研究氨碱法纯碱生产新节能蒸馏技术集成创新

研究氨碱法纯碱生产新节能蒸馏技术集成创新

郑鸿煜

江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂江苏淮安223200

摘要：随着我国经济高速发展，纯碱工业也随之迅速发展。2002年开始我国纯碱产量首次超过美国，居世世界首位。去年我国纯碱产量达到1700多万吨。节能减排是纯碱工业发展中必须十分关注的问题，否则就不可能做到可持续发展和科学发展。设计部门应该始综关注并研究节能减排问题，设计在节能减排方面可以发挥重要作用。因为蒸馏工序是氨碱法生产的重要环节之一，合理的蒸馏设计对于节能降耗，降低成本至关重要。

关键词：氨碱法纯碱蒸馏技术节能创新方法

纯碱是我国化工产业发展中最基础的化工产业原料，目前我国纯碱产业呈现出快速的发展趋势，越来越多的拥有盐资源的化工企业的加入和原有各家纯碱制造厂的扩能增产使得纯碱行业逐渐进入了一轮优胜劣汰的行业调整阶段。因为纯碱企业消耗的能源量在总消耗能源中占据了很大比例，成本和生产的质量是影响纯碱企业生存发展和效益高低的关键，随着全球能源的日益消耗，因此节能环保的化工生产方式迫在眉睫。

使用氨碱法进行纯碱生产的过程中，NH3是作为中间介质存在的，在化工生产中这种物质不断的循环，然而这种周而复始的循环是通过蒸馏法来实现的。要想去除溶液中的氨气，则需要众多化工设备来进行操作。

蒸馏工序需要考虑多种因素：①选择科学规范的氨气蒸馏冷却器。②选择合理的冷却流程，回收废液热量，降低能源的消耗。③减缓蒸馏设备的结疤速度，延长其使用周期，降低扫塔频率。

一、蒸馏过程大型化与节能关键技术开发

（1）大型化过程中面临的问题

蒸馏过程大型化过程中必然面临以下几方面的问题：①放大效应。在大装置上所能达到的某些指标，通常低于小型试验结果，即产生所谓的“放大效应”，原因是随着装置的放大，物料的流动、传热、传质等物理过程的因素和条件发生了变化。②长周期等运行问题。大型装置的开、停工及检修时间较长，开、停工时的物料损耗较大，因此需要采取各种措施，特别是做好防腐、防垢、防止结焦等工作以保证大型装置长周期运转。国外大型装置的检修周期都在3年以上。③大型化设备及其微变型控制。装置规模的扩大必然带来设备的大型化，如何解决大直径塔的支撑结构微变形问题、保证气液两相均匀接触、实现物料均匀分布等问题的重要性和艰巨性是不言而喻的。④高能耗。如果装置的规模增大，但能耗却不能减少，这样的规模难以真正地发挥应有的规模效益。

（2）过程分析与模拟

作为精馏过程的设计依据，过程分析、工艺计算和流程模拟至关重要。流程模拟优化技术是提高工厂经济效益、降低生产成本、消除装置“瓶颈”的主要手段之一。因此，利用计算机模拟精馏过程操作，日益受到国内外科研工作者的关注。

应用稳态过程模拟软件，可对全工艺流程进行多方案的对比计算，以提高收率、降低能耗、降低装置投资、减少对环境的污染为目标，优选生产的工艺流程及各单元之间的中间操作参数（如温度、压强、流速、组成等），并对各中间操作参数做敏感性分析，判断流程中各单元的可操作性及安全性。在新产品及新工艺研究开发的前期，对开发的可行性进行量化评估，提高过程开发的成功率。

二、蒸馏过程中的节能措施

（1）减轻结疤，延长作业周期

蒸馏塔结疤问题一直是制碱行业的一个技术难题。关于蒸馏塔结疤的机理、防疤除疤的方法和手段等方面，国内外的无数制碱工作者做了大量的研究工作，但是有效而经济合理的方法并不多，目前，一般企业认为结疤是在预灰桶内硫酸钙过饱和度未消除而造成的。目前，根据一些化工厂企业的经验，能在一定程度上减轻蒸馏塔结疤的方法有：

①选用筛板蒸氨法

②增加预灰桶搅拌强度，加大预灰桶的体积，即增加调和液内的停留时间。

（2）回收蒸馏废液蒸汽，闪发回收废液中的热能

蒸馏耗费巨大能源，其耗能量占据整个制碱过程耗能的三分之一；但是蒸馏残液带出的显热又占工序热能的百分之七十，其热能损耗程度不言而喻，所以该热量理应设法收回。蒸馏氨气的过程理应加热蒸汽1200kg/t碱，实际生产中，我国氨碱厂蒸汽耗量根据生产方法的改变而不同，对于湿法蒸馏，气耗大约在1700kg/t碱~1800kg/t碱，是氨碱厂纯碱生产过程中能耗最大，余热回收最困难的一道工序。所以，化工企业应该对蒸馏废液采取二级闪发，对蒸汽进行回收。废液从蒸氨塔底圈进入一级闪发器，闪发出蒸汽以后进入二级闪发器。通过一级，二级闪发后的蒸气通入蒸氨塔里，继续作为热源进行利用，从而为整个生产系统节省大量能量。

（3）合理选择氨冷凝器

氨冷凝器的作用：①将蒸氨出气冷却到规定的温度范围，同时冷却蒸汽中的水蒸气，浓缩氨气和二氧化碳。②通过对母液和各段冷却水的预热和加热，使得出气的热量得到回收和利用，降低蒸汽热能。

目前化工企业应用的氨冷凝器有冷却方箱式，平板式，螺旋版式和波纹管式。

①冷却方箱式冷凝器，该种冷凝器的优点是流体阻力小，气路净洁面积大，对蒸吸氨的操作是有利的，操作流程较平稳，温度调节灵敏适中，运行安全有足够的保障。但是，这种冷凝器的缺点是体积过大，因而传热性能差，为了强化传热，需要加大壁间温差，缩小水的进出温差。

②平板式蒸氨冷凝器，平板式蒸氨冷凝器的传热效率高，但是流体压降大、弹性小，操作不便，清洗频繁，使用周期短。尤其是在卤侧，当盐水不好的情况下，10天左右就需要清洗一次冷凝器，而且由于板片间距小，只有4mm，很容易结疤。

结语

节能降耗一直是化工生产中的关键性问题。目前我国的化工行业在发展过程中面临着能源资源的现状，阻碍了化工行业的发展。为了科学规范的使用氨碱法制氨，化工厂需要从多个角度来进行工序的节能设计工作，做好制碱工序的有效节能措施，减少能源消耗，为今后我国制碱企业的健康快速发展奠定降耗的基础。

参考文献

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