張立武，肖思安

（湖北雙環(huán)科技股份有限公司，湖北 應(yīng)城 432407）

在純堿生產(chǎn)中，在碳化塔內(nèi)發(fā)生氨母液Ⅱ吸收二氧化碳，制得碳酸氫鈉的碳酸化反應(yīng)。由于碳酸氫鈉和結(jié)晶附著于塔的菌帽、花盤以及底部冷卻水列管、碳化塔死角等處，形成疤垢，這些疤塊影響吸收和冷卻效率，需要用氨母液Ⅱ清洗溶解塔內(nèi)疤塊，該塔被稱之為清洗塔。碳化塔清洗后改為制堿作業(yè)，該塔稱之為制堿塔。

由于塔況、母液成分、操作穩(wěn)定性、生產(chǎn)負(fù)荷的波動(dòng)及作業(yè)周期延長等因素的影響，在碳化塔內(nèi)積聚或形成的碳酸氫鈉疤垢，在制堿塔變?yōu)榍逑此逑磿r(shí)常常無法清洗干凈，累積加厚，最終導(dǎo)致碳化塔無法的正常作業(yè)，需采用水洗的方法徹底清洗疤塊，以保證碳化塔作業(yè)正常。

碳化塔水洗的方式有兩種：一種是采用“直流水水洗碳化塔”，即用循環(huán)水泵或一次水泵向塔內(nèi)加水至一定的塔壓后，用少量清洗氣幫助攪拌，開啟塔底排放閥，碳化塔洗塔水直接排入地溝；另一種是采用“水煮洗水洗碳化塔”，即用循環(huán)水泵或一次水泵向塔內(nèi)加水至一定的塔壓后，開塔底出堿口或塔中部蒸汽煮塔，用少量清洗氣幫助攪拌，并用循環(huán)泵或CO2氣升器使塔內(nèi)水循環(huán)，洗塔水回收利用。

采用“直流水水洗碳化塔”的方式水洗碳化塔內(nèi)結(jié)疤時(shí)，由于洗塔水直接排入地溝，造成地下水中的氨氮含量較高，環(huán)境污染嚴(yán)重；采用“水煮洗碳化塔”的方式水洗碳化塔內(nèi)結(jié)疤時(shí)，易造成碳化塔內(nèi)鐵銹剝落而出色堿，同時(shí)因使用蒸汽壓力較高，易出現(xiàn)超壓事故。

1 雙環(huán)公司洗塔消耗情況

湖北雙環(huán)科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱：雙環(huán)公司）碳化塔在作業(yè)過程中易結(jié)疤，疤塊主要成分為碳酸氫鈉、碳酸氫銨，結(jié)疤后，碳化塔很難作業(yè)，必須水洗。目前，碳化塔的水洗平均次數(shù)為50次／月，經(jīng)分析測(cè)算，每次洗塔用時(shí)約8h，用水流量120m3／h，每次耗水約960m3，由此計(jì)算，月總耗水量為48 000m3，年總耗水為576 000m3，每次洗塔損失堿約6t，氨約1t，由此計(jì)算，年損失純堿3 600t，氨600t，且洗塔水直排后，造成嚴(yán)重環(huán)境污染。

2007年雙環(huán)公司投資160余萬元在聯(lián)堿事業(yè)部新建了碳化塔洗水回收裝置，但試運(yùn)行后效果不好而停運(yùn)。

2 碳化洗塔水回收裝置原理

雙環(huán)公司碳化洗塔水裝置如圖1，該裝置主要包括一個(gè)兩級(jí)回收池、一臺(tái)加熱器、三臺(tái)泵及四條管道。兩級(jí)回收池之間配置倒液泵及倒液管道，所配倒液管道與兩級(jí)回收池及倒液泵相連；兩級(jí)回收池前配置排液泵及排液管道，所配排液管道與碳化塔底部排放閥、排液泵及第一級(jí)回收池相連；兩級(jí)回收池后配置輸液泵、加熱器、輸液管道及循環(huán)管道，所配輸液管道與碳化塔頂部進(jìn)水閥、加熱器、輸液泵相連，在加熱器后配置的循環(huán)管道與第一級(jí)回收池相連。

圖1 碳化洗塔水回收裝置流程

碳化洗塔水的主要成分是碳酸氫鈉和碳酸氫銨的飽和（或不飽和）溶液，而碳酸氫鈉及碳酸氫銨在水中的溶解度隨溫度的升高略為增大。當(dāng)碳化洗塔水溫度升高較多時(shí)，碳化洗塔水又變成碳酸氫鈉的不飽和溶液，重新具備溶解碳酸氫鈉等碳化塔疤塊的能力，能夠反復(fù)洗塔。

如碳酸氫鈉在25℃、50℃的溶解度分別為10.35g、14.45g；同溫度碳酸氫銨的溶解度為21.35g，且碳酸氫銨在40℃時(shí)基本分解。因此，一級(jí)回收池200m3的水溫度從25℃升至50℃可多溶解碳酸氫鈉8.2t，碳酸氫銨基本分解；再加上管道及水洗碳化塔150～200m3的容量，每個(gè)碳化塔的實(shí)際循環(huán)洗塔水量可達(dá)350～400m3；這些升溫30℃后的洗塔水足夠溶解任何一個(gè)正常作業(yè)的碳化塔內(nèi)形成的疤塊，完全能夠滿足循環(huán)洗塔的要求。

3 碳化洗塔水回收工藝流程

碳化洗塔水回收利用裝置，采用間歇操作。首先，將循環(huán)水洗塔后的洗水通過新增洗水排放泵，打到新建回收池。當(dāng)碳化塔需要水洗時(shí)，將第一級(jí)回收池中的洗水用新增的洗水輸送泵經(jīng)新增加熱器升溫后，打到重堿廠房五樓即將水洗的碳化塔中（水洗塔的操作方式與循環(huán)水洗塔方式類同），循環(huán)洗塔。洗塔水用洗水排放泵打到新建的第一級(jí)回收池。洗塔完畢，用新增的洗水倒液泵將第一級(jí)回收池中的洗塔水打入第二級(jí)回收池自然降溫。

進(jìn)行下一次碳化塔水洗操作前，先將第二級(jí)回收池中的洗水用洗水倒液泵打入第一級(jí)回收池，再用洗水輸送泵經(jīng)加熱器重新加熱后，打到重堿廠房五樓即將水洗的碳化塔中，循環(huán)洗塔。

當(dāng)洗塔水濃縮到與系統(tǒng)成分接近且系統(tǒng)母液出現(xiàn)收縮時(shí)，并入聯(lián)堿生產(chǎn)系統(tǒng)。

4 裝置的運(yùn)行方式

當(dāng)碳化塔結(jié)疤嚴(yán)重需水洗時(shí)，利用本裝置水洗碳化塔，包括以下步驟：

1）開啟輸液泵、加熱器及循環(huán)管道上的閥門，將兩級(jí)回收池第一級(jí)中的洗水加熱升溫30℃；同時(shí)，用氨母液Ⅱ清洗待水洗碳化塔1h，并拉空碳化塔。

2）開啟輸液管道上的閥門，將升溫后的池水打入碳化塔內(nèi)，當(dāng)塔壓升至0.2MPa時(shí)，在碳化塔內(nèi)加入少量清洗氣攪拌洗滌，開啟碳化塔底部排液泵及排液管道上的閥門，將碳化塔內(nèi)洗水排放至第一級(jí)回收池循環(huán)洗塔；同時(shí)開啟倒液泵及倒液管道上的閥門，從第二級(jí)回收池向第一級(jí)回收池補(bǔ)水，至第一級(jí)回收池滿液位。

3）恒溫循環(huán)洗塔8～10h，再通過碳化塔頂現(xiàn)有水管向碳化塔加水10～30min，淋洗碳化塔；開啟倒液泵及倒液管道上的閥門，將第一級(jí)回收池的池水全部打入第二級(jí)回收池，洗塔結(jié)束。

4）第二級(jí)回收池中，從第一級(jí)回收池打入的熱池水與池中冷水混合，降溫，沉積疤塊。

5）水洗下一個(gè)碳化塔時(shí)，先開啟倒液泵及倒液管道，將第二級(jí)回收池中的冷水打入第一級(jí)回收池，重復(fù)以上步驟。

水洗下來的結(jié)晶最終進(jìn)入二級(jí)沉淀池冷卻沉降，當(dāng)積累到一定量后，挖出其中的沉淀物外賣，條件適宜時(shí)再挖池中沉降物，當(dāng)池中廢水氨濃度達(dá)到系統(tǒng)需要濃度時(shí)，回系統(tǒng)再利用；水洗下來的大疤塊在泵前過濾罐中清除。

5 整改建議

5.1 對(duì)泵房的改造

泵房當(dāng)初設(shè)計(jì)低于地面，墻面防水能力極差，導(dǎo)致泵房長期積水，不僅對(duì)設(shè)備安全留下隱患，也對(duì)操作人員的安全操作留下了隱患。建議在泵房里污水池內(nèi)安裝自吸泵防止泵房積水導(dǎo)致電機(jī)被燒毀同時(shí)方便操作人員操作。同時(shí)為了防止在下雨天雨水流到泵房?jī)?nèi)，在泵房前面和側(cè)面挖一條溝渠，將水從西邊引到中干渠。

5.2 第一級(jí)回收池加裝液位計(jì)

在洗塔水回收池第一級(jí)回收池內(nèi)加裝液位計(jì)，因?yàn)橹挥斜ＷC回收池液位的穩(wěn)定，不被抽空，才能保證碳化水洗塔的塔壓平穩(wěn)，而塔壓是保證洗好塔的首要條件，塔壓平穩(wěn)才能更充分溶解塔內(nèi)疤塊，從而達(dá)到水洗塔的效果和目的，并將數(shù)據(jù)接至碳化微機(jī)上便于監(jiān)控。并配備一組對(duì)講機(jī)方便聯(lián)系，及時(shí)調(diào)節(jié)電流及液位。

5.3 對(duì)泵型進(jìn)行改型

將輸送進(jìn)碳化塔的輸送泵改為：IJ125－100－250F2，電機(jī)型號(hào)：Y280S－75KW。倒液泵改為泵型號(hào)：IJ100－80－160F2，電機(jī)型號(hào)：Y160L－18.5KW。

5.4 更換加熱器

原換熱器為利舊設(shè)備，碳鋼材質(zhì)，不耐氯根腐蝕，需更換能耐高濃度氯根及堿液腐蝕的換熱器。

5.5 工藝改進(jìn)

將倒液泵在一級(jí)池內(nèi)入口管的標(biāo)高進(jìn)一步降低；倒液泵打到二級(jí)池的管線多配幾個(gè)支管。

5.6 注意事項(xiàng)

為保證洗塔效果，每次洗完塔后必須將一級(jí)池內(nèi)洗塔水全部打入第二級(jí)回收池。

［1］ 天津化工研究院.無機(jī)鹽工業(yè)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001

［2］ 湖北雙環(huán)科技股份有限公司.碳化塔水洗方法及其裝置：中國，ZL201310362658.2［P］.2013－12－11