荊松，鐘磊，陳伍

(濱化集團(tuán)股份有限公司，山東 濱州 256619)

濱化集團(tuán)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“濱化集團(tuán)”)四氯乙烯裝置自2016年8月開(kāi)車以來(lái)已連續(xù)運(yùn)行3年多，部分系統(tǒng)先后出現(xiàn)一系列影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的問(wèn)題，下面針對(duì)其中的瓶頸之一堿洗塔堵塞的問(wèn)題進(jìn)行原因分析并提出相應(yīng)對(duì)策。

四氯乙烯裝置危廢焚燒會(huì)產(chǎn)生酸性煙氣，酸性煙氣的處理方式是用堿液將其吸收中和，采用的設(shè)備是堿洗塔。堿洗塔為填料塔，填料形式為鮑爾環(huán)散堆填料，分布器采用噴頭形式[1]，主要是利用堿液循環(huán)泵的壓頭將NaOH水溶液直接噴灑到填料上端來(lái)洗滌煙氣，除去其中的酸性物質(zhì)。在實(shí)際運(yùn)行中，堿洗塔對(duì)于酸性煙氣的吸收中和效果良好，但是堿洗塔經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶堵塞的情況。濱化集團(tuán)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況不斷優(yōu)化工藝和操作，目前，堿洗塔結(jié)晶堵塞情況明顯好轉(zhuǎn)。

1 堿洗系統(tǒng)工藝流程

堿洗系統(tǒng)由堿洗塔、循環(huán)堿罐A/B和循環(huán)泵A/B組成，堿液由循環(huán)泵提供動(dòng)力，在循環(huán)堿罐和堿洗塔中不斷循環(huán)。煙氣自堿洗塔下部進(jìn)入，經(jīng)工藝水和32%堿按一定比例配制的堿液噴淋吸收煙氣中的酸性氣體后，從堿洗塔頂部排出。循環(huán)堿罐中的堿液濃度隨著不斷吸收酸性氣體而逐漸被中和，顯中性后循環(huán)堿罐由在用罐切換至備用罐。將顯中性的廢液放出，然后配制新堿液備用。工藝流程如圖1所示。

圖1 堿洗系統(tǒng)工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of alkaline washing system

2 堿洗塔結(jié)晶堵塞后果

2.1 泵進(jìn)口過(guò)濾器、管道及分布器噴淋嘴堵塞

泵進(jìn)口過(guò)濾器、管道及分布器噴淋嘴堵塞時(shí)，堿液循環(huán)量明顯下降，吸收效果也會(huì)變差，從而造成外排煙氣中酸性氣體超標(biāo)的環(huán)保事故。

2.2 堿洗塔內(nèi)部結(jié)晶

堿洗塔內(nèi)部結(jié)晶堵塞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)塔壓差明顯上升的趨勢(shì)，造成堿洗塔內(nèi)部憋壓，煙氣排放不暢，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致焚燒裝置停車[2]。

3 堿洗塔結(jié)晶堵塞原因分析

3.1 鹽結(jié)晶堵塞

堿液與酸性煙氣發(fā)生中和反應(yīng)后會(huì)生成大量的鹽(氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等)，當(dāng)堿液循環(huán)罐溶液中的鹽濃度達(dá)到飽和時(shí)會(huì)有鹽晶體析出。隨著鹽晶體析出量的增多，鹽晶體會(huì)不斷地聚集，從而造成管道、泵進(jìn)口過(guò)濾器及塔頂分布器噴淋嘴等部位堵塞。

3.2 填料脫落堵塞

停車檢修中，曾發(fā)現(xiàn)堿洗系統(tǒng)管線中堵塞了大量的堿洗塔填料。經(jīng)研究分析，所選用的填料體積較小，支撐格柵空隙較大，在噴淋液的不斷沖涮下，填料從堿洗塔底部的填料支撐格柵的空隙中掉入管線中，造成了填料在管線中的積聚，從而影響堿液的正常流通。在支撐格柵鋪設(shè)細(xì)孔鈦網(wǎng)，并更換體積較大的鮑爾環(huán)填料后，再?zèng)]出現(xiàn)過(guò)因填料大量脫落而導(dǎo)致的堿洗塔管線堵塞情況。

3.3 煙氣中的煙塵堵塞

煙氣中的煙塵會(huì)附著在堿洗塔填料表面，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間不斷地附著堆積和堿液的不斷沖洗，這些固體小雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入管線，在管道、泵進(jìn)口過(guò)濾器及塔頂分布器噴淋嘴等部位積聚從而造成堵塞。由于煙氣中的煙塵而導(dǎo)致堿洗塔堵塞的情況很少發(fā)生，這種情況是日積月累形成的。正常工況下，煙氣中煙塵的含量很低，廢料剛投進(jìn)焚燒爐時(shí)可能由于控制原因?qū)е聼焿m濃度偏高(不過(guò)這種情況一般很快就能調(diào)整到正常)；另一種情況就是在非正常工況下，煙氣中的煙塵濃度偏高，通過(guò)調(diào)整也會(huì)恢復(fù)正常?？傊瑹煔庵袩焿m含量偏高的情況都是暫時(shí)性的。通過(guò)優(yōu)化操作，完全可以避免由于煙氣中的煙塵導(dǎo)致堿洗系統(tǒng)的堵塞。

3.4 堿性雜質(zhì)結(jié)晶堵塞

堿洗系統(tǒng)運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后，會(huì)有一些不溶于堿性溶液的固體物質(zhì)甚至是過(guò)飽和堿液析出的堿結(jié)晶聚集在堿洗塔內(nèi)部，不斷地積聚，與填料連成一塊，形成更大塊的結(jié)晶，導(dǎo)致堿洗塔的吸收面積大大減小，嚴(yán)重影響了其吸收效果，造成堿洗塔憋壓及煙氣指標(biāo)超標(biāo)，嚴(yán)重時(shí)造成焚燒裝置停車。

4 堿洗塔防結(jié)晶堵塞措施

4.1 調(diào)整配堿濃度

堿液濃度在一定范圍內(nèi)與一罐循環(huán)堿液所用時(shí)間成正比。若堿液濃度偏高，當(dāng)循環(huán)堿罐溶液中鹽達(dá)到飽和后，生成的鹽就會(huì)析出而發(fā)生堵塞。如何控制好堿液濃度，使堿液將要顯中性時(shí)正好達(dá)到飽和狀態(tài)，是防止鹽結(jié)晶堵塞的關(guān)鍵。根據(jù)多次平行試驗(yàn)(只改變配制堿液濃度，不改變堿液罐中堿液的體積和溫度)，得出圖2曲線關(guān)系。

圖2 30 ℃時(shí)堿液濃度與一罐堿液所用時(shí)間關(guān)系Fig.2 Alkali solution concentration and the correspondingusage time of a tank of alkali solution at 30 ℃

從圖2可以看出，當(dāng)堿液體積分?jǐn)?shù)小于30%時(shí)的曲線斜率明顯大于堿液體積分?jǐn)?shù)大于30%時(shí)的曲線斜率，說(shuō)明堿液體積分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，堿液全部顯中性后所生成的鹽接近在溶液中達(dá)到飽和狀態(tài)。之后，按此比例配制堿液，廢堿液放凈后的溶液中鹽結(jié)晶較少。

4.2 適當(dāng)提高堿液罐中堿液的溫度

堿液中所含部分物質(zhì)在不同溫度下的溶解度[3]如表1所示。

表1 堿液中所含部分物質(zhì)在不同溫度下的溶解度

循環(huán)堿罐及堿洗塔設(shè)計(jì)溫度為60 ℃，除Na2CO3外，堿液罐中其他物質(zhì)的溶解度在60 ℃范圍內(nèi)都隨溶劑溫度的提高而升高。在循環(huán)堿罐配制堿液時(shí)，適當(dāng)添加蒸汽凝液，提高循環(huán)堿液的溫度在循環(huán)堿罐及堿洗塔設(shè)計(jì)溫度之內(nèi)，可有效地減少鹽結(jié)晶堵塞堿洗塔。

4.3 定時(shí)沖洗堿洗塔

定時(shí)沖洗是防止堿洗塔結(jié)晶堵塞非常有效的方法。工作原理是利用稀堿溶解堿洗塔內(nèi)結(jié)晶，具體步驟為：廢堿罐放凈后，同時(shí)打開(kāi)廢堿罐放凈閥門和補(bǔ)水閥門，繼續(xù)沖洗廢堿罐30～60 min；關(guān)閉廢堿罐放凈閥門，按95%水與5%堿的比例配制稀堿液；配制完成后，對(duì)循環(huán)堿罐進(jìn)行切換，由循環(huán)泵提供動(dòng)力使稀堿液循環(huán)于堿洗塔與循環(huán)堿罐之間，從而達(dá)到?jīng)_洗堿洗塔的目的。再按照以上方法沖洗另一個(gè)循環(huán)堿罐和堿洗塔，兩個(gè)循環(huán)堿罐與堿洗塔都沖洗一次后按正常比例配制堿液。沖洗頻率為每天一次。此方法既可達(dá)到短時(shí)間內(nèi)吸收酸氣的目的，又起到了沖洗堿洗塔的作用。

4.4 適當(dāng)擴(kuò)大堿洗塔分布器噴淋嘴直徑

堿洗塔塔頂分布器噴淋嘴為整個(gè)堿洗系統(tǒng)管徑最小處，是最易堵塞的位置。適當(dāng)擴(kuò)大噴淋嘴直徑，可有效緩解噴淋嘴堵塞情況。噴淋嘴直徑應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改造，過(guò)大會(huì)造成堿液分布不均，對(duì)酸性煙氣的吸收效果造成影響。

4.5 定時(shí)酸洗

對(duì)于不溶于堿性溶液的固體雜質(zhì)或析出的堿結(jié)晶堵塞情況，采取定期酸洗的方法最為有效。由于采用該方法時(shí)堿洗系統(tǒng)吸收廢氣的作用失效，所以只能在焚燒系統(tǒng)停工的情況下使用。具體步驟為：廢堿液放凈后，由循環(huán)泵提供動(dòng)力使配制好的稀鹽酸循環(huán)于堿洗塔與循環(huán)堿罐之間， 循環(huán)一段時(shí)間后堿洗塔內(nèi)部的堿性結(jié)晶物質(zhì)基本去除干凈，再將廢酸液經(jīng)堿液中和后放至地溝；之后，沖洗另一堿罐和堿洗塔。全部沖洗完成后，在兩循環(huán)堿罐配制堿液備用。采用該方法前，須確認(rèn)循環(huán)罐、管線及機(jī)泵是否耐酸，防止設(shè)備被損壞。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上原因分析，當(dāng)采用以下措施時(shí)，可以有效減少堿洗塔結(jié)晶堵塞。

(1)正常生產(chǎn)情況下，嚴(yán)格按操作規(guī)程調(diào)控，減少煙塵等固體雜質(zhì)的產(chǎn)生。

(2)根據(jù)溫度、工況等情況配制合適濃度堿液。

(3)在設(shè)備設(shè)計(jì)溫度范圍內(nèi)適當(dāng)提高堿液溫度。

(4)定時(shí)沖洗堿洗塔，或停工條件下酸洗堿洗塔。

(5)確定堿洗塔支撐格柵空隙要小于填料直徑，防止填料掉落。