蒸吸氨系統(tǒng)氨耗高的原因及改進(jìn)措施

(青海發(fā)投堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817099)

氨堿法生產(chǎn)純堿過程中蒸吸氨過程在生產(chǎn)中占有重要地位，由于蒸吸氨系統(tǒng)流程較為復(fù)雜，氨耗高等故障分析難度較大，需要多方面考慮，而且出現(xiàn)故障后處理難度大。

吸氨塔是我公司蒸吸工序的關(guān)鍵設(shè)備，我公司采用的是內(nèi)冷式吸氨塔工藝；內(nèi)冷式吸氨塔主要結(jié)構(gòu)特征是將吸收與冷卻作業(yè)合于一體，在需要降溫的部位，布入所需的冷卻水箱，水箱傳熱管的管內(nèi)空間進(jìn)冷卻水，將反應(yīng)熱及冷凝熱導(dǎo)出，管外空間進(jìn)行氣液傳質(zhì)吸收，水箱冷卻系統(tǒng)由箱體、花板(管板)、冷卻水管及側(cè)蓋組成；篩板蒸氨塔φ3000×46879六座，加灰蒸餾段與加熱分解段之間有隔板，各底部空圈各有進(jìn)氣泡罩1個。塔頂設(shè)氨氣冷凝器7圈，內(nèi)有6圈水箱冷卻器。氨氣冷卻器三座各8圈，其中各有6圈水箱冷卻，設(shè)在內(nèi)冷吸氨塔頂部，在蒸氨塔內(nèi)，將過濾母液及各種含氨液體中的氨和二氧化碳蒸出。

我公司在較長時間內(nèi)出現(xiàn)氨耗高的情況，所以對蒸吸氨系統(tǒng)進(jìn)行了分析并采取了相應(yīng)措施。

1 吸氨塔中部水箱腐蝕結(jié)疤

吸氨塔中部冷卻水箱由于長期受到氣液沖刷腐蝕及酸洗等原因，水箱花板變薄，在密封圈和止推圈位置周圍花板不同程度腐蝕。

由于密封圈和止推圈位置周圍花板腐蝕，出現(xiàn)了冷卻水箱的鈦管與花板間密封不嚴(yán)，造成冷卻水泄漏進(jìn)入氨鹽水，為了維持正常生產(chǎn)，只能以隔離水箱的辦法解決，造成水箱冷卻面積減小，吸氨效果差，造成吸氨塔中部溫度高，高低真空尾氣含氨高的等問題，尾氣含氨高又造成尾氣管線結(jié)晶，因高低真空尾氣進(jìn)入下段壓縮機(jī)進(jìn)行回收，在壓縮機(jī)進(jìn)口頻繁形成結(jié)晶，使壓縮機(jī)進(jìn)口負(fù)壓高，壓縮機(jī)打氣量降低，氨在碳化塔底部吸氨，反應(yīng)不徹底，造成碳化出堿液游離氨升高，形成氨的無效循環(huán)，并且造成部分氨由暴空損失的方式浪費。

1.1 對吸氨塔中部水箱進(jìn)行修復(fù)

針對吸氨塔水箱減少造成的氨耗高的情況，對吸氨塔水箱進(jìn)行了修復(fù)，根據(jù)吸氨塔水箱花板尺寸，用不銹鋼板預(yù)制備板；備板的作用是防止氨鹽水對修復(fù)后的水箱花板產(chǎn)生直接沖刷。按照水箱花板孔間間距在備板上預(yù)制管孔，定位套。將預(yù)制好的尼龍棒模具涂上1731脫模劑安裝到吸氨塔水箱內(nèi)兩側(cè)原花板孔內(nèi)。向水箱兩側(cè)原花板孔內(nèi)填入TS216可賽新修補(bǔ)劑，涂抹至與模具端面平齊，達(dá)到原始厚度。待水箱花板孔內(nèi)和內(nèi)側(cè)壁的可賽新凝固3～4 h后，將預(yù)制好的四塊不銹鋼板備板安裝在修復(fù)后的水箱花板內(nèi)壁上，與吸氨塔水箱花板貼緊靠實，兩側(cè)花板找正對中后，使用定位套、定位螺栓定位、固定。用高效清洗劑1755對不銹鋼板備板外側(cè)表面進(jìn)行清洗，干燥后涂抹二層TS256耐磨防腐涂層，單邊花板涂層總厚度為0.4～0.6 mm，水箱花板兩側(cè)孔內(nèi)成型摸具待可賽新TS216凝固后(凝固時間為10～12 h)退出。安裝鈦管，將O形圈和止退環(huán)打入孔內(nèi)用以鈦管的固定和密封。水箱修復(fù)后已運行近2年時間，沒有出現(xiàn)修復(fù)劑脫落等問題。

1.2 解決吸氨塔結(jié)疤問題

我公司在生產(chǎn)重灰時，原工藝是精鹽水中的鎂含量在一定范圍，能夠滿足重質(zhì)純堿粒度要求。如果在精鹽水中保留鎂離子，精鹽水中的鎂進(jìn)入吸氨塔后，塔內(nèi)主要產(chǎn)生碳酸鎂及其復(fù)鹽結(jié)疤，影響生產(chǎn)。因此，將精鹽水中的鎂除盡，減少吸氨塔內(nèi)結(jié)疤，在吸氨塔后加入鎂來保證重灰粒度，既在氨鹽水中加入氯化鎂的方法解決吸氨塔結(jié)疤問題，氨鹽水中加鎂后還可以起到防腐提高產(chǎn)品質(zhì)量的作用。通過加鎂改造吸氨塔結(jié)疤問題基本消除，并減少了結(jié)疤和酸洗造成的損失。

氨鹽水加鎂前，精鹽水鎂指標(biāo)18～32 mg/L,鈣離子小于5 mg/L，加鎂后精鹽水鈣鎂指標(biāo)均小于5 mg/L，氨鹽水鎂指標(biāo)24～30 mg/L。氨鹽水游離氨鹽分，產(chǎn)品水不溶物等指標(biāo)正常。

1.3 氨鹽水加鎂成本

除盡精鹽水鎂鹽水精制增加灰乳量和純堿液量，增加成本約0.5元/t，酸洗一座塔影響產(chǎn)量月230噸計算，酸洗成本約為1.4元，因此精鹽水鎂全部除盡時成本降低0.9元/t堿。

未改造前每座吸氨塔每3個月清洗一次，改造后已運行兩年未清理。

2 吸氨塔中部溫度高

2.1 蒸吸系統(tǒng)氨器冷卻系統(tǒng)查定

在氨耗高的原因分析之初，蒸氨塔、吸氨塔指標(biāo)的表現(xiàn)為蒸氨塔中壓、底壓高，吸氨塔進(jìn)氣溫度高，中部溫度高，出氣溫度高，原因全部歸結(jié)為吸氨塔中部水箱換熱能力下降造成。吸氨塔中部水箱修復(fù)后，雖然氨耗下降，但仍然高出正常指標(biāo)。說明氨耗高還有其他原因。

對吸氨塔所需循環(huán)水量的計算:

1)氨鹽水吸氨后的溫度。淡氨鹽水吸氨的過程氨鹽水吸收熱量1.758×106kJ/t,氨鹽水密度按1.157 t/m3計算。

1.758×106=3.26×6.3×1.157(t-45)

解得：t=118 ℃。

2)需移走的熱量計算。循環(huán)水給水溫度25 ℃，回水溫度37 ℃ ，按日產(chǎn)3 600 t堿計算，單塔負(fù)荷50 t/h。將氨鹽水從118 ℃降到60 ℃需移走的熱量為：

Q1=3.26×6.3×50×(118-60)=59 560.2 MJ

所需循環(huán)水量=Q/c(37-25)=1 187 m3/h。

流量計溫度計等計量設(shè)備不準(zhǔn)確也給分析帶來誤判斷和難度，對溫度壓力流量等進(jìn)行查定有助于分析問題，對蒸吸系統(tǒng)氨器冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了查定，循環(huán)水流量正常，但蒸氨塔出氣溫度偏高，蒸氨塔出氣冷卻后溫度76 ℃左右，說明塔頂氨氣冷卻器換熱能力不足，在檢修吸氨塔中部水箱期間對塔頂冷卻器進(jìn)行了酸洗，吸氨塔進(jìn)氣溫度有所下降，但仍不正常，我們將塔頂冷卻器水箱開蓋檢查后發(fā)現(xiàn)塔頂冷卻水箱結(jié)疤非常嚴(yán)重，結(jié)疤厚度5 mm左右。

蒸吸氨系統(tǒng)氨器冷卻器結(jié)疤后，一部分熱量未被新鮮水冷卻移出，氨氣溫度高導(dǎo)致了蒸吸氨系統(tǒng)負(fù)壓降低，蒸氨塔中壓、底壓高，廢液含氨高，吸氨塔進(jìn)氣溫度高，中部溫度高，出氣溫度高等問題。

2.2 冷卻器結(jié)疤清理

通常清理結(jié)疤主要為化學(xué)清洗，一般都采用酸洗的方法進(jìn)行除垢，但是酸洗對設(shè)備的腐蝕也非常嚴(yán)重，解決了結(jié)疤問題又帶來設(shè)備腐蝕泄漏，造成廠房內(nèi)部建筑物的腐蝕等更嚴(yán)重的后果，所以我們采用了高壓射水流清洗方法，高壓水射流清洗管道及熱交換器內(nèi)孔時，能將管內(nèi)的結(jié)垢物和堵塞物全部剔除干凈，可見到金屬本體。具有巨大的能量且以超音速運動的高壓水射流,完全能夠破壞堅硬結(jié)垢物和堵塞物，但對金屬沒有任何破壞作用。同時又由于高壓水的壓力小于金屬或鋼筋混凝土的抗壓強(qiáng)度等級，高壓水射流清洗不會損傷被清洗基體。要求從塔頂從上到下的順序，進(jìn)行水箱蓋拆除和安裝，用高壓清洗槍對水箱鈦管進(jìn)行洗清，在不損傷金屬壁的情況下、露出金屬本色。高壓水射流清洗雖然成本較高，但清洗徹底，無腐蝕性，清洗效果好。清洗后蒸氨塔中壓由26 kPa左右降低至20 kPa左右，吸氨塔進(jìn)氣溫度從66 ℃下降至約60 ℃，氨耗逐步正常。

3 結(jié) 語

蒸吸氨系統(tǒng)中進(jìn)入的介質(zhì)有蒸汽、母液、氨鹽水、氨氣等，對設(shè)備腐蝕性強(qiáng)，易造成管線、塔壁漏點多，母液、氨氣泄漏后造成氨損失，如塔圈、氨氣管線、泵密封等設(shè)備，因此對塔器、管線的防腐工作要常抓不懈，做好日常設(shè)備管理，提前防范，及時更換和修理有缺陷設(shè)備。