碳化塔操作控制要点

碳化塔操作控制要点
1、碳酸化塔的生产强度，是一个重要的指标。

一般以碳酸化的总容积利用系数表示，其单位（以纯碱计）为t/（m3.d），生产强度与塔的容积相乘为塔的生产能力。

这三者的关系，可以用下式表示
W=BV
式中W---塔的生产能力（以纯碱计）t/d;
V---塔的容积，m3
B---塔的生产强度（以纯碱计）t/（m3. d）.
显然，当塔的容积一定时，塔的生产能力大小决定生产强度的大小。

而影响生产强度的因素，除了塔的结构性能以外，还有影响反应和反应速度的操作条件，诸如反应物的浓度、温度、气体的压力，塔内液柱高度、塔的冷却面积、传热效率等。

由于受自动化水平的限制，目前，在中国这些条件主要靠人工和DCS 操作系统来控制、掌握、调节、利用。

所以，能否提高生产强度，就取决于操作人员、管理人员能否充分掌握塔的性能特点，对所有条件加以适当控制的利用，使设备潜力充分挖掘出来。

操作控制的基本原则是：第一不能只顾反应速度而不管晶核正常成长需要的时间，从而减少结晶的粒度，导致过滤、煅烧条件恶化；第二不能只顾加快出碱而不管碳酸化氨盐水必要的停留时间，从而降低NaCL的转化率，同时增加各种物料和能源的消耗；第三不能只图一时或短期的高产，而不顾塔的性能特点限制，从而导致
正常制碱周期的缩短，增加改塔次数，甚至造成改塔次序紊乱，带来不应有的生产波动和损失。

根据实践经验，以容积利用系数表示的碳酸化塔平均生产强度，一般为1.0—1.2纯碱/（m3. d）(包括清洗塔在内)确定各种不同条件下适宜的生产强度指标，应以具体探索、实践中总结出来的数据为依据。

2、进塔的氨盐水含NaCL及自由氨的浓度应较高，并保持NH3与CL-的比数在1.13—1.18之间。

氨盐水中含NaCL及自由氨浓度越高，则化学反应进行越完全，生成的NaHCO3越多，但NH3与CL-应有一定比例，出碱液中NH3与CL-之比例为1﹕1。

在碳化反应过程中，氨盐水中约有10%--13.5%的氨被塔顶排出的尾气所带出（塔顶排气温度低，被带出的NH3较少；反之则被带出的NH3多）。

故氨盐水中含NH3与CL-之比应保持较高。

氨盐水中含自由氨99—103tt,含CL-88—90tt,含自由氨过低则NaCL转化率低，如果含自由氨过高则不但降低了CL-的浓度及使NH3的转化率降低，而且会造成碳酸化制碱塔的“堵塔”现象发生，因有大量的过剩NH4HCO3生成结晶，使塔的内壁、菌帽和冷却管等堵塞。

3、碳酸化氨盐水的温度保持38—42℃，含CO2保持在55—65tt 之间。

碳化氨盐水温度过高，则使制碱塔塔顶氨损失过大，使NaCL转化率降低。

碳化氨盐水含CO2过高，则清洗效率低，碳酸化塔内结疤清洗不彻底，会造成堵塔现象的发生，碳化氨盐水
含CO2过低，则重碱结晶细，特别是制碱塔发挥较高的生产能力时，由于碳化氨盐水含CO2低，则延长了碳化氨盐水在制碱塔内吸收CO2的时间，相应的缩短了结晶在制碱塔内停留的时间，因此重碱结晶细。

故碳酸化氨盐水含CO2最好保持在55—65tt之间，最低应在50tt以上。

4、进制碱塔的下段气含CO2应保持90%以上，温度应保持在30℃左右。

下段气CO2浓度高的好处有：碳酸化反应速度快，碳酸化塔的生产能力可提高；化学反应完全，NaCL转化率可提高，混入的惰性气体少，塔内碱液被搅动不至于太剧烈，重碱结晶大；带入氧气少，可避免重碱铁含量高；发现下段气CO2浓度低时，应与煅烧和压缩工序联系，及时进行调节，下段气温度不应高于35℃，否则会造成出碱液温度高，使NaCL转化率降低。

5、进制碱塔的中段气CO2浓度应保持在40%以上，温度保持在40--45℃之间，进制碱塔的中段气全部是窑气，一般CO2含量为40%--42%，中段气浓度高的好处与下段气浓度高的好处相同。

发现中段气CO2浓度低时，除与石灰窑工序联系外，还应检查压缩机进口、窑气总管、窑气洗涤塔等是否漏入空气。

中段气温度不应高于45℃，否则NaCL转化率低，因气体温度高，使出碱温度相应升高。

6、碳酸化塔上部的液面应保持较高，距塔顶0.8—1.5m之间，出气温度应保持在52℃以下，尾气CO2保持在2%--8%之间。

液面过高，会造成出气带液现象严重，氨盐水损失增大，会使气液
分离器液面满，氨盐水进入尾气总管，会造成尾气总管生成NaHCO3结晶，堵塞尾气总管。

液面过低则出气CO2浓度高，使CO2损失加大，并使碳酸化塔容积利用系数降低，降低了碳酸化塔的生产能力。

出气温度过高，则出气含NH3高，塔顶氨损失大，造成NaCL转化率低。

塔顶出气含CO2浓度应低于8%，否则CO2损失大，浪费了压缩机的生产能力；出气含CO2浓度过低，则碳酸化塔的生产能力不能充分发挥，并可使制碱塔的中部温度低，不但降低了产量，而且使NaCL转化率低。

7、制碱塔的中部温度应保持在60--70℃之间，并使其中部温度与碳化氨盐水温度之差在20℃以上，维持高的中部温度不但可使NaCL转化率高，并使重碱结晶粗大均匀。

碳酸化操作的好坏，中部温度是一个十分重要的指标。

中部温度的最高区域约在塔高的2/3处，在操作中，反映区域上移，可以通过加快出碱速度或稍稍减少中段气进量，反之，则降低出碱速度或稍稍增加中段气进气量。

这样用改变出碱速度或进气量的办法来维持中段气温度的平稳，以达碳酸化操作的稳定。

中部温度过低，则使NaCL转化率降低，并使碳酸化塔的生产能力也降低，严重时有“堵塔”现象的发生。

因中部温度过低，反映区域下移，刚生成的NaHCO3的结晶未长大就遇到水箱冷却，大量细结晶沉淀出来结在冷却水管及菌帽上，使碳酸化塔发生“堵塔”现象。

8、出碱温度应在27--30℃之间，自由氨保持在23—26tt之间，NaCL转化率保持在75%以上，出碱温度低，则NaCL转化率高，
出碱温度低，则NaHCO3溶解度亦低，因而促成大量NaHCO3结晶析出，故产量亦高。

出碱温度低则需足够的冷却水量、低的冷却水温度及保持高的水箱冷却效率。

碳酸化塔除制碱一定时间后改为洗涤塔以恢复水箱冷却效率之外，冷却水管应定期清理或酸洗。

出碱温度高，应增加冷却水进量，或开用中上层出水，并适当减慢出碱速度。

过低的出碱速度会造成NaHCO3结晶细，使重碱过滤困难、重碱水分高、煅烧炉的生产能力降低等一系列不良后果。

因此，出碱温度过低也不好。

9、制碱塔增加用水量，或由下层出水改为中上层出水时，必须逐步开大，不能过快，否则，造成重碱结晶细。

每逢煅烧炉、压缩机、石灰窑、蒸吸氨工序发生故障，对碳酸化工序有较大影响时，应关闭中、上层出水；改为下层出水。

严重时，下层出水亦应关小或关闭，以免使重碱结晶变坏，造成重碱水分高。

开用上层出水，则中部温度在60℃以上才能开用。

改塔时新制碱塔应逐步增加进水量，不可过快的开大进水量，否则，出碱后重碱结晶细。

碳酸化塔进出水温差一般在20℃左右。

如出水温度过低则是冷却水箱冷却效率低，或进水量过大，应及时加大纠正。

10、碳酸化塔进气量与出碱速度应互相配合好，两者互相适应。

如果出碱速度快，进气量不足，则出碱温度和出碱液自由氨升高，NaCL转化率下降。

反之，如出碱速度慢、进气量多，则出碱温度和出碱液自由氨均下降，塔内积存的NaHCO3结晶多，容易造成堵塔现象发生。

11、清洗塔的尾气温度为40℃左右，CO2含量为1%--2%；制碱塔的尾气温度50℃左右，CO2含量为2%--3%，如制碱塔尾气中CO2浓度过低，就意味着不能充分发挥碳酸化塔的生产能力，而尾气中的CO2浓度过高，就意味着CO2损失过大，制碱塔尾气温度超过50℃以上时CO2和NH3的损失随之上升。