浮上桶運(yùn)行中的問題及改進(jìn)

袁紅林，張?zhí)靽?/p>

（新疆華泰重化工有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830019）

在離子膜制堿工藝中，一次鹽水的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品質(zhì)量及離子膜的使用壽命，因而，要確保一次鹽水質(zhì)量穩(wěn)定，工藝指標(biāo)合乎要求。在實(shí)際生產(chǎn)中，浮上桶出現(xiàn)的一系列問題阻礙生產(chǎn)的安全平穩(wěn)運(yùn)行，尤其在浮上桶長時(shí)間運(yùn)行過程中，中心桶結(jié)鹽泥較多而無法清理，甚至結(jié)的鹽泥過多導(dǎo)致浮上桶坍塌。為此，新疆華泰重化工公司進(jìn)行了改進(jìn),有效地解決了因浮上桶中心桶內(nèi)部結(jié)泥過多造成壓垮支撐的問題，使裝置穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

1 浮上澄清原理及工藝

浮上澄清的原理是使空氣溶解在經(jīng)過除Ca2+Mg2+的粗鹽水里，然后將加壓的粗鹽水突然減壓，致使溶解在鹽水中的空氣形成微小的氣泡釋放出來，并在絮凝劑的作用下與熱水中的雜質(zhì)顆粒附著在一起。附著氣泡的雜質(zhì)顆粒的假比重降低很大，在鹽水中所受的浮力能克服其本身的重力和液體摩擦力，以一定的速度向上浮起，從上部排出，少量的鹽泥則沉積于桶底，從底部排出[1]。

總的來說，加壓浮上法澄清的效果，主要取決于雜質(zhì)顆粒同氣泡的附著情況，而氣泡與顆粒的附著情況是由精制反應(yīng)、加壓溶解、減壓釋放和附著凝聚4個(gè)階段來決定。同時(shí)，定時(shí)排泥也是影響效果的重要因素。

（1）精制反應(yīng)。Ca2+和Mg2+是鹽水中的主要雜質(zhì)，通過和燒堿、純堿進(jìn)行反應(yīng)生成沉淀而達(dá)到去除的目的，精制反應(yīng)須在鹽水進(jìn)入浮上桶之前完成，若在鹽水進(jìn)入浮上桶以后，還繼續(xù)發(fā)生該反應(yīng)，勢必降低生產(chǎn)能力。要使精制反應(yīng)完全，需滿足以下2個(gè)條件：鹽水應(yīng)有適當(dāng)過量的燒堿和純堿，一般，NaOH過量 0.2～0.5 g/L，Na2CO3過量 0.3～0.8 g/L；應(yīng)有充分反應(yīng)時(shí)間和溫度，反應(yīng)時(shí)間為30 min以上，反應(yīng)溫度為45℃以上[2]。

（2）加壓溶解?？諝庠邴}水中的溶解度較低，在0.35 MPa時(shí)，僅為5 L/m3左右，因而必須使空氣充分溶解，因此，要求氣液相有足夠大的接觸面。在加壓溶氣罐設(shè)計(jì)有鹽水噴射器，鹽水以5～15 m/s的速度通過噴射器，吹入后的的空氣被高速鹽水流高度粉碎，從而獲得較小的氣泡直徑和較大的接觸時(shí)間。

（3）減壓釋放。把溶于鹽水中的空氣在鹽水離開加壓溶氣罐前全部釋放出來，否則，鹽水離開加壓溶氣罐折流向下，因受靜壓力越來越大，氣泡就越難釋放，這樣，除浪費(fèi)這部分空氣外，還影響了澄清效果。經(jīng)減壓后的渾鹽水中的空氣，以氣泡的形式大量逸出，氣泡直徑僅為30～120 μm，氣泡直徑越小，越容易鉆進(jìn)絮狀懸浮物的空隙中，對(duì)浮上澄清越有利。

（4）附著、凝聚。雜質(zhì)顆粒是否能和釋放出來的氣泡吸附在一起，是決定浮上效果的關(guān)鍵。因此必須做到，一方面，加入絮凝劑，以使雜質(zhì)顆粒增大，形成疏松的絮狀物，以利附著微小氣泡；另一方面，必須使空氣泡的釋放同雜質(zhì)顆粒的凝聚過程同時(shí)發(fā)生，控制雜質(zhì)的凝聚時(shí)間為20～40 s，鹽水在加壓溶氣罐中停留時(shí)間以6～9 min為宜。

（5）沉降與排泥。及時(shí)的排出沉泥和浮泥對(duì)保證浮上桶正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高浮上速度，有重要意義。如不及時(shí)排出浮泥，已附著在絮狀物上的氣泡會(huì)逐漸破裂和逸出，會(huì)使浮泥下沉，如不及時(shí)排出，沉泥會(huì)逐漸堆積，封住鹽水通路，影響鹽水質(zhì)量[3]。

2 斜板式澄清桶

把一組平行板相互平行重疊，使之與水平面成一定的角度，（斜板傾角一般采用60°）稱為斜板型沉降設(shè)備，如果是桶型的，則稱為斜板式澄清桶。

斜板澄清桶的設(shè)計(jì)必須滿足在單位容積設(shè)備內(nèi)，有效澄清面積盡可能大，沉降距離要小，液流呈穩(wěn)定層流，分離出來的固相易于連續(xù)排除等條件。

式中：η-沉降效率，%；

A-沉降面積，m2；

V-顆粒的沉降速度，m/s；

Q-流量，m3/s。

可知，澄清桶在一定的流量和一定的顆粒沉降速度下，其沉降效率與桶的沉降面積成正比。

如果澄清桶增設(shè)幾層平行的隔板，在理論上，可提高幾倍的效率，但是平行板排泥困難，所以將平行板改為斜板。斜板澄清桶就是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的[4]。

3 斜板浮上桶中心桶的問題及改進(jìn)

2005年，該公司米東工業(yè)園離子膜電解一期項(xiàng)目開車，截至目前，4條線50萬t/a離子膜已全部滿負(fù)荷運(yùn)行，在其一次鹽水精制過程中使用的就是斜板澄清桶。斜板澄清桶處理量大、效果好，但其浮上桶進(jìn)液區(qū)的中心桶結(jié)的鹽泥較多而無法清理，對(duì)安全生產(chǎn)造成了極大的隱患。后對(duì)浮上桶進(jìn)行了部分改進(jìn)，徹底解決了浮上桶的結(jié)泥問題，保證了生產(chǎn)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

浮上桶改造前后對(duì)比情況見圖1。

圖1 浮上桶改造前后對(duì)比

圖1中改造內(nèi)容為，進(jìn)液區(qū)的中心桶底部由圓柱體改為圓錐體，進(jìn)液管由圓柱的中部改為圓錐的側(cè)壁；在中心桶底部增加1條排泥管線和浮上桶的下排泥管線相連，并加裝氣動(dòng)閥。

4 改進(jìn)后工藝的優(yōu)點(diǎn)

由圖1可以看出，從加壓溶氣罐來的鹽水進(jìn)入中心桶，中心桶呈喇叭狀，隨著鹽水的上升，鹽水流速越來越小，密度較大的沉淀物會(huì)在鹽水上升過程中下沉，進(jìn)而沉積到中心桶壁，時(shí)間越長，中心桶結(jié)的鹽泥就越多，其浮上的效果就越差，甚至在檢修浮上桶排鹽水過程中，稍微不慎，就可能導(dǎo)致中心桶坍塌。改進(jìn)后，明顯克服了這一缺點(diǎn)，其中心桶為椎體結(jié)構(gòu)，粗鹽水經(jīng)加入助沉劑后，切線進(jìn)入椎體后，沿著椎體螺旋上升。鹽水由下向上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，流速從下向上逐漸降低，形成渦流，促使顆粒增大。這部份流速要求平穩(wěn)。流速逐漸減少，可保持已凝聚顆粒不受破壞，達(dá)到較高的沉降速度。肉眼觀察到出椎體后的鹽水，顆粒大，界面清楚。在這區(qū)間，若受沖擊，顆粒被破壞，就會(huì)產(chǎn)生不沉也不浮的膠體及細(xì)小顆粒而影響其效果。

由于改進(jìn)后的浮上桶中心桶底部增加1條排泥管線，定時(shí)對(duì)中心桶排泥，這樣，即使在渦流狀態(tài)下，中心桶內(nèi)結(jié)的鹽泥也會(huì)隨著排泥而排出。

［1］魏麗波.澄清桶返渾的原因及處理辦法.中國氯堿，2001（1）：9-10.

［2］皮現(xiàn)玉，梁成雪.提高精制鹽水質(zhì)量的措施.中國氯堿，1999（4）：27-28.

［3］尚澤民，楊占營，趙兵兵.鹽水澄清技術(shù)的開發(fā).中國氯堿，2004，（11）：9-10.

［4］潘照英.改良型道爾澄清桶最佳運(yùn)行狀態(tài)的探討.氯堿工業(yè)，2003，（9）：7-10.