蒸氨塔廢液管線改造

阿曼古麗

（新疆化工集團哈密堿業有限公司，新疆 哈密 839001）

蒸氨工序是利用蒸氨過程及設備回收制堿母液及其他含氨雜水中所含的以NH4Cl、（NH4）2CO3、NH4OH等形式存在的氨及二氧化碳。它的設置，使氨在制堿過程中循環使用成為可能。蒸氨工序處于制堿的主要物料流溶液處理的末端，它是NH3與CO2返回下一個制堿循環的重要連接點，它的工況與生產效果如何是建立全系統良性工業循環的關鍵，也是全廠降低物料消耗與能量消耗的一個重點。

1 蒸氨工序流程簡介

由煅燒工序來的熱母液及煅燒冷凝液進入熱母液桶，經熱母液泵打入母液蒸餾塔25＃塔圈，在經上下分水分配槽均勻地灑在填料層上，并自上而下流動，與上升的氣體進行氣液熱交換，蒸出絕大部分CO2和游離NH3由塔頂引出；從17＃塔圈引出的預熱母液自流入預灰桶下部。由石灰工序送來的石灰乳進入石灰乳緩沖器，而后流入預灰桶下部，在攪拌器攪拌混合下與預熱母液進行反應，大部分固定銨被分解為游離氨，預灰桶出氣進入蒸氨塔第16＃塔圈。調和液由預灰桶上部溢流至蒸氨塔13＃塔圈，砂液進入第9＃或13＃塔圈。自石灰乳緩沖器多余的石灰乳去鹽水工序。預灰桶中調和液在蒸餾塔內與蒸汽接觸，蒸出溶解的氨，廢液從塔底引出進入廢液閃發器閃發出二次蒸汽后，流入廢液排氣槽，近一步閃發至常壓，再流入廢液池，經廢液泵排至渣場。母液蒸餾塔的出氣進入氨氣冷卻器，冷卻后出氣送吸收，分離的冷凝液進入淡液泵。由循環水系統送來的冷卻水進入氨氣冷卻器，氨冷器出水進入冷卻廢水分配槽，一部分自流入鹽水工序，一部分用泵送至石灰工序。母液蒸餾塔所用蒸汽來自壓縮乏汽或鍋爐蒸汽和煅燒閃發蒸汽。

2 存在問題

我公司有3臺蒸氨塔，3＃蒸氨塔是2007年20萬t／a改擴建時新增的。規格為φ2 800×33 320，母液蒸量為116m3／h，日產360～400t。蒸氨塔分為兩段：上蒸餾段（即加熱分解段）和下蒸餾段（即加灰蒸餾段）。廢液管線為φ250×20 000的碳鋼管。

3＃蒸氨塔生產時存在以下問題：

1）開塔后，底部壓力不穩定偏高，儀表顯示最高是0.07MPa（設計壓力≤0.055MPa），影響塔的平穩運行和能力，母液蒸量被迫降到設計能力的65%左右。

2）塔底壓力高時，各項工藝指標不穩定導致廢液含氨、過剩灰指標偏高，影響氨耗和石耗。

3）塔的使用周期短，倒塔次數多。

4）蒸氨塔底部壓力長時間偏高造成人孔蓋泄漏，污染工作環境。

3 原因分析

蒸氨塔底部壓力高的原因很多，概括起來可分為兩類。第一類：設備型號、配套輔助設備及管線結構尺寸不合理。第二類：操作管理方法不當。多年的生產實踐中，我們逐漸了解到操作管理方法不當造成塔底壓力高的原因主要有：①蒸氨塔負荷高，使用周期長，結疤嚴重；②氨冷器儲桶段液位高；③塔底液位高；④吸收無真空；⑤廢液管線局部發生堵塞，排液困難；⑥進塔汽量過大；⑦出氣系統堵塞。

2010年5月對3＃蒸氨塔進行全面的查定，查定期間嚴格控制了蒸氨塔的蒸量、進汽量、中部溫度、預熱母液溫度、出氣溫度、氨冷器儲桶段液位、出氣壓力、吸收真空等工藝參數，但蒸氨塔底部壓力仍然顯示偏高，使用40天就出現指標難控制，運行不穩或者倒塔。停塔清理時發現3＃塔廢液管線及塔底結疤嚴重，塔底壓力高的原因初步判斷不是工藝操作不當造成，而是蒸氨塔廢液管線結構尺寸不合理造成，也就是蒸氨塔廢液管線限制塔的生產能力和使用周期。

計算廢液管線的直徑φ：

E廢液＝10m3／t堿，生產能力360～400t／日，υ廢液流速＝0.8m／s（參考《化工工藝設計手冊》）。

計算可得廢液管線直徑為φ＝272mm。

廢液管線φ250理論上不能滿足生產需求，實際生產中塔底壓力超出指標范圍。底圈液位長時間高，降低了液體在塔內和管道里的流速，同時延長了液體在塔和管道中的停留時間，這很容易造成塔和管道結疤導致蒸氨塔能力的衰退或者停塔處理。

4 管線改造

我們2011年5月大檢修期間對3＃蒸氨塔廢液管線進行改造：蒸氨塔→閃發器→排氣槽的φ250的碳鋼廢液管線改為φ300碳鋼管。

改造后，母液蒸量100m3／h時主要工藝參數比較，見表1。

表1 改造前、后塔壓比較

從表1可以看出，改造后3＃蒸氨塔底部壓力比改造前大幅度下降，塔情比較穩定。

在一年多的使用過程中：①蒸氨塔生產能力有所提高，蒸量由原來的75m3／h提高到116m3／h。②蒸氨塔使用周期由原來的平均40天延長到現在的平均70天，這樣蒸氨塔正常作業時間年累計天數比以前延長60天。③3＃蒸氨塔各項工藝指標更易控制，廢液含氨、過剩灰指標合格率明顯提高，降低氨耗、石耗。④節約清塔過程中各種材料消耗費、檢修費及清塔費用約45 000元／年。⑤節約開停塔過程中的氨損失（每次清塔氨損失為2t左右）。⑥消除人孔蓋泄漏的安全隱患。

［1］ 中國石化集團上海工程有限公司.化工工藝設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，2009