結晶外冷器熱氨Ⅰ母液清洗工藝的研究與應用

趙 川

(連云港市福源德邦科技發展有限公司，江蘇 連云港 222300)

1 背景技術

聯堿法純堿生產中因氯化銨母液在外冷器中與冷媒介質換熱，母液因降溫產生過飽和度，若過飽和度消失在外冷器換熱管內壁，使得外冷器換熱管內產生氯化銨結疤，造成外冷器換熱效果差，需要定期倒換清洗。聯堿法結晶外冷器清洗通常采用熱氨Ⅰ母液進行熱洗，雖然熱AⅠ母液固定銨含量高，但其溫度也較高，正常生產中，氨Ⅰ母液含固定銨80～84 tt，吸氨后的熱氨Ⅰ母液溫度在40 ℃以上，此溫度下其固定銨飽和含量約為94 tt，即濃度差可達10 tt以上，這個濃度差是溶解結疤的主要推動力。

傳統聯堿法純堿生產中結晶外冷器熱氨Ⅰ母液清洗工藝是將吸氨來的熱AⅠ母液自流回熱氨Ⅰ母液桶，用熱氨Ⅰ清洗泵送至清洗外冷器管程，清洗外冷器管內結疤，每套冷析的結晶外冷器配置一臺熱氨Ⅰ清洗泵，清洗完熱氨Ⅰ再返回熱氨Ⅰ桶，完成循環清洗。這種清洗工藝存在以下缺陷：選用的熱氨Ⅰ清洗泵揚程高，且流量偏低，增加動力消耗，需配置大功率電機，增加能耗，另循環量偏低，影響外冷器清洗效果。

所以，通過技術創新，我公司研究一種聯堿法純堿生產中結晶外冷器熱氨Ⅰ母液清洗新型工藝技術，取消傳統工藝的高揚程低流量的熱AⅠ清洗泵，選用低揚程、大流量的清洗軸流泵，配套小功率電機，采用本工藝技術熱氨Ⅰ母液溫度較高，且清洗軸流泵母液循環量大，提高了外冷器清洗效果，另外選用低揚程的軸流泵，配套電機功率較小，節約能耗。

2 工藝技術介紹

本工藝技術主要研究內容是針對現有技術的不足，提供一種新的、可降低系統能耗的聯堿法純堿生產過程中結晶外冷器熱氨Ⅰ母液清洗新型工藝技術。

其工藝流程大致為：

1)先提高母Ⅰ吸氨器位置，高于結晶外冷器，吸氨后的熱氨Ⅰ母液分兩路，利用高位差一路去結晶外冷器，另一路去熱氨Ⅰ桶，回熱氨Ⅰ桶管路設置上液封，正常生產時，吸氨后的熱氨Ⅰ母液優先去結晶外冷器進行清洗外冷器，若不清洗時，將去結晶外冷器管路閥門關閉，則熱氨Ⅰ母液直接回熱氨Ⅰ母液桶。

2)取消目前的高揚程熱氨Ⅰ清洗泵，改為低揚程大流量軸流泵，每套結晶器配置一臺低揚程大流量熱氨Ⅰ清洗軸流泵，替代目前的高揚程熱氨Ⅰ清洗泵。

3)吸氨后的熱氨Ⅰ母液自流進熱氨Ⅰ清洗軸流泵進口總管熱氨Ⅰ清洗軸流泵進出口配管連接到此套結晶系統的各臺外冷器，并加切斷閥進行倒換清洗，循環清洗外冷器管程結疤，清洗完的熱氨Ⅰ母液再溢流回熱氨Ⅰ母液桶。見圖1。

圖1 結晶外冷器熱氨Ⅰ清洗技術改造工藝流程

本工藝技術具有以下技術優勢：

1)采用低揚程大流量熱氨Ⅰ清洗軸流泵代替高揚程熱氨Ⅰ清洗泵，因吸氨后的熱氨Ⅰ母液溫度較高，且清洗軸流泵母液循環量大，提高了外冷器清洗效果。

2)選用低揚程的軸流泵，配套電機功率較小，節約能耗。節約能耗計算如下：以60萬t/a的純堿生產能力計算，年產60萬t純堿，正常設計是三套V=860 m3冷析結晶器，每套冷析結晶器配套三臺φ2400×6000外冷器，每套冷析結晶系統配置一臺熱氨I清洗泵(Q=600 m3/h，H=40 m，N=132 kW)，正常生產電耗約為132×3=396 kWh，與傳統工藝對比，采用本工藝技術，外冷器清洗選用三臺低揚程大流量熱氨Ⅰ清洗軸流泵(Q=1 000 m3/h，H=2 m，N=15 kW)，正常生產電耗約為15×3=45 kWh，則每小時可節約電耗約351 kWh，即噸堿電耗下降4.68 kWh/t堿。以每度電0.6元計算，則年產60萬t純堿，每年可節約電費168萬元。

3)本項目實施取消傳統工藝高揚程熱氨Ⅰ清洗泵，其電機功率大，且為二級電機，而選用低揚程熱氨Ⅰ清洗軸流泵，其電機功率小，且為四級電機，可以減少設備損傷及故障率，延長設備使用壽命，同時，也減少大功率高轉速的熱氨Ⅰ清洗泵運行產生的噪音污染，更加安全環保。

3 技術應用

目前，該工藝技術已在安徽德邦化工有限公司推廣應用，安徽德邦化工有限公司年產60萬t純堿，取消其原有工藝的三臺高揚程熱氨Ⅰ清洗泵(Q=600 m3/h，H=40 m，N=132 kW)，已將三套結晶系統外冷器熱氨Ⅰ清洗改為低揚程大流量熱氨Ⅰ清洗軸流泵進行清洗。

其實施改造方案為：

1)利用大修停車檢修機會，將母I吸氨器搬遷至結晶外冷器框架廠房樓頂，目的是將吸氨后熱氨Ⅰ母液利用高位差，自流進結晶外冷器中。

2)取消原高揚程熱氨Ⅰ清洗泵清洗流程，原有的設備及管線僅作為備用使用。在三套結晶外冷器上管箱處邊側位置，各安裝三臺低揚程大流量熱氨Ⅰ清洗軸流泵(Q=1 000 m3/h，H=2 m，N=15 kW)。

3)將吸氨后的熱氨Ⅰ母液配管分別進三套熱氨Ⅰ清洗軸流泵進口總管，并加裝閥門。

4)每臺熱氨Ⅰ清洗軸流泵進出口配管連接到此套冷析系統的各臺外冷器，并加切斷閥進行倒換清洗。

5)正常清洗流程為熱氨I清洗軸流泵出口的熱氨Ⅰ母液從外冷器下部進，從外冷器上管箱出，清洗后的熱氨Ⅰ母液再溢流回熱氨Ⅰ母液桶。

表1 是安徽德邦冷析系統結晶外冷器熱氨Ⅰ清洗技術改造項目實施后的查定數據。

表1 結晶外冷器熱氨Ⅰ清洗技術改造后查定數據

項目經濟效益核算：

項目完工投用后，聯堿停用三臺高揚程熱氨Ⅰ清洗泵(Q=600 m3/h，H=40 m，N=132 kW)，而選用三臺低揚程大流量熱氨Ⅰ清洗軸流泵(Q=1 000 m3/h，H=2 m，N=15 kW)，全年以8 000 h計，全年節電量為280萬kWh，電費以0.6元/kWh度計算，每年節約電費168萬元。

項目社會效益核算：

項目完工投用后，按1.229 tce/萬kWh計算節能量，每年節約345 t標準煤，按0.68 kgCO2/kg標煤計算減排，每年可減少235 t CO2排放。

另外，本項目實施取消傳統工藝高揚程熱氨Ⅰ清洗泵，其電機功率大，且為二級電機，而選用低揚程熱氨Ⅰ清洗軸流泵，其電機功率小，且為四級電機，可以減少設備損傷及故障率，延長設備使用壽命，同時，也減少大功率高轉速的熱氨Ⅰ清洗泵運行產生的噪音污染，更加安全環保。

4 小 結

本工藝技術我公司獲得授權發明專利一項，發明專利名稱：聯堿法純堿生產過程中結晶工段溴化鋰制冷降溫及外冷器熱氨Ⅰ母液清洗裝置與方法，專利號：ZL201610085651.4。本工藝技術改造節能降耗、項目運行安全穩定，達到預期效果，可推廣至聯堿行業使用。