CN216630763U - 具有尾气处理功能的纯碱制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有尾气处理功能的纯碱制备系统，包括依次相互连接的碳化塔、尾气洗涤塔和酸洗塔，所述碳化塔包括自上而下依次设置且相互连通的上段塔体、中段塔体和下段塔体，所述中段塔体和下段塔体之间设有循环泵，所述循环泵用于不饱和的氨母液Ⅱ在碳化塔内的循环以促进碳化塔内结疤的溶解速度，所述碳化塔内产生的尾气通过塔顶的出气口排入尾气洗涤塔，尾气通过尾气洗涤塔处理后进入酸洗塔处理，最终的排空尾气通过酸洗塔排出。本实用新型中碳化塔利用循环泵取代了传统工艺中清洗气，从而大幅降低了碳化塔即清洗塔的尾气排放量，为实现尾气的酸洗处理提供了可能。

Description

具有尾气处理功能的纯碱制备系统

技术领域

本实用新型涉及纯碱制取，具体涉及一种具有尾气处理功能的纯碱制备系统。

背景技术

在纯碱生产过程中，有大量含氨尾气排空，这些尾气虽经洗涤净氨，但排空尾气中氨含量仍高达500-1000mg/m³。目前环保要求越来越高，国家正在制定纯碱生产排空气体含氨要求标准，要求排空气体含氨量降至50-100mg/m³，因此目前排空尾气的氨含量远高于此标准。

在联碱法生产纯碱过程中，大量排放含氨尾气的主要有三处；碳化尾气、滤过尾气和干铵尾气。目前干铵尾气有的企业将流化床排出的气体经处理后回收循环使用，也有企业将流化床干燥改为迥转干燥，这样就大大减少了尾气排放量；对于滤过尾气，目前正在开发用离心过滤取代真空过滤，也可大大减少尾气排放量，排放气量减少后就有可能采用酸洗工艺降低排空气含氨量；而对于碳化尾气目前尚未见到处理新技术。

对于联碱法生产纯碱，因采用浓气制碱，碳化尾气主要来自清洗塔尾气。因为制碱塔进气CO₂浓度大于98％，在制碱塔内CO₂基本上都被吸收，塔顶排出的基本上都是非CO₂气。以本公司为例，采用外冷碳化塔，五塔一组，四塔为制碱，一塔清洗，每台制碱塔能力为日产330t纯碱。每台塔进浓度为98％的CO₂气体6453nm³/h，排放的尾气量约133nm³/h，四台制碱塔共排放532nm³/h，清洗塔进的是氮气，一台清洗塔排放的气量为2500-3000nm³/h，所以清洗塔尾气占总排放量＞80％，如采用酸洗工艺降低排气含氨量，因排气量大，酸洗液处理费用很高，会大幅度增加生产成本。因此如何降低清洗塔尾气的排放量成为关键。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供一种具有尾气处理功能的纯碱制备系统，该系统中碳化塔利用循环泵取代了传统工艺中清洗气，从而大幅降低了碳化塔即清洗塔的尾气排放量，为实现尾气的酸洗处理提供了可能。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有尾气处理功能的纯碱制备系统，包括依次相互连接的碳化塔、尾气洗涤塔和酸洗塔，所述碳化塔包括自上而下依次设置且相互连通的上段塔体、中段塔体和下段塔体，所述中段塔体和下段塔体之间设有循环泵，所述循环泵用于不饱和的氨母液Ⅱ在碳化塔内的循环以促进碳化塔内结疤的溶解速度，所述碳化塔内产生的尾气通过塔顶的出气口排入尾气洗涤塔，尾气通过尾气洗涤塔处理后进入酸洗塔处理，最终的排空尾气通过酸洗塔排出。

优选地，所述碳化塔的内部设有冷却器。

优选地，所述碳化塔的外部连接一外冷器，所述外冷器的进料口与出料口之间设有循环泵，所述循环泵为循环轴流泵。

优选地，所述酸洗塔中采用硫酸溶液作为酸洗液，该酸洗液吸收尾气后被送入电站烟气脱硫装置。

优选地，所述酸洗塔中采用盐酸溶液作为酸洗液，该酸洗液吸收尾气后通过真空过滤机分离重碱，酸洗后的溶液中含有氯化铵，该含氯化铵溶液再被回收利用。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中在碳化塔的中段塔体与下段塔体之间增设了循环泵，当碳化塔作为清洗塔时，氨母液Ⅱ从塔上部进入，从塔下部取出，利用该循环泵使塔液在塔中上部到塔底部之间循环，起到搅动液体，增加塔内液体流动速度，从而加快洗塔速度；碳化塔排出的尾气再依次通过尾气洗涤塔和酸洗塔，尾气达到排空的含氨量标准。因此，本实用新型中利用循环泵取代了传统工艺中清洗气，从而大幅降低了碳化塔即清洗塔的尾气排放量，为实现尾气的酸洗处理提供了可能，从而使排空尾气含氨量降至50mg/m³以下，达到了国家要求的排放标准。

附图说明

图1为本实用新型中实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型中实施例2的结构示意图；

图中：10-碳化塔，11-外冷器，12-循环泵，13-出气口，20-尾气洗涤塔，30-酸洗塔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1和图2所示，一种具有尾气处理功能的纯碱制备系统，包括依次相互连接的碳化塔10、尾气洗涤塔20和酸洗塔30，所述碳化塔10包括自上而下依次设置且相互连通的上段塔体、中段塔体和下段塔体，所述中段塔体和下段塔体之间设有循环泵12，所述循环泵12用于不饱和的氨母液Ⅱ在碳化塔内的循环以促进碳化塔内结疤的溶解速度，所述碳化塔10内产生的尾气通过塔顶的出气口13排入尾气洗涤塔20，尾气通过尾气洗涤塔20处理后进入酸洗塔30处理，最终的排空尾气通过酸洗塔30排出。

碳化塔作为制碱塔运行一段时间后，在碳化塔的冷却管表面容易形成结疤，结疤的主要化成分为碳酸氢钠，结疤增厚后传热效率降低，这时要停止制碱作业改为清洗作业，以清洗掉冷却面上的结疤，此时碳化塔为清洗塔，清洗结束后再转为制碱作业。传统清洗工艺中，利用NaHCO₃不饱和的氨母液Ⅱ来溶解结疤，为加快疤的溶解速度，在塔内通入清洗气，搅动液体，增加塔内液体流动速度，从而加快洗塔速度，通常清洗气为氮气，所以清洗的实质是用不饱和溶液来溶解疤块，通入清洗气只是为了加快塔内液体的流动速度，从而加速疤的溶解速度。但是这样就大幅提高了碳化塔尾气的排放量，给尾气处理带来了难度。本实用新型中在碳化塔的中段塔体与下段塔体之间增设了循环泵12，当碳化塔作为清洗塔时，氨母液Ⅱ从塔上部进入，从塔下部取出，利用该循环泵使塔液在塔中上部到塔底部之间循环，起到搅动液体、增加塔内液体流动速度的作用，从而加快洗塔速度；碳化塔排出的尾气再依次通过尾气洗涤塔20和酸洗塔30，使尾气达到排空的含氨量标准。因此，本实用新型中利用循环泵取代了传统工艺中清洗气，从而大幅降低了碳化塔即清洗塔的尾气排放量，为实现尾气的酸洗处理提供了可能，从而使排空尾气含氨量降至50mg/m³以下，达到了国家要求的排放标准。

如图1所示，实施例1中，所述碳化塔10的内部设有冷却器，即碳化塔为内冷式碳化塔。

如图2所示，实施例2中，所述碳化塔10的外部连接一外冷器11，所述外冷器11的进料口与出料口之间设有循环泵12，所述循环泵12为循环轴流泵。即所述碳化塔为外冷式碳化塔，传统的外冷碳化塔清洗时气体只在塔内通过，并未进入外冷器，只是因为塔内通入清洗气，与塔外外冷器中不含气体的液体存在重度差而产生液体循环流动而实现清洗。这充分说明疤的溶解是靠液体流动增加溶解速度而实现清洗，通入清洗气只是增加液体流动速度的手段而已。本实施例中在外冷器上增设循环泵12，利用循环泵使塔液在了外冷器的进料口与出料口之间循环，增加塔内液体流动速度，从而加快洗塔速度。

所述酸洗塔30中采用硫酸溶液作为酸洗液，该酸洗液吸收尾气后被送入电站烟气脱硫装置。通过电站烟气脱硫装置浓缩回收硫酸铵，作为化肥，因此氨得到了回收利用。

所述酸洗塔30中采用盐酸溶液作为酸洗液，该酸洗液吸收尾气后通过真空过滤机分离重碱，酸洗后的溶液中含有氯化铵，该含氯化铵溶液再被回收利用。如果盐酸溶液作为酸洗液，洗后溶液含氯化铵，目前大型联碱厂都采用带式真空过滤机分离重碱，母液有收缩，此含氯化铵的溶液可补入系统中，以回收其中的氯化铵。

实施例1的应用过程：大型内冷塔清洗；近年新开发的日产330T大型内冷联碱碳化塔，目前该型塔也是用氨母液Ⅱ及氮气清洗，清洗气量为3000nm³/h。采用本技术，在塔中上部到塔底部之间增设一旁路及循环泵，泵Q＝5000m³/h，循环泵扬程H＝4m。

塔内上部不结疤，从中部开始到到底部都有结疤，尤以冷却管表面结疤最为严重。内冷碳化塔冷却管表面结疤比外冷塔重得多，最多只能4塔一组作业，即三塔制碱一塔清洗，所以排空尾气中清洗气占的比重更大，选用循环泵的流量和扬程都要增加。用本技术进行清洗时，氨母液Ⅱ从塔上部加入，从塔下部取出，同时开启循环轴流泵即可清洗。

实施例2的应用过程：外冷式碳化塔清洗：以我司为例，采用外冷碳化塔；年产80万吨纯碱的大型联碱厂。设有10台外冷碳化塔，5塔一组，共二组碳化塔。单塔能力日产纯碱330T，每台塔设3台外冷器，现用氨母液Ⅱ及空分氮气清洗碳化塔。每台清洗塔进清洗气2500-3000nm³/h；

采用本技术，每台外冷器增设一个旁路及循环轴流泵，另外在塔中上部到塔底部之间增设一旁路及循环泵；当碳化塔转入清洗作业时，氨母液Ⅱ从塔上部进入，从塔下部取出，同时启动外冷器旁路循环泵及塔中上部至塔底部旁路循环泵，使塔液在外冷器进出口和塔中上部到塔底部之间循环，进行清洗作业。根据以往经验，冷却管内液体流速0.5m/s时，清洗情况良好。每台外冷器∮45×2冷却管627根，外冷器循环流量应为Q＝0.785×627×0.041²×0.5＝1489m³/h，取泵流量Q＝1500m³/h，此流速下循环系统阻力约0.7m，因此循环泵扬程采用1m左右的。塔中上部到塔底部的循环泵，选用Q＝3500m³/h，循环泵扬程采用3m左右的。

本实用新型的优点说明：

采用本实用新型中的技术方案后，碳化尾气量大幅度减少，实施例1中，制碱塔尾气每组塔只有532nm³/h，如采用原洗塔技术，要加清洗塔尾气2500nm³/h，每组塔排放尾气总量为3032nm³/h，即采用本技术后尾气排放量减少约82％。实施例2中，3台制碱塔排空尾气约399nm³/h，如用原技术要外加清洗塔排空尾气约3000nm³/h，合计排放3400nm³/h，采用本技术后尾气排放量减少88％。

由于尾气排放量大幅度减少，碳化工序可以在现有碳化尾气洗涤塔后加一台酸洗塔，尾气含氨量可以达到50mg/m³以下，如用硫酸溶液洗，洗后溶液含硫酸铵，在本公司，该溶液送到电站烟气脱硫部分，浓缩回收硫酸铵，作为化肥。如用盐酸溶液酸洗，洗后溶液含氯化铵，目前大型联碱厂都采用带式真空过滤机分离重碱，母液有收缩，此含氯化铵的溶液可补入系统中，以回收其中氯化铵。

能耗计算；

实施例1，无外冷器清洗循环泵，只有塔循环泵。循环泵轴功率123KW，按125KW计算，每组塔3塔制碱，一组塔总产量990T/D，即41.25T/h，每吨纯碱清洗电耗：123/41.25＝3度；

实施例2，外冷器循环泵轴功率为9.2KW，按10KW计算。塔中上部到塔底部循环泵轴功率为64.6KW，按65KW计算。循环泵总轴功率：10×3+65＝95KW；

每组塔4台制碱，一组塔总产量330×4＝1330T/D，即55T/h，每吨纯碱清洗电耗95/55＝1.73度。

由于尾气排放量大幅度减少，使碳化尾气有可能达到今后新制定的高标准排放要求。而采用本技术增加的电耗不多，且可取消清洗氮气费用。此外有的企业不一定具备空分供应氮气条件，此时要采用常压惰性气经压缩机加压到3Kg/cm²g作为清洗气，气体加压也要消耗电力。所以采用本实用新型不但技术可行，经济也是可行的。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种具有尾气处理功能的纯碱制备系统，其特征在于：包括依次相互连接的碳化塔(10)、尾气洗涤塔(20)和酸洗塔(30)，所述碳化塔(10)包括自上而下依次设置且相互连通的上段塔体、中段塔体和下段塔体，所述中段塔体和下段塔体之间设有循环泵(12)，所述循环泵(12)用于不饱和的氨母液Ⅱ在碳化塔内的循环以促进碳化塔内结疤的溶解速度，所述碳化塔(10)内产生的尾气通过塔顶的出气口(13)排入尾气洗涤塔(20)，尾气通过尾气洗涤塔(20)处理后进入酸洗塔(30)处理，最终的排空尾气通过酸洗塔(30)排出。

2.根据权利要求1所述的具有尾气处理功能的纯碱制备系统，其特征在于：所述碳化塔(10)的内部设有冷却器。

3.根据权利要求1所述的具有尾气处理功能的纯碱制备系统，其特征在于：所述碳化塔(10)的外部连接一外冷器(11)，所述外冷器(11)的进料口与出料口之间设有循环泵(12)，所述循环泵(12)为循环轴流泵。

4.根据权利要求1所述的具有尾气处理功能的纯碱制备系统，其特征在于：所述酸洗塔(30)中采用硫酸溶液作为酸洗液，该酸洗液吸收尾气后被送入电站烟气脱硫装置。

5.根据权利要求1所述的具有尾气处理功能的纯碱制备系统，其特征在于：所述酸洗塔(30)中采用盐酸溶液作为酸洗液，该酸洗液吸收尾气后通过真空过滤机分离重碱，酸洗后的溶液中含有氯化铵，该含氯化铵溶液再被回收利用。

Images