蒸氨塔廢液管線改造

阿曼古麗

（新疆化工集團(tuán)哈密堿業(yè)有限公司，新疆 哈密 839001）

蒸氨工序是利用蒸氨過程及設(shè)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(shè)置，使氨在制堿過程中循環(huán)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(gè)制堿循環(huán)的重要連接點(diǎn)，它的工況與生產(chǎn)效果如何是建立全系統(tǒng)良性工業(yè)循環(huán)的關(guān)鍵，也是全廠降低物料消耗與能量消耗的一個(gè)重點(diǎn)。

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(jìn)入熱母液桶，經(jīng)熱母液泵打入母液蒸餾塔25＃塔圈，在經(jīng)上下分水分配槽均勻地灑在填料層上，并自上而下流動(dòng)，與上升的氣體進(jìn)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(yù)熱母液自流入預(yù)灰桶下部。由石灰工序送來的石灰乳進(jìn)入石灰乳緩沖器，而后流入預(yù)灰桶下部，在攪拌器攪拌混合下與預(yù)熱母液進(jìn)行反應(yīng)，大部分固定銨被分解為游離氨，預(yù)灰桶出氣進(jìn)入蒸氨塔第16＃塔圈。調(diào)和液由預(yù)灰桶上部溢流至蒸氨塔13＃塔圈，砂液進(jìn)入第9?；?3＃塔圈。自石灰乳緩沖器多余的石灰乳去鹽水工序。預(yù)灰桶中調(diào)和液在蒸餾塔內(nèi)與蒸汽接觸，蒸出溶解的氨，廢液從塔底引出進(jìn)入廢液閃發(fā)器閃發(fā)出二次蒸汽后，流入廢液排氣槽，近一步閃發(fā)至常壓，再流入廢液池，經(jīng)廢液泵排至渣場。母液蒸餾塔的出氣進(jìn)入氨氣冷卻器，冷卻后出氣送吸收，分離的冷凝液進(jìn)入淡液泵。由循環(huán)水系統(tǒng)送來的冷卻水進(jìn)入氨氣冷卻器，氨冷器出水進(jìn)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(fā)蒸汽。

2 存在問題

我公司有3臺(tái)蒸氨塔，3＃蒸氨塔是2007年20萬t／a改擴(kuò)建時(shí)新增的。規(guī)格為φ2 800×33 320，母液蒸量為116m3／h，日產(chǎn)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(chǎn)時(shí)存在以下問題：

1）開塔后，底部壓力不穩(wěn)定偏高，儀表顯示最高是0.07MPa（設(shè)計(jì)壓力≤0.055MPa），影響塔的平穩(wěn)運(yùn)行和能力，母液蒸量被迫降到設(shè)計(jì)能力的65%左右。

2）塔底壓力高時(shí)，各項(xiàng)工藝指標(biāo)不穩(wěn)定導(dǎo)致廢液含氨、過?；抑笜?biāo)偏高，影響氨耗和石耗。

3）塔的使用周期短，倒塔次數(shù)多。

4）蒸氨塔底部壓力長時(shí)間偏高造成人孔蓋泄漏，污染工作環(huán)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(shè)備型號(hào)、配套輔助設(shè)備及管線結(jié)構(gòu)尺寸不合理。第二類：操作管理方法不當(dāng)。多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，我們逐漸了解到操作管理方法不當(dāng)造成塔底壓力高的原因主要有：①蒸氨塔負(fù)荷高，使用周期長，結(jié)疤嚴(yán)重；②氨冷器儲(chǔ)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(fā)生堵塞，排液困難；⑥進(jìn)塔汽量過大；⑦出氣系統(tǒng)堵塞。

2010年5月對(duì)3＃蒸氨塔進(jìn)行全面的查定，查定期間嚴(yán)格控制了蒸氨塔的蒸量、進(jìn)汽量、中部溫度、預(yù)熱母液溫度、出氣溫度、氨冷器儲(chǔ)桶段液位、出氣壓力、吸收真空等工藝參數(shù)，但蒸氨塔底部壓力仍然顯示偏高，使用40天就出現(xiàn)指標(biāo)難控制，運(yùn)行不穩(wěn)或者倒塔。停塔清理時(shí)發(fā)現(xiàn)3＃塔廢液管線及塔底結(jié)疤嚴(yán)重，塔底壓力高的原因初步判斷不是工藝操作不當(dāng)造成，而是蒸氨塔廢液管線結(jié)構(gòu)尺寸不合理造成，也就是蒸氨塔廢液管線限制塔的生產(chǎn)能力和使用周期。

計(jì)算廢液管線的直徑φ：

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

計(jì)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(chǎn)需求，實(shí)際生產(chǎn)中塔底壓力超出指標(biāo)范圍。底圈液位長時(shí)間高，降低了液體在塔內(nèi)和管道里的流速，同時(shí)延長了液體在塔和管道中的停留時(shí)間，這很容易造成塔和管道結(jié)疤導(dǎo)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(duì)3＃蒸氨塔廢液管線進(jìn)行改造：蒸氨塔→閃發(fā)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(shí)主要工藝參數(shù)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(wěn)定。

在一年多的使用過程中：①蒸氨塔生產(chǎn)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(xiàn)在的平均70天，這樣蒸氨塔正常作業(yè)時(shí)間年累計(jì)天數(shù)比以前延長60天。③3＃蒸氨塔各項(xiàng)工藝指標(biāo)更易控制，廢液含氨、過?；抑笜?biāo)合格率明顯提高，降低氨耗、石耗。④節(jié)約清塔過程中各種材料消耗費(fèi)、檢修費(fèi)及清塔費(fèi)用約45 000元／年。⑤節(jié)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(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009