，

(連云港堿業(yè)有限公司，江蘇 連云港 222042)

技 術(shù) 討 論

淺析碳化塔上部液位測(cè)量的解決方案

韓廣沛，李正國(guó)

(連云港堿業(yè)有限公司，江蘇 連云港 222042)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)要介紹碳化塔上部液位對(duì)碳化尾氣濃度、轉(zhuǎn)化率等的影響，希望通過(guò)新型測(cè)量液位的方法，提升碳化塔對(duì)二氧化碳的利用率，并就如何長(zhǎng)周期穩(wěn)定的測(cè)量碳化塔液位進(jìn)行了有益的探索和試驗(yàn)。

碳化塔；液位；測(cè)量；等壓管；控制方法

碳化塔上部液位控制是碳化塔操作的主要內(nèi)容之一。液位過(guò)高會(huì)造成尾氣帶液嚴(yán)重，氨鹽水損失增大，中和水或氨鹽水進(jìn)入尾氣支管和總管，會(huì)造成尾氣支管和總管生成NaHCO3結(jié)晶，堵塞尾氣管道；液位過(guò)低則出氣CO2濃度高，CO2損失加大，碳化塔容積利用系數(shù)降低，降低了碳化塔的生產(chǎn)能力。液位過(guò)低碳化塔上部預(yù)碳化不夠，結(jié)晶差，鹽耗高，濾過(guò)損失大，重堿水分高等，同時(shí)又浪費(fèi)了壓縮機(jī)的生產(chǎn)能力。

本文通過(guò)一組典型生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析碳化塔上部液位對(duì)純堿生產(chǎn)指標(biāo)的影響，簡(jiǎn)要介紹碳化塔上部液位測(cè)量、控制方法。

1 碳化塔上部液位對(duì)生產(chǎn)指標(biāo)的影響

1.1 碳化塔上部液位對(duì)尾氣濃度的影響

表1 進(jìn)入碳化塔總氣量

通過(guò)對(duì)清洗塔液位與尾氣CO2濃度測(cè)試發(fā)現(xiàn)：

1)清洗作業(yè)時(shí),清洗塔能夠保持高液位，尾氣CO2濃度2%，以清洗氣總量17 000 Nm3/h，中段氣6 800 Nm3/h，清洗作業(yè)時(shí)尾氣中排放的CO2(以100%CO2計(jì))為460 Nm3/h。清洗作業(yè)時(shí)清洗氣排放總量為13 524 Nm3/h，屬于較為理想狀態(tài)。

2)碳化塔制堿作業(yè)時(shí)，由于沒(méi)有液位測(cè)量及控制，存在單塔、多塔尾氣CO2濃度較高，尾氣總管CO2濃度高的情況。

表2 碳化尾氣總管CO2含量及計(jì)算

碳化尾氣總管CO2濃度控制在5%能夠做到，且為效果較好狀態(tài)。如若碳化塔上部液位控制不穩(wěn)定，對(duì)應(yīng)各種尾氣濃度狀況下與尾氣總管CO2濃度5%相比，從尾氣系統(tǒng)中多排放的CO2如表3。

表3 各種尾氣濃度下與尾氣總管CO2濃度5.0% 相比多排放的CO2量

目前碳化塔液位測(cè)量無(wú)有效手段，實(shí)際操作中基本上以塔壓作為控制的標(biāo)準(zhǔn)。由于碳化塔在清洗和制堿作業(yè)時(shí)阻力是變化的，測(cè)量液位試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)塔壓值較高時(shí)，碳化塔上部仍有可能是無(wú)液位，尾氣中CO2濃度仍然較高。從上表3統(tǒng)計(jì)中可以發(fā)現(xiàn)：從尾氣中多排放的CO2與中段氣總量比值依然過(guò)高。

1.2 碳化塔上部液位對(duì)碳化反應(yīng)的影響

由于碳化塔上部液位沒(méi)有測(cè)量手段，為防止冒塔，往往運(yùn)行在低液位狀態(tài)，為提高塔壓，人為增加碳化尾氣壓力，塔壓雖然達(dá)到要求，但實(shí)際液位不夠，這就導(dǎo)致制堿塔作業(yè)時(shí)有效容積利用率不高。中和水在碳化塔上部預(yù)碳化不夠，結(jié)晶位置下移，到達(dá)出堿口時(shí)結(jié)晶小，在塔內(nèi)停留時(shí)間短。

由于重堿結(jié)晶小，造成了濾過(guò)損失加大，濾堿機(jī)后重堿水分高，加大了后續(xù)煅燒爐的負(fù)荷。

1.3 碳化塔上部液位對(duì)爐氣系統(tǒng)的影響

由于重堿結(jié)晶小，煅燒后輕灰粒度小，被爐氣帶走更多堿塵，經(jīng)過(guò)煅燒進(jìn)入熱堿液系統(tǒng)較多，造成熱堿液系統(tǒng)膨脹，給爐氣處理系統(tǒng)增加負(fù)擔(dān)。

1.4 碳化塔上部液位對(duì)壓縮機(jī)組能力的影響

碳化塔運(yùn)行在低液位狀態(tài)，導(dǎo)致碳化尾氣總管CO2濃度高，表3數(shù)據(jù)可以得知，浪費(fèi)了8.75%～15.84%的折標(biāo)中段氣總流量，浪費(fèi)了壓縮機(jī)組的能力，增加了能源消耗。

2 碳化塔上部液位測(cè)量

2.1 碳化塔上部所處環(huán)境特性

1)氣體、液體、固體三相共存；

2)湍流嚴(yán)重；

3)腐蝕性強(qiáng)；

4)對(duì)測(cè)量元件沖刷嚴(yán)重；

5)死角易沉積，生產(chǎn)過(guò)程有堿疤產(chǎn)生。

2.2 傳統(tǒng)液位測(cè)量方法及存在問(wèn)題

差壓法：由于介質(zhì)本身特性(氣體、液體、固體三相共存) 對(duì)測(cè)量膜片沖刷嚴(yán)重，導(dǎo)致雙法蘭變送器膜片使用壽命較短 (初步統(tǒng)計(jì)碳化塔液位變送器使用壽命均小于12個(gè)月) ，為確保碳化塔液位測(cè)量，頻繁更換雙法蘭變送器。大、中型純堿企業(yè)均為多塔分組，并聯(lián)作業(yè)方式，雙法蘭變送器數(shù)量多，更換費(fèi)用高。

玻璃管液位計(jì)：上、下接口存在死角易沉積，正常使用時(shí)間短，無(wú)法長(zhǎng)期正常使用。

視鏡：由于介質(zhì)湍流嚴(yán)重，氣、液、固三相無(wú)法確定液面，不能對(duì)碳化塔上部液位進(jìn)行有效控制。

2.3 新的液位測(cè)量方案

等壓管：利用連通器原理，在碳化塔上部液位測(cè)量區(qū)域建立穩(wěn)定、等效的便于測(cè)量的液面，使用材料符合介質(zhì)腐蝕性要求、口徑符合測(cè)量?jī)x表要求、內(nèi)部防粘附，便于和碳化塔上部沖洗孔連接，壓力等級(jí)符合碳化塔要求。

測(cè)量?jī)x表：選擇導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，導(dǎo)波桿選擇滿足介質(zhì)腐蝕性要求。

測(cè)量系統(tǒng)組成：定制的等壓管和導(dǎo)波雷達(dá)構(gòu)成了碳化塔上部液位測(cè)量系統(tǒng)。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)碳化塔上部液位測(cè)量系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定。

3 碳化塔上部液位控制方法

首先要穩(wěn)定碳化塔尾氣總管壓力，始終處于一個(gè)恒壓狀態(tài)。清洗作業(yè)時(shí)，碳化塔上部液位控制變量為進(jìn)塔氨鹽水流量；制堿作業(yè)時(shí)，碳化塔上部液位控制變量為進(jìn)塔中和水流量。單塔試驗(yàn)：在確保不冒塔前提下，找出碳化尾氣濃度與塔上部液位關(guān)系，并對(duì)所有碳化塔進(jìn)行試驗(yàn)，找到每臺(tái)碳化塔上部液位最佳控制點(diǎn)。對(duì)已投入優(yōu)化控制的，改塔壓控制為液位控制，并根據(jù)試驗(yàn)情況設(shè)置優(yōu)化控制指標(biāo)，能達(dá)到較理想效果。

TQ114.16

B

1005-8370(2017)06-25-02

2017-07-20

韓廣沛(1963—)，現(xiàn)在連云港堿業(yè)有限公司設(shè)備管理部從事技術(shù)管理工作。