鹽析結(jié)晶器的優(yōu)化清洗方法

王金玲

(天津渤化永利化工股份有限公司，天津 330452)

鹽析結(jié)晶器是聯(lián)堿生產(chǎn)過程中進(jìn)一步析出氯化銨產(chǎn)品，并為碳化過程生產(chǎn)原料的重要設(shè)備。因?yàn)槔湮鼋Y(jié)晶器產(chǎn)生的半MⅡ中氯化鈉是不飽和的，而氯化銨是飽和的，通過同離子效應(yīng)在鹽析結(jié)晶器中加入氯化鈉，可以促進(jìn)氯化銨的形成。所以鹽析結(jié)晶器是聯(lián)堿生產(chǎn)過程中重要的一環(huán)，該設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行是聯(lián)堿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。但鹽析結(jié)晶器長期高負(fù)荷運(yùn)行，極易在結(jié)晶器內(nèi)形成結(jié)疤，嚴(yán)重影響處理能力和處理效率，定期需對鹽析結(jié)晶器內(nèi)的結(jié)疤進(jìn)行清洗，選取適宜的清洗液和清洗方法是至關(guān)重要的。

在日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢壓力下，以及本著節(jié)能節(jié)水的目的，直接使用新鮮水清洗，不僅會造成母液膨脹，帶來環(huán)保風(fēng)險和工藝處理困難，也造成了水資源的浪費(fèi)，故而最好是選取生產(chǎn)母液作為清洗液，即避免了物料、水資源的浪費(fèi)，還能達(dá)到環(huán)保的目的。

1 清洗液的比對和確定

聯(lián)堿生產(chǎn)中Ⅱ過程的幾種母液基本均為氯化鈉或氯化銨的飽和液，在35 ℃時的溶疤量為26～70 kg/m3，溶疤量有限，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。清洗時間過長將導(dǎo)致負(fù)荷受限，嚴(yán)重制約生產(chǎn)裝置的高負(fù)荷運(yùn)行。因此應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)尋找一種氯化鈉、氯化銨的不飽和溶液作為清洗液，從而達(dá)到快速、高效清洗鹽析結(jié)晶器的目的。

表1 Ⅱ過程幾種母液溶液結(jié)疤試驗(yàn)對比

通過對比、尋找，碳化工序帶濾機(jī)的洗后液具備這種性質(zhì)，其成分為游離氨36 tt，固定銨6.8 tt，全氯30 tt，溫度20 ℃，密度1.025 g/cm3。正常生產(chǎn)時洗后液作為第一道洗水，洗滌濾餅后與過濾液混合形成MⅠ，通過調(diào)整一、二道洗水的用量比例，增加洗后液的產(chǎn)生量，送至結(jié)晶工序用于清洗鹽析結(jié)晶器，不僅能提高Ⅰ過程的MⅠCNH3，而且用于清洗Ⅱ過程結(jié)晶器(不僅限于鹽析結(jié)晶器)，因其溶疤能力強(qiáng)，可快速對結(jié)晶器進(jìn)行清洗。

2 清洗液用量的確定

若想進(jìn)一步加快清洗結(jié)晶器的速度，可在清洗前盡量將鹽析結(jié)晶器的固液比降低，減少內(nèi)部存料。但在拉低固液比的過程中，為避免調(diào)整過大、指標(biāo)變化過大，造成母液膨脹，需將鹽析固液比降低到5%左右。

以鹽析固液比5%，換算系數(shù)按經(jīng)驗(yàn)值7計(jì)算(與結(jié)晶粒度有關(guān)系)，晶漿濃度則為5×7=35 kg/m3。然而實(shí)際上清液段的固液比更低，而器壁上的結(jié)疤量也無法估算，綜合后按平均仍為5%計(jì)算。單個鹽析結(jié)晶器體積820 m3，則含固量按820 m3×35 kg/m3=28.7 t進(jìn)行估算。根據(jù)分析取樣結(jié)果，晶漿中氯化銨含量約80%，氯化鈉含量約20%。則固體中氯化銨28.7×80%=22.96 t，氯化鈉28.7×20%=5.74 t。通過對比表2和表3，可以得知當(dāng)有氯化鈉與氯化銨共同存在時，比氯化銨單獨(dú)在水中的溶解度小，由表3可知隨著溫度的升高和氯化鈉的降低，氯化銨的溶解度逐漸增加。

表2 氯化銨、氯化鈉在水中的溶解度(g/1 000 g水)

表3 氯化鈉在氯化銨水溶液中的溶解度(g/1000 g水)

按照洗后液的成分折算，含每噸洗后液含有氯化鈉67.86 kg，氯化銨18.19 kg，水含量850 kg。

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，推導(dǎo)在20 ℃時，氯化鈉的溶解度大約250 g/1 000 g水，氯化銨的溶解度大約在220 g/1 000 g水。則每公斤洗后液中含有氯化鈉約250×0.85=212 g，氯化銨約220×0.85=187 g。

即每噸洗后液還可溶解氯化鈉212-67.86=144.14 kg，溶解氯化銨187-8.19=168.81 kg。

因以上計(jì)算的依據(jù)是按照理想狀態(tài)下，溶液達(dá)到飽和狀態(tài)下的溶解量，而實(shí)際操作過程與理想狀態(tài)有一定的差距。為保證清洗效果，使用的洗后液總量要高于理論計(jì)算值。特別是結(jié)疤中還含有鈣、鎂結(jié)疤，這些結(jié)疤更加難易溶解、清洗，對母液的溫度、濁度均有更高的要求，所以要控制母液中的鈣、鎂的含量，以避免起不到溶解化疤的作用。

3 清洗方案的選取和制定

調(diào)整帶濾機(jī)一、二道洗水的比例，增加洗后液的產(chǎn)生量，預(yù)計(jì)10～15 m3/h，利用洗后液泵、洗塔管線，將洗后液輸送到結(jié)晶工序母液回收泵出口管上，再進(jìn)入鹽析結(jié)晶器的套筒中。

結(jié)晶工序?qū)⒋逑吹柠}析結(jié)晶器拉低固液比后，全部下放到系統(tǒng)中，關(guān)閉沉淀和MⅡ調(diào)鹽閥門，混合溢流管線加好插板。利用碳化工序送來的洗后液，將鹽析結(jié)晶器注滿，開啟主泵循環(huán)。

清洗結(jié)束后，使用廢淡液對送液管線進(jìn)行清洗，避免管線內(nèi)的存液發(fā)生結(jié)晶、堵塞管線。由于廢淡液溫度較高，當(dāng)管線溫度達(dá)到40 ℃時即可停止清洗，打開排氣閥，將管線內(nèi)的液回流入洗后液儲桶。流程示意圖見圖1。

圖1 鹽析結(jié)晶器清洗流程示意圖

在碳化進(jìn)行洗塔或使用廢淡液清洗結(jié)晶器時，及時倒換插板，避免竄液，影響生產(chǎn)。

4 清洗過程的注意事項(xiàng)

為保證清洗效果和清洗效率，應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：

清洗過程中及時取樣分析鹽析結(jié)晶器內(nèi)的母液成分，以鹽分和濁度不再發(fā)生變化，判斷為清洗終點(diǎn)，計(jì)量好清洗所用的時間，避免重復(fù)清洗無用功。

清洗鹽析結(jié)晶器的過程中，生產(chǎn)負(fù)荷不能過高或者過低。過低的負(fù)荷，帶濾機(jī)產(chǎn)生的洗后液量較少，不能滿足清洗的用量；過高的負(fù)荷，因鹽析結(jié)晶器數(shù)量不足，無法滿足生產(chǎn)需求；綜合考慮負(fù)荷控制在700～850 m3/h為宜。

洗后液外送過程中，注意關(guān)注MⅠ固定銨的變化，根據(jù)固定銨逐步升高的變化，及時調(diào)整母換器的操作，避免對結(jié)晶器的溫度造成影響。

關(guān)注帶濾機(jī)生產(chǎn)能力的變化，保證調(diào)整兩道洗水的比例后，仍能保證單機(jī)的生產(chǎn)能力。

做好母液系統(tǒng)的平衡，關(guān)注洗水系統(tǒng)的變化，盡量減少除鹽水的補(bǔ)充，降低母液膨脹的壓力。