碳化系统(生产纯碱）停工与开工

   
1 停工、开工造成铁高碱的主要原因

   纯碱生产是多工序连续化生产过程，但对于任何一个纯碱系统，停工大检修是必需的。多数纯碱厂都是采取每年停工大检修1次，或者2年停工大检修1次。这样的大检修需要整个生产装置全部停产，经过系统的检修后再重新开工。在整个停工、开工过程中，对产品的质量和消耗影响极大，尤其是产品质量往往是在开工后会因为停工而造成出铁高次品碱，恢复出优级品需要几天甚至1周时间，对生产消耗和市场供应造成极大地影响。

   停工和开工造成的铁高碱，主要是在碳化工序发生的，是因为制碱液对塔器的腐蚀造成碳化液含铁量大幅度升高，最终造成纯碱含铁量超标。因此控制停工和开工出铁高碱的质量技术，主要是碳化工序的技术措施。

2 压塔技术变革

   在制碱历史上，停工采取的压塔技术曾经有过几次技术上的变革。因此压塔技术有老法压塔和新法压塔的概念。本文所介绍的压塔技术是在新法压塔的基础上的改进，经过多年的实践证明，这种压塔技术对保证停工、开工期间的纯碱质量是至关重要的。

2.1 老法压塔

   老法压塔是指在停工时，为防止塔内的碳酸氢钠结晶颗粒造成堵塔，在停塔时将塔内的结晶全部通过出碱口放净，在塔内填充氨盐水，开工时憋塔制碱。这种压塔技术最大的缺点是停工造成大量的在制品浪费，而且停工后由于氨盐水对碳化塔的腐蚀，开塔后碳酸氢钠的结晶都是红色的，含氧化铁极高，x i惯上称为红碱；这种压塔技术的另外一个缺点是对生产恢复造成了极大地危害，几天甚至几周都被红碱所困扰，生产不能正常。为此制碱工程师研究出新法压塔替代了老法压塔。

2.2 新法压塔

   新法压塔也是首先考虑了防止碳酸氢钠结晶的堵塔因素，因此在停塔前也是将结晶颗粒尽可能地放净，一般视结晶固液比不大于15%为宜。然后采用中和水从塔底部倒压回塔，压塔量控制在压塔前的塔压状况，使得碳化塔底部填充经过一定预碳化，pH值已经降低为9左右的中和水，以减少对碳化塔的腐蚀。这种压塔技术既解决了堵塔的问题，又**降低了对碳化塔的腐蚀强度，可以降低出红碱的数量，但是却不能从根本上解决出红碱的问题，在制品浪费的问题也没有解决。在很多纯碱厂停工后即使采用新法压塔，仍然要出一定数量的铁高次品碱。

2.3 冷母液压塔

   本文所介绍的压塔技术(冷母液压塔)，是在新法压塔技术基础上的改进。这种方法包括两部分，一是压塔的介质和工艺流程进行了改进；二是压塔前的技术处理。

   碳化液对塔器的腐蚀性主要取决于液体的pH的大小。文献[1]表明，制碱液从氨盐水到出碱液，随着碳化度的提高，其pH值也逐渐降低，氨盐水的pH值为10.5，而深度预碳化的中和水pH值为9，碳化出碱液的pH值为8.3，也就是说氨盐水、中和水、出碱液对碳化塔腐蚀的强度是递减的。从这个原理上讲，如果要降低在停塔后制碱液对碳化塔的腐蚀，停塔后塔内的液体应该是充分碳化后的母液，这不仅由于其pH值降低减弱对铁的电化学腐蚀，另外其更接近碳酸氢钠饱和溶液，对碱疤的溶解减少，碳化塔内的碱疤也起到了保护塔的内壁和菌帽的作用。因此，在压塔时用母液压塔是更科学的。

   用母液压塔需要在工艺流程上进行改进，在碳化塔联络管总管上，必须与冷母液泵的出口联通，压塔时，首先将出碱液放至含固体结晶接近15%的固含量后，通过冷母液泵将母液倒压回碳化塔，停塔后碳化塔的中下部全部是pH值较低的母液，这种方法在上世纪90年代初就已经被证实效果非常显著。

   用母液压塔主要是解决了碳化塔停塔后塔的中下部的腐蚀。对于碳化塔中上部的腐蚀降低，也需要作必要的技术处理。原理是相同的，氨盐水的pH值最高，而中和水pH值相对比较低。因此停塔前应该最大限度地将碳化塔的上部液体做到深度预碳化。比较有效地措施是中和水在清洗塔中通过自身循环，使其尽量达到饱和的状态，甚至析出结晶也可以。需要提醒的是：在停塔前切忌向碳化制碱塔补充氨盐水。

3 停工检修，停塔、开塔技术实施方法

3.1 停塔措施

   1)停工前2天，中和水中的CO2和中和水温度要严格控制，中和水中的CO₂维持高限，最好大于750mL/20mL。中和水温度维持低限，最好在36℃左右；清洗塔操作是控制碳化铁高的关键环节，其中要注意的几个问题是：

   ①清洗塔压要保证在高限操作，使塔的填充系数增高，尽量减少塔上部的气相暴空面积。

   ②避免使用中段进气，不能为了提高中和水CO2含量而采用中段气大量补充的方法，这样会造成清洗塔的中上部过洗。

   ③清洗塔避免采用开始清洗时不加气，到末期加大气量提高碳化度的操作方法。而是从开始清洗，就加足清洗气，维持正常的清洗气量。此时的大气量可以充分起到搅动作用，以加速溶解塔底积存的积碱，同时避免液体偏流造成走液不均，局部过洗现象。同样，由于塔的底部吸收CO₂降低，使得塔的中上部吸收CO₂增强，保证了清洗塔的中上部的碳化度，弱化清洗作用，而提高预碳化作用，这种操作一直延续整个清洗周期，使得清洗过程是均匀进行。

   ④尽量不要打乱清洗塔的作业周期，或者说不要打乱制碱塔的作业周期，要保证在制碱过程中，在塔内充分结疤。

   2)停工前的中班改清洗塔，如果是多组，可每隔2h改1组，但必须保证最后一个清洗塔在停工之前制碱时间达到7-8h，即新制碱塔保证制碱达到7-8h，形成一定的塔内结疤；而清洗塔清洗不超过7-8h，即保留了一部分碱疤不被洗净，同样有碱疤保护层。


   3)停工前根据停塔时间安排，清洗塔开始通过中和水管向塔内返回中和水，自身循环，以提高清洗塔上部中和水CO₂含量。一般要求达到中和水CO₂含量大于750mL/20mL，最好达到850mL/20mL。

   4)停工前，碳化联系减氨盐水泵电流氨盐水返回，降低清洗塔压力，中和水全部循环，使得碳化液接近析出结晶状态。

   5)清洗塔压力降至0.15MPa，停中和水泵，停氨盐水泵。

   6)开始碳化新法压塔，压塔采用冷母液压塔，(在冷母液泵出口增设去碳化塔底部联络管总管的管道，平时用阀门截断。母液压塔时，开启此阀门，向碳化塔联络管输送冷母液。)压塔具体要求如下：

   ①关闭联络管去中和水泵的总阀，每组的制碱塔向清洗塔压碱。压塔前，各制碱塔塔压要保持高限，通过压塔既降制碱塔压，同时提高清洗塔压力至0.23-0.24MPa。

   ②关闭各塔联络管阀，打开冷母液阀开始母液压塔，先向清洗塔压塔至0.29MPa停止压塔，压塔时放净出碱管线残存碱液后，应立即关闭出碱阀，撒气停塔，以确保开工时出碱管线不堵。冷母液泵出口压力要严格控制在0.35MPa左右，保证压塔速度和质量。

   ③根据各制碱塔压力，逐一压塔。压塔前，中下段进气量调整好，压塔过程中不准调整气量，以确保压塔过程中压力的准确性。压塔至0.29MPa，停止压塔。待放净出碱管线残存碱液，立即关闭出碱阀，以保证开工时出碱管线畅通。压完后方可撤气。

   ④压塔时，压力至少从0.24MPa压至0.29MPa。如果冷母液泵能力足够，可以同时压1组塔，但必须保证压塔到足够量，一般根据塔压而定。注意的是，尽量在压塔前降低进气量，维持小气量压塔，而进气主要是保证塔内液体的充分搅动和压力指示；同时保证塔内气液比尽量小，这样停塔后的塔上部气相暴空面积会降低。

   ⑤压塔前与调度联系好压缩机开用情况，确保压塔过程中总管压力的稳定。一定避免在压塔过程中，因为压力超压而停压缩机而造成总管压力的波动，一旦压力波动，则碳化塔实际压塔量就无法控制，甚至影响压塔时间。一般根据压塔情况和气体返回量由碳化司塔及时联系调度停1台压缩机，而不是调度定。停压缩机后，司塔要及时调整下段压力，保证总管压力稳定，确保压塔质量。

   ⑥压塔过程中必须密切关注出碱口放量情况，避免塔压降得过低，造成塔的上部暴空，甚至造成压塔量太大、时间太长而延误压塔过程，甚至会影响开工的产品质量。

   ⑦停工时要重视氨盐水存量，防止停工后因氨盐水存量过多而向已经停塔的碳化塔内灌氨盐水，这对开工和产品质量影响很大。

3.2 开工措施

   1)开工时，首先保证窑气和炉气的含氧量不能高，一般不超过1%。

   2)憋塔时间不要太长，一般憋塔15-20min就出碱，不要看中部温度是否达到要求。因为停塔时，塔内液体为母液，即使再憋塔，温度也不会有大的上升。而是随着放出碱液，降低塔压后，及时补充中和水，维持塔压并提高塔温。注意，必须是补充中和水，而不是氨盐水。

   3)憋塔时可根据气体量，同时憋几组，而且尽量多开塔。放出碱量也不要过小，一般超过正常作业时的放量，其目的是尽快放净压塔时压进去的母液。一旦发现出碱中有结晶后，要根据其中的固液比来控制出碱流量，要防止出碱液固液比过大，出碱流量太小而堵塞出碱管线。若放量过大则影响提塔温，延长了恢复时间。

   4)开塔时1组塔中全部憋塔并放出碱液，而其中停工时最老的一个制碱塔随着放出碱液后，待母液放净后，直接拉出改为清洗塔，不要全部拉到不含结晶，一般不超过15%的结晶即可。同时开启氨盐水泵向清洗塔供氨盐水。切不可向各制碱塔直接供氨盐水，必须是中和水。

   5)停工前的清洗塔，绝不能再当成清洗塔开启，而是直接改为制碱塔。

   6)开工时碳化塔、的能力尽量早提起来，以保证煅烧炉的能力，尽量促成多开炉，早回收炉气，炉气回收后又可促进碳化的恢复。所以，开工时要尽量保证碳化多放量。

   7)碳化塔投入运行后，会出现个别塔如停工前的清洗塔铁高，可通过控制放量来避免整个系统铁高。在系统允许的情况下，尽量早放出塔内存液，早补充新鲜中和水，越早放出，恢复越快。

   8)新开清洗塔尽量控制提高CO₂含量，最好提高至高限。新开清洗塔绝不能使用中段气，防止塔的中上部过洗。每组的第一个清洗塔的清洗时间可按正常清洗一半时间缩短，也可根据分析中和水铁含量来定，可再缩短清洗时间，以避免出现过洗。

   9)要确保碳化开工恢复速度快，开工时压缩机准备必须充分，开机要迅速到位，避免因压缩机开机延误而造成碳化塔的波动，影响开工纯碱质量。

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