荊松，鐘磊，陳伍

(濱化集團股份有限公司，山東 濱州 256619)

濱化集團股份有限公司(以下簡稱“濱化集團”)四氯乙烯裝置自2016年8月開車以來已連續(xù)運行3年多，部分系統(tǒng)先后出現(xiàn)一系列影響裝置長周期運行的問題，下面針對其中的瓶頸之一堿洗塔堵塞的問題進行原因分析并提出相應對策。

四氯乙烯裝置危廢焚燒會產(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洗滌煙氣，除去其中的酸性物質(zhì)。在實際運行中，堿洗塔對于酸性煙氣的吸收中和效果良好，但是堿洗塔經(jīng)常會出現(xiàn)結(jié)晶堵塞的情況。濱化集團根據(jù)實際運行情況不斷優(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 泵進口過濾器、管道及分布器噴淋嘴堵塞

泵進口過濾器、管道及分布器噴淋嘴堵塞時，堿液循環(huán)量明顯下降，吸收效果也會變差，從而造成外排煙氣中酸性氣體超標的環(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，會出現(xiàn)塔壓差明顯上升的趨勢，造成堿洗塔內(nèi)部憋壓，煙氣排放不暢，嚴重時將導致焚燒裝置停車[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)生中和反應后會生成大量的鹽(氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等)，當堿液循環(huán)罐溶液中的鹽濃度達到飽和時會有鹽晶體析出。隨著鹽晶體析出量的增多，鹽晶體會不斷地聚集，從而造成管道、泵進口過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。在支撐格柵鋪設細孔鈦網(wǎng)，并更換體積較大的鮑爾環(huán)填料后，再沒出現(xiàn)過因填料大量脫落而導致的堿洗塔管線堵塞情況。

3.3 煙氣中的煙塵堵塞

煙氣中的煙塵會附著在堿洗塔填料表面，經(jīng)過長時間不斷地附著堆積和堿液的不斷沖洗，這些固體小雜質(zhì)會進入管線，在管道、泵進口過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，廢料剛投進焚燒爐時可能由于控制原因?qū)е聼焿m濃度偏高(不過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，通過調(diào)整也會恢復正常?？傊瑹煔庵袩焿m含量偏高的情況都是暫時性的。通過優(yōu)化操作，完全可以避免由于煙氣中的煙塵導致堿洗系統(tǒng)的堵塞。

3.4 堿性雜質(zhì)結(jié)晶堵塞

堿洗系統(tǒng)運行較長時間后，會有一些不溶于堿性溶液的固體物質(zhì)甚至是過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，導致堿洗塔的吸收面積大大減小，嚴重影響了其吸收效果，造成堿洗塔憋壓及煙氣指標超標，嚴重時造成焚燒裝置停車。

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)堿液所用時間成正比。若堿液濃度偏高，當循環(huán)堿罐溶液中鹽達到飽和后，生成的鹽就會析出而發(fā)生堵塞。如何控制好堿液濃度，使堿液將要顯中性時正好達到飽和狀態(tài)，是防止鹽結(jié)晶堵塞的關(guān)鍵。根據(jù)多次平行試驗(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 ℃時堿液濃度與一罐堿液所用時間關(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，當堿液體積分數(shù)小于30%時的曲線斜率明顯大于堿液體積分數(shù)大于30%時的曲線斜率，說明堿液體積分數(shù)為30%時，堿液全部顯中性后所生成的鹽接近在溶液中達到飽和狀態(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)堿罐及堿洗塔設計溫度為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，適當添加蒸汽凝液，提高循環(huán)堿液的溫度在循環(huán)堿罐及堿洗塔設計溫度之內(nèi)，可有效地減少鹽結(jié)晶堵塞堿洗塔。

4.3 定時沖洗堿洗塔

定時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，同時打開廢堿罐放凈閥門和補水閥門，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，對循環(huán)堿罐進行切換，由循環(huán)泵提供動力使稀堿液循環(huán)于堿洗塔與循環(huán)堿罐之間，從而達到?jīng)_洗堿洗塔的目的。再按照以上方法沖洗另一個循環(huán)堿罐和堿洗塔，兩個循環(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。此方法既可達到短時間內(nèi)吸收酸氣的目的，又起到了沖洗堿洗塔的作用。

4.4 適當擴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堿洗系統(tǒng)管徑最小處，是最易堵塞的位置。適當擴大噴淋嘴直徑，可有效緩解噴淋嘴堵塞情況。噴淋嘴直徑應根據(jù)實際情況進行改造，過大會造成堿液分布不均，對酸性煙氣的吸收效果造成影響。

4.5 定時酸洗

對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，須確認循環(huán)罐、管線及機泵是否耐酸，防止設備被損壞。

5 結(jié)語

通過以上原因分析，當采用以下措施時，可以有效減少堿洗塔結(jié)晶堵塞。

(1)正常生產(chǎn)情況下，嚴格按操作規(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)在設備設計溫度范圍內(nèi)適當提高堿液溫度。

(4)定時沖洗堿洗塔，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。