(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木 816000)

蒸氨塔在氨堿法純堿生產(chǎn)中屬于關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行能力決定生產(chǎn)負(fù)荷、氨耗等關(guān)鍵指標(biāo)。蒸氨塔的主要作用就是將母液中的游離氨、結(jié)合銨通過加熱、加石灰乳蒸餾后使氨實(shí)現(xiàn)不斷循環(huán)，蒸餾出的氨氣混合氣換熱后進(jìn)入吸氨系統(tǒng)。因帶有一定的流速，且蒸餾出的氣相與液相直接接觸，故氣相中很容易夾帶液相成分，夾帶越多容易造成液體在管道內(nèi)積存，減少管道實(shí)際流通截面積，從而導(dǎo)致蒸氨塔壓力升高，負(fù)荷降低。同時(shí)會(huì)帶來氨氣冷凝液成分變化，廢淡液含鹽高無法用作堿車洗水，吸氨塔容易結(jié)疤堵塞等一系列問題。解決此問題最簡(jiǎn)單有效的方法就是在蒸氨塔塔頂安裝除沫裝置，從源頭控制氣相夾帶問題。通過理論分析與實(shí)際效果驗(yàn)證，鈦絲與PTFE絲混編的絲網(wǎng)除沫器基本能達(dá)到要求。

1 篩板蒸氨塔塔頂出氣帶液的原因

我公司采用的篩板蒸氨塔規(guī)格為φ3200×41605，設(shè)計(jì)壓力上腔-0.1 MPaG、中下腔0.1 MPaG，設(shè)計(jì)溫度上、中、下分別為100 ℃、130 ℃、145 ℃。主要工藝流程為：碳化工序來的冷母液經(jīng)在蒸氨塔塔頂氨氣冷凝器與蒸氨塔出氣換熱后，從蒸氨塔塔頂進(jìn)入，低壓蒸汽、壓縮機(jī)乏汽從塔底進(jìn)入，塔中段預(yù)熱母液引入預(yù)灰桶與石灰乳反應(yīng)將結(jié)合銨轉(zhuǎn)變成游離氨，返回蒸氨塔下段。

通過蒸汽加熱后液相中的游離氨、部分二氧化碳、水蒸汽等組成的氨氣混合氣從塔頂出來，出塔前因與液相直接接觸，且有一定的流速，難免會(huì)夾帶有液相。原設(shè)計(jì)上在出塔前有300 mm高度的聚丙烯鮑爾環(huán)填料，作為除沫裝置。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，鮑爾環(huán)在氣流的振動(dòng)下出現(xiàn)分布不均，甚至出現(xiàn)裝鮑爾環(huán)填料的鈦絲網(wǎng)在縱橫交織點(diǎn)相互間磨斷，導(dǎo)致鮑爾環(huán)掉落，堵塞廢液泵入口。填料被吹到邊緣，中間無填料起到氣液分離作用，氣相夾帶液相嚴(yán)重。

2 絲網(wǎng)除沫器介紹

普通除沫網(wǎng)的工作原理是，當(dāng)帶有液體顆粒的氣體以一定速度上升通過絲網(wǎng)時(shí)，由于霧沫上升的慣性作用，霧沫與絲網(wǎng)細(xì)絲相碰撞而被附著在細(xì)絲表面上。細(xì)絲表面上霧沫的擴(kuò)散、霧沫的重力沉降，使霧沫形成較大的液滴并沿著細(xì)絲流至網(wǎng)絲的交接點(diǎn)處。細(xì)絲的可潤(rùn)濕性、液體的表面張力及細(xì)絲的毛細(xì)管作用，使得液滴越來越大，當(dāng)聚集的液滴大到其自身產(chǎn)生的重力超過氣體的上升力與液體表面張力的合力時(shí)，液滴就會(huì)脫離細(xì)絲而下落至容器底部。

普通絲網(wǎng)除沫器對(duì)氣體中霧沫顆粒的捕集效率達(dá)98%～99.8%，氣體通過絲網(wǎng)除沫器后基本上不含霧沫。但氣體通過除沫器的壓力降卻比較大，同時(shí)由于絲網(wǎng)上液體的聚集還存在單位截面通量降低的問題。普通絲網(wǎng)除沫器的工作原理如1圖。

圖1 普通絲網(wǎng)除沫器的工作原理

改進(jìn)設(shè)計(jì)后除沫器的底部采用合理的“V”字型支撐，代替原來的扁鋼支撐筋板。氣相穿過“V”字形結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)在角鋼上部產(chǎn)生湍流擾動(dòng)效應(yīng)，使角鋼上部的局部壓力低于整體壓力。這個(gè)壓力差可以使除沫器上的液體，在沒有達(dá)到足夠破壞絲網(wǎng)表面張力的體積之前，就可以脫離絲網(wǎng)絲徑表面進(jìn)入角鋼內(nèi)。使絲網(wǎng)的持液能力大幅度提高，在同等條件下持液能力比普通絲網(wǎng)提高2～3倍。

進(jìn)入角鋼的液體通過角鋼兩端在接近塔壁處排掉，這時(shí)液體已經(jīng)因表面張力的作用聚集在一起，同時(shí)排液位置位于氣相進(jìn)入除沫器前，該處氣速遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于在除沫器中的氣速。因此可以有效的避免二次夾帶的產(chǎn)生。

3 除沫器特殊材質(zhì)應(yīng)用技術(shù)介紹

蒸氨塔中氯腐蝕、氨腐蝕嚴(yán)重，這是普通的不銹鋼材質(zhì)難以適應(yīng)，需要選用特殊材質(zhì)。常用的兩種材質(zhì)是鈦和PTFE。這兩種材質(zhì)雖然抗腐蝕性能優(yōu)越，但是因?yàn)楸旧淼奶攸c(diǎn)都存在一定的問題。鑒于鈦材和PTFE絲網(wǎng)的應(yīng)用局限，在考慮實(shí)際應(yīng)用的條件后，采用了鈦材和PTFE混織絲網(wǎng)，解決了這兩種材質(zhì)的應(yīng)用局限。

3.1 鈦材絲網(wǎng)

鈦材有良好的抗腐蝕性能，能承受大部分稀酸和稀堿溶液的腐蝕，不適用與濃酸、濃堿、氫氟酸、干氯氣的工況。且鈦材的加工性能不好，絲網(wǎng)成型困難。即使成型后因?yàn)殁伈馁|(zhì)剛性強(qiáng)的特點(diǎn)，絲網(wǎng)的應(yīng)力很難消除，打卷情況嚴(yán)重。所以也很難實(shí)現(xiàn)規(guī)則的排列，因此做出的除沫網(wǎng)排列不規(guī)整，中間孔隙也不均勻，導(dǎo)致除沫效果低于普通金屬絲網(wǎng)。

3.2 PTFE絲網(wǎng)

PTFE具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性，是當(dāng)今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一，除熔融堿金屬、三氟化氯、五氟化氯和液氟外，能耐其它一切化學(xué)藥品，廣泛應(yīng)用于各種需要抗酸堿和有機(jī)溶劑的場(chǎng)合。PTFE穩(wěn)定耐溫可以達(dá)到250 ℃，這也保證該材料可以滿足大部分工業(yè)應(yīng)用的要求。同時(shí)具備即親油也親水的特點(diǎn)，比金屬絲網(wǎng)適用的場(chǎng)合更加廣泛。

但PTFE硬度很低，制成的絲網(wǎng)很軟無法壓制波紋。因此應(yīng)用該種材料制作絲網(wǎng)除沫器時(shí)，只能完全平鋪堆積到標(biāo)準(zhǔn)高度，這使得該種除沫器的壓降是金屬絲網(wǎng)除沫器的3～5倍，單位通過能力只有金屬絲網(wǎng)除沫器的50%。同時(shí)由于堆積數(shù)量過多，該種除沫器的價(jià)格接近甚至超過了鈦材的價(jià)格(PTFE的單價(jià)波動(dòng)較大)。這兩個(gè)缺陷直接導(dǎo)致了這種材質(zhì)應(yīng)用局限。

3.3 鈦材和PTFE混織絲網(wǎng)

混編絲網(wǎng)一方面借助鈦材的金屬性能實(shí)現(xiàn)絲網(wǎng)波紋的壓制成型，在絲網(wǎng)除沫器的制作過程中有效地減少PTFE的用量。但由于混編后絲網(wǎng)的強(qiáng)度比鈦材有所下降，絲網(wǎng)的單位堆積密度會(huì)略高于鈦材10%～20%，導(dǎo)致混織絲網(wǎng)的壓降會(huì)略高于金屬絲網(wǎng)5%～10%。不過由于PTFE具有良好潤(rùn)滑性能，除沫器的單位通過能力還會(huì)高于金屬絲網(wǎng)10%左右。

另一方面借助PTFE的潤(rùn)滑性能改善鈦材剛性強(qiáng)、易斷的加工性能。從圖2中可以看出混編后的絲網(wǎng)形態(tài)明顯優(yōu)于鈦材絲網(wǎng)。這樣鋪裝出來的絲網(wǎng)除沫器非常規(guī)整，孔隙均勻，解決了因結(jié)構(gòu)不均勻造成的除沫效率下降的問題。同時(shí)借助PTFE優(yōu)良的親水、親油、表面張力小的特性，提高了絲網(wǎng)對(duì)不同物系霧沫的捕捉能力，加速液體在絲網(wǎng)上的脫離，實(shí)現(xiàn)了增加通量，提高除沫效果的目的。

圖2 混編絲網(wǎng)

4 混編絲網(wǎng)應(yīng)用效果

圖3為我公司使用的鈦絲與PTFE絲混編絲網(wǎng)除沫器安裝前照片，高度150 mm，絲網(wǎng)層數(shù)可根據(jù)阻力大小、除沫效果進(jìn)行加減。

圖3 鈦絲與PTFE絲混編絲網(wǎng)除沫器

2019年7月我廠檢修期間，六臺(tái)蒸氨塔鮑爾環(huán)填料全部更換成絲網(wǎng)除沫器。更換前氣帶液現(xiàn)象嚴(yán)重，六臺(tái)蒸氨塔出氣連接大橫管中積液較多，DN100的冷凝液排出管道滿足不了排液要求，且此冷凝液經(jīng)淡液系統(tǒng)蒸餾后廢淡液中Cl高達(dá)0.1～0.3 tt，無法正常用于堿車洗水。另外，由于出氣大橫管中積液，造成DN1600的管道通氣不暢，蒸氨塔壓力高，單塔蒸量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，使生產(chǎn)負(fù)荷受限。更換完成后，截至目前使用情況良好，廢淡液Cl 0.06 tt以下，蒸氨塔蒸量達(dá)到設(shè)計(jì)值180 m3/h以上，基本維持在195 m3/h。目前尚未出現(xiàn)任何問題，后續(xù)將繼續(xù)跟蹤除沫器的機(jī)械性能使用壽命。