淡液蒸餾塔運行情況分析

涂進兵

(新疆化工集團 哈密堿業有限責任公司 設備動力部,新疆 哈密 839001)

淡液蒸餾塔運行情況分析

涂進兵

(新疆化工集團 哈密堿業有限責任公司 設備動力部,新疆 哈密 839001)

針對淡液蒸餾塔在運行過程中出現的問題,進行計算分析,并采取了一系列改進措施,取得明顯效果,確保了淡液蒸餾塔的長周期穩定運行。

淡液蒸餾塔;填料

我公司于1993年投用的淡液蒸餾系統,由于工藝本身存在的一些缺陷,使得該系統不能正常連續運行,工藝指標難以完成;另外開淡液塔后蒸汽消耗增加,再加上當時純堿產量低,原蒸餾塔能力富余,淡液蒸餾的優勢不突出,因此為降低各項消耗,該套設備就一直閑置下來。后來隨著20萬t/a改擴建項目的實施完成,蒸餾塔能力明顯不足,為了緩解原蒸餾塔的壓力,2008年公司決定在原淡液塔基礎上新安裝1臺直徑為φ1.8 m的填料式淡液蒸餾塔(以下簡稱淡液塔),該塔可以滿足30萬t/a純堿產量產生的冷凝液。新淡液塔在試車運行過程中出現了很多問題,我們經過多次計算分析總結,改造了部分設備結構和工藝管線,最終解決了淡液塔不能長周期穩定運行的問題。

1 淡液蒸餾系統工藝流程

煅燒車間爐氣冷卻塔的冷凝液,用泵輸送到淡液塔底部的冷凝液貯槽內;氨氣冷卻器的冷凝液自流入冷凝液貯槽,貯槽內的淡液經泵打入淡液塔頂部,在塔內經液體分布器均勻淋灑到填料上,與自下而上的蒸汽逆流接觸進行換熱、傳質。液體經過10 m的填料后,從淡液塔底部自流入廢淡液桶,廢淡液經泵打入石灰車間化灰機作為化灰用水。從低壓汽管網來的低壓汽進入淡液塔底部,自下而上進行換熱、傳質。蒸出的NH3、CO2、H2O混合氣從頂部引入蒸餾塔出氣總管,與蒸氨來氣一并經過波紋管換熱器,降溫合格后進入吸收塔。

2 淡液塔運行過程中出現的問題

淡液塔在試車運行中主要表現為塔底壓力高,頂部壓力小,出液不暢,汽上行困難,液下行不暢,塔內液位高,內置的3層聚丙烯鮑爾環填料在塔內劇烈翻騰,使得塔壓波動大,防腐層剝落,廢淡液變色,廢淡液含氨高,蒸量加不起來,工藝指標嚴重超標,使塔的操作工況嚴重惡化。

3 不正常現象原因分析及改進措施

淡液塔裝入的是φ50×50的聚丙烯鮑爾環填料,分3段,共有16 m。因我公司其它填料塔裝入的是φ75×75和φ100×100的填料,均運行正常,所以首先懷疑淡液塔底部壓力高是因為填料規格不符合設計要求造成了阻力降增大所致。但經過計算,情況并非如此。

淡液塔打開人孔蓋后發現,淡液塔進氣帽下部漏下許多填料堵塞了出液口。但檢查發現支撐填料箅子的鋼板間距比填料尺寸小很多,符合設計要求。我們分析為填料質量不過關,塔內操作溫度超過100℃時,填料受熱變軟,造成漏填料的現象。根據這種情況,我們把支撐填料箅子的鋼板的間距進一步縮小,并在下層填料底部裝入2 m高的不銹鋼填料。在距離出液口350 mm處增設一長1 000 mm高400 mm的方形擋板,以阻止蒸汽、填料或臟物對出液口的影響。另外拆卸出液管線并疏通了所有管道。開啟淡液塔后,雖然底部壓力有所減低,但與正常的操作條件還偏離很多,生產能力與設計不符,工藝指標沒有得到改善。我們又對出液管“∪”形封和填料高度進行核算。原出液管上“∪”形高1.2 m,上下“∪”形總高3 m,我廠淡液塔采用壓力蒸餾,底部壓力在12 kPa～20 kPa(表壓)之間,所以原“∪”形封是可以達到阻汽排液的作用。咨詢相關專家后,答復為理論計算有時與實際情況不符,為了使積砂或臟物更容易隨液帶出,“∪”形總高不必太高,淡液塔底部液位也不必控制過高,所以上下“∪”形封高度均可以降低。為了最大限度的減少系統阻力,我們把上“∪”形高降低到500 mm,下“∪”型降為1.8 m,并且把出液管線的直徑由原來的φ100 mm更換為φ125 mm,出液管線流程也改為從上“∪”形直接聯接到廢淡液桶,比原來的管線流程減少了2個彎頭。鮑爾環填料高度原為16 m,經過計算,10 m的填料即可滿足冷凝液中NH3和CO2的驅凈率,我們把上段填料高度降為2.5 m,中段填料降為3.8 m,下段填料降為3.5 m。經過一系列的技術改造后,淡液塔再開起來,低部壓力降為15 kPa左右,填料沒有異常響動,工藝指標全部在合理范圍內,淡液處理能力提高到30 m3/h,達到了設計能力。

4 結語與建議

1)從近1年來的運行情況看,這次改造是成功的。淡液塔經過改進優化了塔的操作工況,平穩運行至今,大大緩解了母液蒸餾系統的壓力,促進了生產的穩定和石灰石消耗的降低。

2)現淡液塔出氣與蒸餾塔出氣匯合后進入氨氣冷卻器冷卻,由于出氣壓力不同,因而互相制約,彼此干擾,出氣不均,對兩塔的操作都不利。今后若有可能,淡液塔可另設一臺冷卻器,出氣單獨冷卻后直接去吸收塔,這樣可最大限度的做到互不干擾,也保證了淡液塔頂的負壓狀態,有助于提高淡液塔的生產能力。

3)為了節約蒸汽,降低消耗,建議把母液蒸餾塔廢液閃發蒸汽引入淡液蒸餾塔底部用于淡液蒸餾,廢液閃發汽壓力30 kPa(表壓)理論上是可行的。

4)廢淡液除了送往化灰機以外,大部分排入地溝,廢淡液不能正常回收利用,造成很大的浪費。可以增加1臺板式換熱器,廢淡液降低溫度合格以后可替代軟水作濾過凈氨洗水之用。

[1] 陳敏恒,等.化工原理[M].(第二版)北京:化學工業出版社,2000

TQ 114.16;TQ 028.13

B

1005-8370(2011)03-40-02

2011-02-17