劉曉莉

(青島堿業(yè)股份有限公司,山東 青島 266043)

濾過(guò)母液穿漏堿回收查定分析

劉曉莉

(青島堿業(yè)股份有限公司,山東 青島 266043)

介紹了濾過(guò)母液回收流程及關(guān)鍵設(shè)備回收的原理,通過(guò)查定,證明了穿漏堿回收的意義。

穿漏堿;濾過(guò);母液澄清桶;旋液分離器

濾過(guò)崗位是純堿生產(chǎn)的重要崗位之一,其操作將直接影響純堿的質(zhì)量和消耗。而濾堿機(jī)過(guò)濾介質(zhì)造成重堿的穿漏損失是影響消耗的一項(xiàng)重要因素,經(jīng)查定重堿通過(guò)濾堿機(jī)的穿漏損失率約為0.5%,因此于1993年12月增設(shè)了穿漏堿回收流程,但由于該流程中母液澄清桶的結(jié)構(gòu)不合理,時(shí)間一長(zhǎng)桶底積堿增多,最終將澄清桶攪拌憋停,因此該回收裝置斷斷續(xù)續(xù)運(yùn)行到1997年,便徹底停用了。

從節(jié)能降耗、增加企業(yè)效益的目的出發(fā),建議借2007年冷母液澄清桶更新之機(jī),對(duì)澄清桶的結(jié)構(gòu)及回收工藝進(jìn)行改造,以充分回收穿漏損失的重堿,減少產(chǎn)品的損失,同時(shí)解決冷母液進(jìn)泵管線(xiàn)及去煅燒的冷母液管線(xiàn)堵塞問(wèn)題。經(jīng)幾次研究論證,確定了最終改造方案。

1 本次改造的設(shè)計(jì)思路

1.1 母液澄清桶的設(shè)計(jì)

1.1.1 設(shè)計(jì)原理

母液澄清桶的作用是將穿漏的重堿在此沉降,以便回收,其原理即重力沉降。重堿沉降速度及回收效率除了與固體顆粒的大小有關(guān)外,澄清桶的沉降面積也是一個(gè)至關(guān)重要的因素,而沉降面積主要與桶徑有關(guān),桶徑越大其截面積越大,沉降面積也越大,對(duì)于舊桶改造要考慮現(xiàn)場(chǎng)位置。因?yàn)V過(guò)母液是由冷母液管線(xiàn)自流進(jìn)入母液澄清桶的,因此設(shè)計(jì)桶高要滿(mǎn)足自流要求。由于鹽水中鈣鎂沉淀顆粒細(xì)小且含量低,重力沉降速度慢,因此需要的澄清桶面積大,碳酸氫鈉顆粒比鈣鎂沉淀的沉降要容易些,與氯化鈉顆粒沉降速度相近,依據(jù)澄清桶的澄清原理及聯(lián)堿生產(chǎn)設(shè)備立洗桶固液分離原理,結(jié)合氯化鈣生產(chǎn)中鹽漿罐的結(jié)構(gòu)原理及冷母液中穿漏重堿顆粒的含量,對(duì)鹽漿罐進(jìn)行了適當(dāng)放大并重新設(shè)計(jì)了一套冷母液澄清裝置。

1.1.2母液澄清桶關(guān)鍵尺寸及攪拌的確定

1)關(guān)鍵尺寸的確定

桶徑:原母液澄清桶直徑為φ8000,為了提高穿漏重堿回收效果,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)位置設(shè)計(jì)新澄清桶桶徑為φ9000。

中心桶尺寸:中心套筒的長(zhǎng)度一般為桶身的2/3左右,直徑約為桶徑的15%,經(jīng)核算設(shè)計(jì)桶身高度為5615 mm,中心套長(zhǎng)度為3050 mm,套筒直徑為φ1370×10;中心套筒的出口即懸浮液入口至桶底的距離一般為2～2.5 m,因冷母液中固含量較低,根據(jù)實(shí)測(cè)母液中碳酸氫鈉顆粒的沉降速度,為保證碳酸氫鈉沉淀的增稠作用,在此設(shè)計(jì)為3 m。

清液層高度:澄清桶的操作很重要的一點(diǎn)就是維持沉淀與清液的分界面高于中心套筒的出口即沉降應(yīng)在高于懸浮液入口處進(jìn)行,從而在該處形成一沉淀層。其中的固體顆粒被過(guò)濾層截留清液則穿過(guò)濾層,清液的質(zhì)量得到了提高。設(shè)計(jì)清液層高度為1.5 m,過(guò)濾層高度為0.5 m。

2)母液澄清桶攪拌選型

因鈣鎂沉淀顆粒細(xì)小松散,因此鹽水澄清桶收集鹽泥采用耙式攪拌,碳酸氫鈉沉淀顆粒粗大且密集,不適合采用耙式攪拌,1993年改造時(shí)采用耙式攪拌因桶底集堿過(guò)多而憋停,根據(jù)碳酸氫鈉沉淀的性能,本次設(shè)計(jì)選用了聯(lián)堿生產(chǎn)中立洗桶采用的螺帶式攪拌來(lái)回收冷母液中的重堿。螺帶式攪拌與其它攪拌最大的不同就是螺帶平衡度加工精度要求高,設(shè)計(jì)上也要特別注意螺帶的平衡度問(wèn)題。

1.1.3冷母液澄清桶結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)

圖1 冷母液澄清桶結(jié)構(gòu)

φ9000×6000,總?cè)莘e為200 m3,操作容積180 m3,桶體內(nèi)裝有螺帶式攪拌器,母液自流進(jìn)入澄清桶的中心桶,清液自桶頂部溢流,稠厚液由螺帶推送至澄清桶錐底,從桶底出口排出。減速機(jī):DCY60-35.5-1N,攪拌軸轉(zhuǎn)速0.407 r/min,傳動(dòng)電機(jī)Y132M2-6,N=5.5 kW。

1.2 旋液分離器的設(shè)計(jì)

旋液分離器的作用是將澄清桶底稠厚液繼續(xù)增稠,底流去堿液桶,頂流返回澄清桶與澄清桶清液一起溢流去冷母液貯桶,為了確保分離器底流在不同流量時(shí)的固含量,底流出口短管設(shè)計(jì)了三種規(guī)格φ18×3,φ25×3,φ32×3.5,以增加桶底稠厚液的分離效果。

旋液分離器規(guī)格:φ200×1450。

1.3 穿漏重堿回收工藝流程設(shè)計(jì)

1.3.1 流程敘述(工藝流程圖見(jiàn)圖2)

濾過(guò)母液經(jīng)母液管線(xiàn)自流入母液澄清桶的中心桶,經(jīng)澄清后,上部含固量很少的清液經(jīng)清液出口自流入冷母液貯桶;經(jīng)增稠含固量較高的液體被母液澄清桶內(nèi)螺帶推至桶底出口,底流經(jīng)回收泵連續(xù)輸送到旋液稠厚器,繼續(xù)增稠后固體濃度高的底液經(jīng)旋液稠厚器底部出口自流入堿液桶,頂流則返回母液澄清桶。進(jìn)入堿液桶的底流與桶內(nèi)的堿液混合,由堿液泵送到濾堿機(jī)過(guò)濾回收穿漏的重堿。

圖2 穿漏重堿回收工藝流程

1.3.2 設(shè)備一覽表(見(jiàn)表1)

表1 設(shè)備一覽表

2 母液澄清桶的查定

濾過(guò)母液穿漏堿回收裝置于2008年3月8日投用,經(jīng)過(guò)近2個(gè)月的試運(yùn)行,設(shè)備運(yùn)行及各項(xiàng)指標(biāo)趨于穩(wěn)定、正常,為掌握冷母液澄清桶投用后對(duì)穿漏重堿的回收及冷母液管線(xiàn)運(yùn)行等情況,技術(shù)處匯同調(diào)度處、重堿車(chē)間于4月23日至5月9日對(duì)母液澄清桶系統(tǒng)進(jìn)行了查定。

2.1 查定要求及注意事項(xiàng)

1)查定前將濾過(guò)真空管線(xiàn)接至濾過(guò)操作室用于抽濾回收重堿;

2)回收泵運(yùn)行平穩(wěn),流量基本穩(wěn)定,嚴(yán)禁大加大減;

3)查定人員按時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行巡檢,確保在穩(wěn)定工況下進(jìn)行查定,保證查定數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠。

2.2 查定項(xiàng)目及頻次

1)每小時(shí)記錄母液澄清桶攪拌電流、回收泵電流、底流流量;

2)每2小時(shí)取500 mL旋液分離器底流測(cè)固液比、抽濾稱(chēng)重并記錄,送重堿化驗(yàn)室分析所得重堿燒成率;

3)每2小時(shí)測(cè)定1次旋液分離器底流流量,與2)項(xiàng)同時(shí)進(jìn)行。

4)抽查幾個(gè)旋液分離器頂流中固含量值,確定旋液分離器分離效果。

3 查定數(shù)據(jù)分析

母液澄清桶查定數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?。

表2 母液澄清桶查定數(shù)據(jù)一覽表

3.1 穿漏重堿量與過(guò)濾介質(zhì)的關(guān)系

我公司現(xiàn)有6臺(tái)濾堿機(jī),有2臺(tái)過(guò)濾介質(zhì)采用不銹鋼網(wǎng),4臺(tái)(2大2小)采用針刺呢,經(jīng)查定不銹鋼網(wǎng)的穿漏損失為0.58%,針刺呢穿漏損失為0.35%,當(dāng)回收泵流量基本相同,1臺(tái)不銹鋼網(wǎng)堿車(chē)運(yùn)行時(shí),旋液分離器底流固含量一般在3%,2臺(tái)不銹鋼網(wǎng)堿車(chē)同時(shí)運(yùn)行時(shí),固含量均＞3%,平均7%～8%。節(jié)能技改項(xiàng)目完成后,濾堿機(jī)由5大1小6臺(tái)車(chē)改造為5臺(tái)大車(chē),且均采用不銹鋼網(wǎng)濾布,正常運(yùn)行開(kāi)4備1,到那時(shí)重堿的穿漏損失會(huì)更大些,分離器底流固含量將達(dá)到10%左右或者回收泵的流量要相應(yīng)增加。當(dāng)然,重堿的穿漏損失還與出堿液結(jié)晶質(zhì)量有關(guān),結(jié)晶差,穿漏損失增大,在結(jié)晶質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定時(shí),主要與過(guò)濾介質(zhì)有關(guān)。

3.2 澄清桶與旋液分離器底流固含量

查定發(fā)現(xiàn)澄清桶底流固含量并不是穩(wěn)定不變的,一般在3%～10%之間變化,這與澄清桶的螺帶攪拌形式有關(guān),使得桶底懸浮液固含量呈現(xiàn)一股股的變化,旋液分離器底流也隨之發(fā)生變化,一般在5%～10%之間變化,最高可達(dá)到15%,平均為8.14%。由于固含量高于10%易堵塞分離器底流錐口,操作中根據(jù)固含量的變化及時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)回收泵的電流來(lái)控制進(jìn)分離器的懸浮液流量,減少堵塞次數(shù)。另外,旋液分離器底流錐口我們?cè)O(shè)計(jì)了大、中、小三種規(guī)格,通過(guò)查定發(fā)現(xiàn)小錐口很容易堵塞,大錐口增稠效果較差,導(dǎo)致底流固含量低,中型錐口(φ25×3)最為合適。

3.3 澄清桶與分離器的分離效果

查定過(guò)程中,抽查旋液分離器頂流、母液澄清桶溢流液固含量均低于1%,且顆粒細(xì)小,量筒取樣后放置較長(zhǎng)時(shí)間才有部分重堿細(xì)晶沉積筒底,即這部分重堿的沉降速度已非常小,即使采取了適當(dāng)措施將這些細(xì)小顆?；厥障聛?lái),當(dāng)送至濾堿機(jī)進(jìn)行過(guò)濾時(shí)也難以回收,而且又會(huì)重新回到母液系統(tǒng)中不斷循環(huán),因此這部分細(xì)晶已沒(méi)有回收價(jià)值。說(shuō)明澄清桶與旋液分離器已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期的澄清分離效果。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1 純堿回收量

經(jīng)查定,取500 mL分離器底流回收重堿量平均38.33 g,分析燒成率為49.07%,分離器底流流量3.53 m3/h,折合回收純堿量1147.3 t/a。

回收穿漏堿減少蒸汽消耗及由于穿漏堿的存在減少的石灰石消耗數(shù)量較少,可忽略不計(jì)。

4.2 回收純堿效益

輕質(zhì)純堿1～10月份平均銷(xiāo)售價(jià)格(稅前)為1648.27元/t,純堿銷(xiāo)售稅金8.48元/t。因無(wú)論是否回收濾過(guò)母液穿漏的重堿,鹽水、壓縮及重堿車(chē)間生產(chǎn)成本均已發(fā)生,因此只需計(jì)算煅燒和成品成本,根據(jù)2008年成本目標(biāo):煅燒成本201元/t,成品包裝成本55元/t,則回收純堿效益:

4.3 裝置運(yùn)行費(fèi)用

澄清桶攪拌電流5.49 A,回收泵運(yùn)行電流9.23 A,運(yùn)行費(fèi)用:

4.4 總效益

濾過(guò)母液穿漏堿回收裝置工藝及設(shè)備更新改造增加投資71萬(wàn)元(其中包括澄清桶更新費(fèi)用39萬(wàn)元),按使用壽命15年計(jì),年折舊費(fèi):

(71-39)/15=2.13萬(wàn)元

現(xiàn)有生產(chǎn)條件下的總效益:

158.76-1.38-2.13=155.25萬(wàn)元/a

另外,穿漏堿回收工藝投用后,將徹底解決多年來(lái)冷母液進(jìn)泵管線(xiàn)及去煅燒的冷母液管線(xiàn)堵塞問(wèn)題。

5 結(jié) 論

通過(guò)查定數(shù)據(jù)說(shuō)明,對(duì)冷母液澄清桶的結(jié)構(gòu)改造及穿漏堿回收工藝進(jìn)行的改造是成功的,完全達(dá)到了穿漏重堿回收、減少產(chǎn)品損失、節(jié)能降耗的目的。

TQ 114.161

:B

:1005-8370(2011)01-18-04

2010-08-25

劉曉莉(1963—),高級(jí)工程師,1986年畢業(yè)于青島化工學(xué)院無(wú)機(jī)化工專(zhuān)業(yè),主要從事工藝管理及技措管理工作。