純堿廠蒸吸的化工過程及設備的研究

馮啟剛

摘 要：純堿廠是化工行業的組成部分之一，對于經濟的發展具有重要作用。本文結合純堿廠的蒸吸流程，闡述純堿廠蒸氨的具體過程以及特點、蒸氨的工藝條件等，重點研究純堿廠蒸吸設備以及優化的方法，旨在提高蒸氨的效率，降低能耗，促進純堿廠的發展。

關鍵詞：純堿廠；蒸吸；設備布置；工藝條件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.046

0 前言

蒸氨就是指在制堿的過程中，直到生成母液為止，收回其中的二氧化碳與氨的成分，使氨回到吸氨的系統之中，使用鹽水獲得氨鹽水。如果在壓力下開展蒸氨工作，由于塔內的溫度較高，就會降低水、二氧化碳與氨相對揮發度，因此需要增加塔板的數量，但是可能會增加廢液的數量。因此，需要優化純堿廠蒸吸的化工過程以及設備應用。

1 純堿廠蒸吸的化工過程

1.1 蒸氨過程以及特點

其蒸氨過程具體如下：（1）將濾液以及含有氨氣的雜水、蒸汽輸入蒸氨塔之中；（2）將蒸氨過程產生的廢液排除；（3）將經過蒸氨塔的濾液傳入冷凝器之中，使之與蒸氨塔相互作用，然后在去到吸氨塔；（4）將石灰乳置入預灰桶中，開始蒸氨工作。

蒸氨的過程具有以下特點：（1）保障二氧化碳與液相氨提取至最大程度，蒸氨塔發揮提餾的效用；（2）無需高要求蒸發的氣體成分，因此會降低精餾的相關要求，甚至部分蒸餾塔沒有安裝精餾塔板。但是上升氣體間、管間的冷凝液、塔頂的水箱具有與精餾塔板相近的作用，因此可以將水箱之間的塔板看做理論塔板；（3）加熱蒸汽進入塔內轉變為上升的水蒸氣，從而將氨的分壓降低，加快氨的蒸出；（4）在蒸氨塔中，液量與氣量的變化較大；（5）發生化學反應時，在蒸氨的過程中，會將碳化鈣與硫化鈣析出并形成結疤。

1.2 蒸氨的工藝條件

在蒸氨的工藝條件之中，需要從經濟角度對過氧化鈣、廢液含氨的量進行確定，例如：每升的廢液中需要含有三十毫克的氨，按照每噸純堿含有十立方米的廢液，就會在廢液中損失0.3千克的氨，按照規定，每噸純堿能夠耗損百分十至百分之二十的氨，廢液中所含剩余的氧化鈣通常是0.8滴度，如果將氧化鈣安照石灰石計算，每噸的純堿就會浪費二十五公斤左右的氧化鈣[1]。

2 純堿廠蒸吸設備及優化方法

2.1 純堿廠蒸吸設備

同樣溫度下，設備中各個組分的蒸汽壓不同，因此蒸餾及吸收情況也會有所差異。純堿廠蒸餾及吸收設備以填料塔為主，由塔體以及氣體分布器等構成。液體經由分布器進入，隨之下行，使氣體設備內氣體上升，逆流至功氣囪區域，形成泡沫體。蒸餾后，氣體可由蒸餾塔內排出，進入氨氣冷凝冷卻器中冷凝，使氣液得以分離，進入吸氨塔內正式開始吸氨。除此之外，石灰乳管道、預灰桶、砂液管線等，同樣屬于整吸設備的重要組成部分。

2.2 純堿廠蒸吸設備的優化布置

2.2.1 設備的垂直布置

設備垂直方向的布置效果，是決定液體流動阻力大小的關鍵因素：（1）蒸餾塔與吸氨塔屬于蒸吸系統的重要組成設備。兩者的高度，決定著整各蒸吸系統的框架高度。優化設備垂直布置方法的目的在確保蒸吸設備能夠與純堿廠的廠房條件相適應，使蒸吸過程能夠有效完成。（2）使蒸餾塔高度高于預灰桶，將預灰桶安裝在EL+17.000m樓板上。（3）將石灰乳分配頭安裝至EL+23.000的樓板上。（4）將吸氨塔進氣溫度控制在60--65℃之間，出氣溫度控制在65--80℃之間；壓力控制在60mmHg以下；冷凝器阻力5.0kPa。采用上述方法布置，能夠有效減小管道阻力，提高蒸吸效率。（5）優化控制整個吸氨系統的流體阻力，公式如下：

公式中，i代表管線長度、d代表管道直徑、λ代表摩擦系數、W代表流體在管道中流動的速度、g代表重力加速度（9.81m/s）。

2.2.2 管道布置

（1）將蒸餾塔與吸氨塔控制在主框架內，根據工藝要求，確定管道方向。（2）填料裝卸口布置需確保填料便利。（3）預灰桶管口與物料進出口對應，避免短路問題發生。（4）氨鹽水澄清桶采用側向進口，避免出現“液袋”問題，確保氨鹽水能夠于設備內自行流動。（5）石灰乳管道需保持一定的坡度（i≥0.005），確保物料的回流能夠有效實現。（6）封液高度控制在3.34m的標準上，封汽高度為5.35m。（6）石灰乳及砂礫等物質，在流經預灰桶時，容易沉積在桶低，需經砂液管線進入到加熱蒸餾段。為避免砂液管線發生堵塞，應將拆卸法蘭設置在管線中，調整管道彎曲度，確保管道暢通無阻[2]。

2.3 優化布置效果

設備優化布置后，對蒸吸系統的阻力進行了測定，得出結果如下：（1）砂液管線積垢：≤1mm。（2）定性溫度：45℃。（3）粘度：1.1。（4）管徑范圍：0.15--0.25m。（5）流速范圍0.57--1.29m/s。（6）位差：5m。（7）運行情況：優化布置后1年內，觀察系統的運行情況，未發現故障；管線暢通性良好，未發生堵塞。可見，管線的優化布置取得了良好的效果。

3 結語

綜上所述，純堿廠的蒸吸過程具有自身的過程、特點以及工藝條件，需要以此為前提，優化純堿廠蒸氨設備與布置、管道與布置。以此為基礎，能夠有效的提高蒸氨設備的性能，確保管道能夠暢通去租，避免發生阻塞現象。所以，可以將優化蒸氨的方式廣泛的運用在純堿廠的工作中，提高蒸氨的工作效率。

參考文獻：

[1]范祥.堿廠化工精細化管理的重要性及實踐[J].化工管理，2014（06）：10.

[2]董艷春，鄭鐵英，柳維成.氟碳涂料在純堿廠防腐涂裝中的應用[J].中國涂料，2012（04）：49-52.endprint