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浅谈氨碱法蒸氨系统节能降耗的改造

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摘要:青海盐湖镁业有限公司纯碱厂以原盐、石灰石、焦炭为主要原料生产纯碱,以氨为中间媒介,经盐水精制、石灰石煅烧、化灰、吸氨、蒸氨、碳化、滤过、煅烧、水合生产出普通的重质纯碱,过滤母液加入石灰乳反应并蒸馏回收氨,在工艺生产过程中它周而复始不断循环,而这一循环也是借助于蒸馏过程来实现的。但是对于青海盐湖镁业有限公司纯碱厂,作为循环经济的尾端,生产负荷与各项目之间的循环物料的供应息息相关,根据自身的条件生产负荷最大只能达到28万t/a纯碱,而对于设计能力为100万t/a的纯碱厂来说,存在很多设备管线维护,以及小负荷生产下物料浪费的难题。文章主要介绍大型纯碱生产企业在小负荷下在蒸氨方面存在的一些缺陷和技改。

关键词:氨碱法;蒸氨塔;节能降耗;技改

氨碱法生产中,氨气是作为中间介质而存在的,在工艺生产过程中它是周而复始不断循环的,而这一环节也是借助于蒸馏过程来实现的。蒸氨操作处于制碱的主要物料流,溶液处理的末端,它是氨气和二氧化碳返回下一个制碱循环的重要连接点,它的工况与生产效果的好坏是建立全系统良性循环的关键所在,也是全厂降低物料消耗和能源消耗的一个重点。氨碱生产必须考虑以下因素:尽可能地将氨气和二氧化碳从溶液中驱除,以最大限度减少废液中氨和石灰含量;降低能耗,有效利用热量交换,减少蒸馏废液当量和降低废液温度;缓和蒸馏设备的结疤速度,延长其使用周期,减少扫塔频率。在生产过程中氨的损耗主要在于蒸氨废液,尾气的净化以及现场的跑冒滴漏。因此,纯碱厂在节能降耗方面主要在蒸氨操作上做了全面研究,进一步优化生产管理,提高产品质量、做好环境保护的同时做了一些工艺缺陷上的技改。

1蒸氨系统的工艺流程

蒸氨的母液是来自碳化滤碱机出来的滤过母液经真空分离器进行气液分离后利用母液泵送至蒸氨塔,从塔的底部通入供热中心来的0.69MPa的低压蒸汽和汽轮器产生的乏汽、轻重灰闪发器产生的闪发汽作为蒸氨的热源。汽液逆流接触进行分解母液中的游离氨,而结合氨以及氨盐水澄清桶产生的氨盐泥在预灰桶中由石灰乳进行分解,使氯化铵与氢氧化钙反应生成水、氨气、氯化钙,因该反应是放热反应,因此,一水合氨中的部分氨会分解出来,这部分氨气与加灰蒸馏段来的氨气混合,自预灰桶上部引入筛板蒸氨塔加热分解段底部。预灰桶内调和液自预灰桶下部靠液面高度自压到加灰蒸馏段上部,同时预灰桶底部砂液经砂泵也输送到加灰蒸馏段上部。废液自塔底圈进入一级闪发器,废液闪发出蒸汽后进二级闪发器,最终用废液泵送至10km外的盐田渣场。氨气混合气从加热分解段顶部出来进入立式波纹管氨气冷凝器顶部,再从立式波纹管冷凝器底部出来并入氨气混合气总管进入内冷式吸氨塔与淡氨盐水逆流吸收制得合格的氨盐水送至碳化制碱使用。

2技术改造内容

2.1回收冷凝液中的氨

青海盐湖镁业有限公司纯碱厂的设计负荷是100万t/a纯碱,蒸氨和吸氨产生的冷凝液送至淡液蒸馏塔进行回收氨气和二氧化碳,并将其送至真空吸收塔用淡氨盐水(精盐水吸收碳化尾气所得,游离氨为1.25mol/L~1.35mol/L)吸收制得出液淡氨盐水(游离氨2.0mol/L~2.75mol/L,)进一步送至内冷式吸氨塔进行制备合格的氨盐水(游离氨5.0mol/L~5.25mol/L,盐分4.4mol/L~4.55mol/L,氨、盐比为1.12~1.18)。而目前由于循环经济中的诸多原因生产负荷只能靠自身的两座石灰窑来维持28万t/a纯碱的负荷,蒸吸所开设备有两座蒸氨塔和两座吸氨塔,而蒸氨和吸氨、以及炉气冷凝塔产生的冷凝液不足于投用淡液蒸馏系统,故纯碱厂对冷凝液管线做了技改,从淡液泵的出口增加了一条DN200的不锈钢管线将冷凝液送至碳化工序的冷母液储桶,并在淡液泵和冷母液储桶处都加了一个DN200的球阀,这样冷凝液可以回收利用所含的游离氨,这样大大提高了设备的备用率以及降低了劳动强度,这对小负荷生产纯碱降低氨耗有着很大的意义。

2.2回收氨盐泥中的氨

纯碱厂氨盐水澄清桶底部的氨盐泥送至预灰桶进行再次与结合氨一起蒸氨回收氨气送至蒸氨塔的加热分解段。原氨盐泥管线和灰乳管线进预灰桶的高度一样,这样导致氨盐泥管线经常堵塞,为了继续维持正常生产只能等到停车大检修时处理,长时间生产最终会导致氨盐水澄清桶底部坐死,长期累积盐泥易发生设备变形及地基下沉等事故。后期纯碱厂将氨盐泥管线引至预灰桶顶部,这样就彻底避免了氨盐泥管线堵塞及氨盐水澄清桶坐死的情况,减轻了劳动强度,最大程度的延长了检修周期。

2.3废液管线取样口改为侧取样

原废液取样口位于蒸氨塔底部出液管线进一级闪发器的管线正下方,从2014-09试车一直到2016年初取样杯中80%~90%是废沙,从而取样分析得样品较少需要多次取样,这样分析所得的数据存在偏差,并对分析岗位人员加大了劳动强度及危险性,岗位人员需要每天安排人员处理废沙,并定期的安排专人及车辆将废沙处理,这样既增加了劳务成本也增加了岗位员工的劳动强度。后期纯碱厂将废液取样口改成侧取样,这样每次取样含沙量较少,不存在安排专人及车辆处理废沙,也直接减轻了分析及岗位人员的劳动强度,并缩短了取样时间,大大降低了因取样而氨气中毒的事故率。

2.4乏汽放空口更改排放位置

在乏汽压力太高时可以从压缩汽轮机乏汽放空和蒸吸蒸汽总管放空两方面来卸压,但由于压缩卸压是手动闸阀,而且此类闸阀操作必须使用F扳手,操作频繁会导致闸阀损坏,内漏导致在正常生产中蒸汽浪费严重,更换阀门频繁增加检修成本。原蒸氨蒸汽总管卸压完全是由蒸吸利用乏汽放空自调阀来调节,此乏汽放空自调阀处于蒸吸厂房主控室窗户外侧,卸压时噪音太大严重影响蒸吸主控的正常工作,完全卸压时根本无法听清电话、对讲机声音,造成主操下达指令时操作工因听不清而误操作;并且在窗外操作时存在安全隐患。后期将自调阀后的水平管线延长10m,再增加一个消音器,最后在消音器出口末端用一个DN300的90°弯头斜45°方向向上排放。在自调阀与消音器之间增加一个DN25的导淋以排放蒸汽产生的冷凝水。这样就彻底解决了噪音对生产和操作人员带来的影响以及烫伤等安全隐患。

3改造后效果

(1)在淡液蒸馏塔不投用情况下,冷凝液中的含氨彻底得到了循环利用,改善了现场的工作环境,尽可能地将氨气和二氧化碳从溶液中驱除,以最大限度的减少了废液中的氨和石灰含量。(2)废液取样口的改进,降低了蒸吸工序的劳务费用,解决了楼层地面的腐蚀以及地面卫生,提高了蒸氨工作环境的安全系数。(3)乏汽放空口技改,降低了因噪音而导致的职业病,解决了因噪音可能导致的指挥、实施命令过程中发生的事故。(4)氨盐泥管线的技改彻底解决了氨盐泥管线结晶堵塞问题,改造后从未发生过氨盐泥管线堵塞以及氨盐水澄清桶底部坐死的事故。

4建议

目前六个筛板蒸氨塔中开两座或者三座塔,由于氨气混合气管线合并为总管时每一根支管均是从总管的正下方接入,这样便有了管线内产生冷凝水紧接着转化成结晶的问题,若采用加盲板将备用塔隔离,这样在下次准备开塔时就必须将整个工序的生产都要停下来,若是特殊情况还会影响上下游工序的生产甚至于整个纯碱厂的连续生产。现建议将氨气混合气管线做一下整改,有两种方法:(1)将各个筛板蒸氨塔的氨气混合气支管并入总管的接口改至总管的正上方,再将进吸氨塔的氨气混合气蝶阀安装至与总管的正上方接口处;(2)将氨气混合气总管统一往下移动1.6m(氨气混合气总管管径为1.6m)以上,再将进吸氨塔的氨气混合气蝶阀安装至与总管的正上方接口处。

作者:马玉清 单位:青海盐湖镁业有限公司

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