发布时间 : 星期二 文章第八章 氨的蒸馏与回收更新完毕开始阅读55aa9d1c227916888486d77c
液体流过塔板存在着液流分布不均匀的问题。由于塔壁是圆柱面，更增加液流的不均匀性。经验表明，在液流量小时，平溢流堰安装的微小偏差便会引起越过溢流堰顶液体的偏流，堰顶液体偏流必导致塔板上液体的偏流。在液流严重不均匀时，靠壁处液体甚至会倒流而产生漩涡，其余区域的液流则加速。对于流得快的液体，气液接触时间短，传质不充分；对于流得慢甚至产生漩涡的液体，因气液接触时间长，液体浓度趋近于气液平衡，传质速率低，故液流量小对操作不利。但当液流量增大到一定程度后，液体越过溢流堰顶偏流现象减弱，液体在塔顶上的漩涡消除，液流不均匀性明显改善，故正常操作的液流量有下限值。一般要求，平溢流堰顶上的液层厚度how须大于6mm。
2） 液相流量上限
液体离开塔板进入降液管时总夹带有气泡。这些本应进入该塔上方空间的气体被液体夹带到该板下方空间，形成气相返混，削弱传质效果。为减轻气相夹带程度，要求液体在降液管内流动时能排除气体，为此，液体在降液管内应有充分的停留时间。
3） 漏液限
正常操作时，液体应横贯塔板，在与气体进行充分接触传质后流入降液管。但有少量液体会由筛孔漏下。这少量漏下的液体如同“短路”，传质不充分，故操作中应尽可能减少漏液。当液体流量一定，气体流量降到一定程度时漏液量会明显增多。一般将漏液量明显增多时的空塔气速称为在该液体流量下的漏液点空速ua，w，由于人们对漏液点判别的定量指标不同，所以不同研究者提出的计算漏液点的经验式亦不同。漏液现象分为两种类型，一种叫倾向性漏液，一种叫随机性漏液。倾向性漏液指液体刚流进塔板时因液层最厚，该部位的筛孔在操作中产生的漏液现象。塔板上安排不开孔的入口安定区或把塔板冲压成局部突起的形状，以减小液体刚进入塔板时的液层厚度，都是为了避免倾向性漏液。随机性漏液指操作中时而某些筛孔漏液，时而另一些筛孔漏液，即漏液区域带有不定性的漏液现象。产生随机性漏液的原因是对于某一液体流量，气体空速偏低；其表现特点是漏液位置与液面波动密切相关。在液面波峰处，液层厚，液体位能大，波峰下面的筛孔漏液；在液面波谷处，液层薄，气体集中由波谷下面的筛孔通过。
4） 溢流液泛限
当降液管排液能力不足，液体仍不断加入，降液管内液位上升至上层塔板溢流堰顶，影响上层塔板的排液，导致塔板上积液增加直至淹塔，这现象称为液泛。发生液泛时气体通过塔板的压降急剧上升，出塔气体大量带液，正常操作受到破坏。可见正常操作的塔设备不允许发生液泛。液泛产生的原因有：
① 气流量或液流量过大。
② 气体中夹带过量的液体，增加降液管的排液负荷。 ③ 某块塔板的降液管下端堵塞，造成该塔板以上塔段液泛。 5） 过量液沫夹带限
气泡通过板上液层到达液面时，气泡破裂，气体向上冲出。气体冲出时总会把部分拉成薄膜的液体向上抛起。被抛起的液体呈大小不一液滴状。液滴在上升过程中经相互碰撞，滴径还会增大。其中较大的液滴上升到一定高度，在尚未到达上一层塔板前会沉降下来。较小的液滴则随向上流动的气体被带至上一块塔板。上升气流把液滴夹带到上一块塔板的现象叫液沫夹带。
某氨碱厂采用的筛板蒸馏塔其主要技术参数为:∮3000×46879mm、加热段105m、加灰段150m3；加热分解段塔板圈10块/圈、加热分解段上部空圈3圈、底部空圈1圈、加灰蒸馏段塔板圈16块/圈、加灰分解段上部空圈3圈、底部空圈1圈、加灰蒸馏段与加热分解段之间有隔板；冷却水箱6个、冷却面积９９６ｍ２、气体分布器6个、加热分解断汽-气混合气分配器1个、加灰蒸馏段蒸汽分配器1个；设备材质HT250+Cr.Ni、设计温度100-125℃、设计压力0.04-0.08MPa、总塔圈数43圈、37圈为过渡圈。 五、预灰桶
预灰桶是蒸氨塔的一个必备的辅助设备，它是预热母液和石灰乳混合反应桶。预灰桶的作用就是使预热母液与石灰乳在这里得到充分的混合。至于结合氨转化为游离氨的反应，只要混合的好，反应速度是很快的，所以，在这里过程的控制因素就是充分的混合。
早期曾试图往蒸馏段直接加灰，结果石灰和氨浪费很大，设备使用周期缩短，操作混乱而失败。预灰桶的结构简单，但其内部搅拌形式和进、出料管线配置则各不相同。最为普通的预灰桶为带有门框式搅拌的预灰桶。它是一个直径3.0m，高10.0m的圆桶形容器， 底部呈圆锥体，是用12mm左右的钢板焊接而成。搅拌器的转速为18r/min。
预灰桶的主要结构问题是：
1、有足够的空间来保证调和液有所需的停留时间（即搅拌时间）并有适宜的高/径比。 2、有适宜的、强大的搅拌器。
预灰桶在有效容积既定的之下，应有适宜的液层高度/直径比。这个比值太大，即桶身作的瘦长，由于竖向混合不足，易使过量灰含量忽高忽低。比值太小，容易发生液体走短路，影响搅拌效果，一般掌握在1.7～2.5之间为宜。直径∮3.0m的预灰桶，充液容积～35m3，调和液可停留12～15min以上；∮3.5m的预灰桶，充液容积～75m3，调和液可停留30min
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左右；∮4.5m的预灰桶，充液容积～250m，调和液可停留40～60min。据生产实践是可以达到混合及大部分解反应的目的，并消除配料比的瞬时波动。但从液体出预灰桶以前以消除CaSO4过饱和度及晶型转变的时间而言，国内各厂的预灰桶有效容积均偏小。
预灰桶的进出料方式，一种是母液与石灰乳自下部进入，混合后从上部溢出，有时使母液入口成切线方向进入，并与灰乳口张开一个角度。另一种是从上部进料，从下部出调和液，靠其自身的液位，压至下蒸馏段顶圈。前者的特点是灰乳带来的大颗粒灰渣与砂砾，集于锥底，用砂泵抽出，而不致在桶内及溢流通道沉积，但使操作手续繁冗，维修与漏损的问题增多。后者不再设砂泵输送系统，不过，如果石灰乳中大粒径固体物杂质多，调和液通道可能会发生淤积不畅现象。如果设置砂泵或将石灰乳除沙净制，也可正常使用。
预灰桶上空为一高度约2.6m的气相空间，可当除沫器用。有的预灰桶设计上，上部空间高度不够，容易发生蒸出的气体夹带灰沫进入上蒸馏段的现象。预灰桶搅拌器的转轴与顶盖之间，各厂大多采用水银密封装置来密封。运转时，其里外两侧可允许的汞柱差要大于可能的预灰桶上空最大压力（即塔的中部压力）。不允许超压作业，否则水银密封受到破坏，须停塔处理。同时在水银面上加一层甘油（或废油）防止水银蒸气溢散出来，毒化空气。
预灰桶搅拌器要选用启动性能好，效率高的减速传动装置。现今多采用行星摆线式针轮减速机，它有占空间小，传动效率高的特点。
预灰桶要求有良好的密封和保温，它可以用石棉、橡胶填料函或是用水银槽密封等装置。普通型预灰桶的预热母液和石灰乳都是从桶的下部进的，混合后的调和液，则从上部溢流压入蒸馏段。
预灰桶的设计应与蒸氨塔的能力相适应，它要有足够的反应停留时间，以保证过烧石灰能充分反应，达到有效利用的程度。经验证明，预灰桶内预热母液与石灰乳的反应生成物调和液要求有30-40分钟停留时间是必须的，它不仅可以促使活性较低的过烧石灰很好的反应，同时还能减轻硫酸钙的结疤。预灰桶的顶部也要求留出足够的自由空间，用来分离出气可能夹带的石灰溅沫。不同蒸氨塔需要配备不同内径的预灰桶以满足生产需求，通常∮3200mm蒸氨塔需配∮3500/4000mm的预灰桶；∮2800mm蒸氨塔需配∮3000/3500mm的预灰桶；∮2500mm蒸氨塔需配∮3000mm的预灰桶。
长条立体框式搅拌预灰桶是引进俄罗斯制碱技术的设备，它是一种改型的带有长条立体框式搅拌的预灰桶，其特点具有：
1、桶底向上凸起成半圆状；
2、搅拌器系用扁钢铆焊成长条立体框式结构，并且轴是断开的，它又不易堆疤的优
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点；
3、物料进、出口位置相反，即预热母液和灰乳进口都设在桶的上半部，而调和液则从桶的底部压出进入蒸氨塔，同时在桶底对称安装两台砂泵将砂液送入蒸氨塔内；
4、石灰乳进料口位于预热母液下侧，防止预灰桶出气带灰。
5、上部须有足够的空间，加灰蒸馏段出气沿切线进入预灰桶上部空间，预灰桶出气从桶顶部排出进入蒸氨塔加热分解段底部；
6、第一闪发器出气并入预灰桶出气一同进入加热分解段。
这种形式预灰桶，除上述特点外，其他要求与普通型基本相同。直径3.0-4.5m，高8—20m，容积150-250m3 ，大都和废液第一闪发器组合称为一体结构设备，由钢板焊制而成；搅拌框与桶壁呈上小下大形式，下部间距约25mm，转速16rpm。该桶结构从使用角度来衡量，清扫更为方便，不过在设计搅拌框时必须注意强度的计算。某碱厂采用的大型组合预灰桶及第一闪发器其技术参数为：∮4500×34675mm、上部预灰桶段269m3、下部闪发器段125m3、Q235-A碳钢制造、设计压力0.05MPa、设计温度上段103℃、下段113℃。 六、蒸氨冷凝器
蒸氨冷凝器的作用是：第一，将蒸氨出气冷却到规定的温度范围，同时使气体中H2O汽大量冷凝，NH3及CO2 得到浓缩。第二，通过对母液及各段冷却水的预热或加热，使出气的热量得到回收利用，降低一部份蒸汽耗量。
在工业化生产中，最常用的换热设备有间壁式换热器、混合式换热器、蓄热式换热器等三个类型。目前国内并存的蒸氨冷凝器主要有四种形式：冷却水箱（老式）、钛平板式换热器（新式）、螺旋板式换热器（引进瑞典技术）及波纹管式换热器（高效）等。 （一）冷却水箱
传统的蒸氨冷凝器是由多个铸铁冷却水箱叠装而成的，各水箱内装有水平传热管的管束，固定在两端管板上，管端与管板连接处有“O”型橡胶密封圈或铅封来密封，保证冷热流体空间之间的严密性。蒸氨出气在通过冷却水箱的全部行程中分段与热母液及若干段多进多出的冷却水进行换热。
由于结疤速度的控制因素在液侧，所以国内各厂都采用的形式是，液体走管内，气体走管间，因管内除垢清理较容易些。由于冷凝过程所需的传热面积（即箱数）较多，如果全部叠装在蒸氨塔上，厂房高度将过高，所以要将一部分冷却器水箱叠装在相邻的吸氨塔上，这样气体在冷却箱内的流向先是上行，之后在下行。气体的流向与液体的流向在局部是错流的，但就整体配置而言，是进行逆流方式的传热。