述

圖1 液相重灰工藝流程圖

液相料倉內(nèi)的輕灰，經(jīng)液相星形下料器送入液相水合器，與同時按一定比例送入的母液和工藝水，在攪拌器的攪拌下充分均勻混合，并完成水合反應(yīng)。生成的一水堿結(jié)晶不斷長大。當(dāng)水合器中料漿固液比達(dá)到25%～30%時，由料漿泵抽出送到稠厚旋流器進(jìn)行稠厚，增稠后的料漿由旋流器下部進(jìn)入一水堿分離機。當(dāng)料漿取出固液比尚未達(dá)到工藝要求時，可由料漿循環(huán)管返回水合器循環(huán)調(diào)節(jié)。

母液由母液泵供給，一部分送入母液冷卻器，與涼堿工序送來的軟水間接換熱后返回母液罐，用以調(diào)節(jié)母液罐中的母液溫度達(dá)到工藝要求，也可以由近路直接送入水合器。另一部分母液則直接送到水合器中。剩余母液則由母液循環(huán)返回管路返回母液罐。

洗水由洗水泵供給，用于水合器尾氣噴淋和生產(chǎn)使用。

水合器尾氣匯集于尾氣總管，經(jīng)噴淋洗滌后排入大氣。

由料漿泵送來的一水堿晶漿經(jīng)稠厚旋流器稠厚，清液由器頂返回管返回母液罐，稠厚料漿經(jīng)進(jìn)料管進(jìn)入一水堿分離機。分離出的一水堿經(jīng)一水堿絞龍送往液相流化床；分離濾液經(jīng)濾液旋流器氣液分離后返回至母液罐，分離尾氣由尾氣管排空。

2 主要結(jié)構(gòu)特點及性能

2.1 液相水合器

由14mm不銹鋼板焊接而成的，外部設(shè)有夾套，內(nèi)部裝有雙漿式攪拌裝置的圓筒形設(shè)備。筒體規(guī)格φ3 200×5 958，容積52m3。筒體內(nèi)距筒底2 952mm裝有厚12mm的隔板，將水合器分為上下兩段，隔板上以120°分布設(shè)有三個方形開口。距筒底和隔板600mm分別設(shè)有φ1 630×1 400和φ1 630×1 000的導(dǎo)流筒兩個，分別內(nèi)置φ1 600的攪拌葉輪，并通過中部立軸連接筒頂電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)攪拌。筒頂和筒底分別設(shè)有DN500的人孔各一個；筒體上下兩段分別設(shè)有DN600的人孔各一個。

2.2 料漿泵

料漿泵采用SCZ系列泵，是臥式的單吸蝸殼離心泵。主要構(gòu)造有泵體、泵蓋、軸、葉輪、密封環(huán)、填料及填料蓋、軸承及軸承箱、聯(lián)軸器等部件組成。

2.3 一水堿分離機

本崗位采用進(jìn)口的H－1000型螺旋刮刀卸料過濾離心機，簡稱一水堿分離機。它是利用高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生的離心力的作用，使懸浮液中的固體顆粒與液體分離的一種設(shè)備。

圖2 液相水合機

H－1000型螺旋刮刀卸料過濾離心機主要由：產(chǎn)品室、軸承箱、機座、轉(zhuǎn)動部件、過濾元件、驅(qū)動裝置、潤滑裝置、沖洗裝置及安全裝置等部分構(gòu)成。產(chǎn)品室設(shè)有濾液與固體物料排出口及檢查人孔，人孔蓋上設(shè)有檢查窗，頂部有進(jìn)料管伸入產(chǎn)品室內(nèi)；產(chǎn)品室設(shè)有的沖洗裝置包括：濾出液空間沖洗、轉(zhuǎn)鼓沖洗（外部）、固體物料空間沖洗、螺旋刮刀內(nèi)部空間沖洗。軸承箱內(nèi)裝有減速機，一端與箱外V型皮帶輪相連，另一端與懸臂驅(qū)動軸相連。懸臂驅(qū)動軸攜帶有轉(zhuǎn)鼓、篩籃、螺旋刮刀等轉(zhuǎn)動部件，并伸入產(chǎn)品室內(nèi)。產(chǎn)品室與軸承箱緊密相連，并通過機座安裝在橡膠減振墊上，以吸收振動。機座上還安裝有潤滑裝置，通過油泵電機驅(qū)動，實現(xiàn)對離合器、減速機、軸承的循環(huán)潤滑。電機與V型皮帶輪通過V型皮帶相連，并設(shè)有安全護(hù)罩。

2.4 一水堿絞龍

螺旋運輸機俗稱絞龍，由機槽、螺旋葉、螺旋葉軸及傳動裝置等組成。因其輸送的物料是一水堿，故稱其為一水堿絞龍。

2.5 稠厚旋流器

稠厚旋流器為不銹鋼板卷焊成的帶錐底的圓筒形容器，規(guī)格φ350。晶漿切線進(jìn)入器內(nèi)，沿器壁旋轉(zhuǎn)沉降，稠厚晶漿由器底排出；清液由器頂排出。其主要作用是提高晶漿固液比，保證一水堿分離機正常作業(yè)，提高其生產(chǎn)能力，降低能耗。

3 生產(chǎn)情況

20萬t／a液相重灰系統(tǒng)投入生產(chǎn)以來，雖然已生產(chǎn)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的低鹽重灰產(chǎn)品。但存在連續(xù)性差、生產(chǎn)能力低、質(zhì)量不過關(guān)等問題。經(jīng)過兩年的生產(chǎn)實踐和不斷改造，液相系統(tǒng)更加完善，保證了液相生產(chǎn)的平穩(wěn)，并使生產(chǎn)負(fù)荷大幅度提高。

4 存在問題及改進(jìn)措施

4.1 解決料漿泵易結(jié)晶，生產(chǎn)不連續(xù)問題

料漿泵是把液相水合器里的母液取出分二路，一路去液相水合器自身循環(huán)，一路是當(dāng)固液比達(dá)到25%～30%左右時去稠厚器稠厚后再到分離機進(jìn)行分離。改型前，料漿泵為一般化工泵，由于母液固液比較大，泵葉輪易結(jié)晶，水合器作業(yè)周期不到一天，化工泵葉輪結(jié)晶嚴(yán)重，泵不上量，導(dǎo)致生產(chǎn)無法進(jìn)行，另外化工泵的流量和揚程都偏低，滿足不了實際生產(chǎn)需要，必須進(jìn)行改型。

根據(jù)生產(chǎn)實際情況，將料漿泵改為渣漿泵。一方面解決了泵葉輪結(jié)疤問題，保證料漿泵持續(xù)運行；一方面增大流量，解決稠厚器頂部不出水問題，同時保證了分離機的分離效果。經(jīng)過一年的生產(chǎn)實際運行，使液相水合能夠持續(xù)平穩(wěn)運行，達(dá)到了預(yù)期效果。

4.2 解決液相水合分離機刷車效果差問題

液相水合分離機刷車時，由于軟水溫度較低，分離機刷車效果極差，而且刷車時間長，浪費大量軟水，加快母液膨脹，給液相重灰?guī)聿焕蛩亍?/p>

為了更好的洗滌液相水合分離機，在液相水合機洗水管線上引一條DN50管線到分離機刷車管線上，重灰洗水是采用煅燒蒸汽冷凝水，溫度較高，利用洗水溫度較高的優(yōu)點（75～85℃），保證分離機刷車效果，而且刷車時間短，刷車水相對減少，給重灰系統(tǒng)創(chuàng)造有利條件。

4.3 液相水合料漿泵母液返回量控制遲緩問題

液相水合法料漿泵母液去稠厚器靠自調(diào)閥控制，返回液相水合器母液量靠人工手動閥控制，但手動閥控制大小是根據(jù)固液比的高低經(jīng)?？坎僮鞴みM(jìn)行手動調(diào)節(jié)，由于樓層較高，一是操作效果后置，二是操作工體力消耗較大，很不方便。

為了解決此問題，母液去液相水合器自身循環(huán)手動閥改成自調(diào)閥，根據(jù)母液固液比的高低來調(diào)節(jié)母液返回液相水合器母液量的多少，很方便，一是操作手段迅速，調(diào)節(jié)及時，二是節(jié)省操作工體力消耗，很方便。改造后，能及時調(diào)節(jié)母液返回量，能及時控制母液去稠厚器固液比，保證液相重灰質(zhì)量。

4.4 解決料漿泵去稠厚器管線易堵塞問題

液相水合料漿泵母液去稠厚器自調(diào)閥離二臺水合器手動閥距離10余米，當(dāng)分離機或稠厚器出現(xiàn)問題時，操作工必須先到五樓把手動球閥關(guān)死用洗水沖洗后，再把自調(diào)閥關(guān)死，整體處理需要時間太長，不利于操作，處理不及時，管線很容易結(jié)晶，使管線堵塞。

把稠厚器原自調(diào)閥拆下，再增加一臺自調(diào)閥，分別靠近二臺水合器手動閥后安裝，當(dāng)分離機及稠厚器出現(xiàn)問題時，及時關(guān)閉去稠厚器自調(diào)閥，在第一時間減少去稠厚器的母液，使問題能及時處理，避免母液結(jié)晶，管線堵塞，同時也減輕了操作工的勞動強度，操作起來十分方便。

4.5 解決水合器底部易沉積問題

水合器底部及下方管線由于母液固液比較大，經(jīng)常造成水合器底部結(jié)晶沉積、堵塞下方管線，甚至由于生產(chǎn)操作波動，全部結(jié)晶堵管，使生產(chǎn)無法進(jìn)行，必須停產(chǎn)處理。

水合器下方增設(shè)蒸汽反吹閥，在水合器和下方閥門之間增設(shè)DN20蒸汽反吹閥，間斷開閥，解決了水合器底部沉積及下方管線易堵塞問題。

4.6 解決料漿泵出口管線結(jié)晶問題

如果料漿泵出現(xiàn)問題，造成料漿泵電流下降，料漿泵不上量，必須停泵處理，由于母液濃度極高，必須把料漿泵出口管線里的母液放出來，超過一定時間，母液結(jié)晶堵塞管線。

在料漿泵出口管線根部增設(shè)一個DN25倒淋球閥，停泵時，把倒淋閥打開，快速放掉母液，防止料漿泵出口管線堵。

4.7 改進(jìn)液相重灰堿塵去向，增加重灰產(chǎn)量

堿塵是流化床尾氣經(jīng)過二級除塵后產(chǎn)生的，堿塵中還夾帶著少量粒度很細(xì)的重灰，所以它不利于再次水合，堿塵參入液相重灰，影響了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。

將液相旋風(fēng)堿塵刮板進(jìn)行改造，使堿塵不進(jìn)液相緩沖倉；將液相布袋除塵器堿塵刮板堿塵溜子進(jìn)行改造，把輕灰溜子往北移300mm，避開堿塵溜子進(jìn)入緩沖倉，使堿塵隨輕灰一同進(jìn)入成品，保證液相水合完全用輕灰作原料，保證了水合一水堿質(zhì)量，更重要是提高了液相重灰的產(chǎn)量，為液相重灰達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)創(chuàng)造了有利條件。

5 小 結(jié)

通過上述一系列的改進(jìn)、完善，目前液相水合法生產(chǎn)低鹽重質(zhì)純堿已達(dá)到設(shè)計能力，最高日產(chǎn)已連續(xù)超過600t，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國家Ⅰ類工業(yè)重質(zhì)碳酸鈉標(biāo)準(zhǔn)（GB／T210.1－2004）要求，各項工藝指標(biāo)達(dá)到操作要求，可以滿足市場要求，使我廠品種堿上了一個新的臺階，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。