新型梯级式浮沫抑除装置在盐水精制过程的应用

辛娇杰，赵振旺，刘 焕

(唐山三友化工股份有限公司纯碱分公司，河北 唐山 063305)

1 一次反应器出卤设备及流程简介

我公司盐水车间精制系统采用海水两步化盐、三次精制的精盐水制备方式，主要生产任务是去除粗盐水中的钙、镁以及杂质。在一次粗盐水精制过程中，化盐系统制备合格盐分的一次粗盐水，送入一次精制工序进行精制处理。一次精制共计粗盐水反应器三台，粗盐水经反应器底部DN450管线进入，与灰乳等物料在反应器内经充分混合反应除镁后，通过上部DN500出卤管溢流至反应器小流槽，并于反应器流槽末端经1 m长DN500流管进入粗盐水主流槽，平均分配至各一次澄清桶内进行精制作业。原反应器出卤附属设备详见图1。

图1 原反应器出卤流槽结构示意图

2 设备问题现状

一次粗盐水输送过程中，一次反应器出卤分支流槽与主流槽位差将近1.5 m，由于虹吸效应的影响，反应器流槽流管处液面低而不能形成有效液封，空气进入流管并随其进入粗盐水主流槽流体内部，形成大量气泡浮沫，由于浮沫流动性差，大量堆积并溢出流槽，造成土建框架楼楼板腐蚀严重，尤其遇大风天气时，浮沫飘散至流槽周围装置区构建筑物及设备表面，对周边构建筑物及设备造成较为严重的腐蚀侵害，原流槽形式已不能满足现生产任务，因此，亟需设备升级改造。

3 反应器流槽初期改造

由于反应器浮沫夹带严重，车间结合实际生产情况对浮沫问题进行了系列整改：

1)对流槽外沿加高处理。由于粗盐水内夹带较多泥砂等杂物，且钙离子、硫酸根离子较高极易析出结疤，造成主流槽内淤泥堆积较多，随着流槽外沿逐渐加高，人员清理难度逐年加大，存在较大安全风险。因此，对流槽外沿加高并不能从根本上消除浮沫问题。

2)对助剂管线进行重新铺设配制，于管路沿线均匀增加5 mm喷淋孔，改造之初，一次流槽浮沫消除效果较为明显，但由于助剂水易结疤的原因，岗位人员需定期对喷淋孔进行清理疏通，月清理孔径数达到100余次，劳动强度极大。

3)对各澄清桶挡流板割孔处理，将主流槽内浮沫引入澄清桶内，试验期间，各澄清桶分流量控制难度进一步增大，经常造成澄清桶单桶清液层波动，存在发生较大衍生事故的可能性。

以上整改办法实施后，收效甚微，或性价比较低，不能从根本上消除遏制浮沫的产生。

4 设备升级改造

我们结合现场流槽规格及粗盐水流动形式，研发了一种旨在提供既不改变一次粗盐水成分，又可有效消除一次粗盐水流槽浮沫，减少物料浪费，并且消除由于盐水侵蚀造成框架楼安全隐患的新型装置。

本装置解决其技术问题采用的技术方案是:

针对原一次反应器流槽装置的运行形式以及运行状态，研发一种新型梯级式浮沫抑除装置，取消原一次反应器流槽及DN500流管，于原流槽位置安装三级不同高度流槽，高度分别为840 mm、550 mm、550 mm，流槽宽度700 mm。各分级流槽底部之间位差300 mm，流槽之间通过DN250或者DN200流管衔接，流管长度250 mm，根据一次粗盐水负荷量不同对可移动流管进行口径调整。新型流槽由液封水箱、集液缓冲箱、可移动式流管及底部可移动式溢流水箱构成，上一层集液缓冲箱即为下一层流槽的液封水箱，粗盐水通过梯级式流管下落，流体位差由原1200 mm降低至300 mm，阶梯式流槽结构示意图可见图2。第三层流管下部安装宽1000 mm，高700 mm可移动式溢流水箱，水箱两侧各增加深400 mm、宽800 mm溢流堰，并于水箱4条支腿处安装滑轮。第三层流槽流管长500 mm，插入溢流水箱液面以下。三层梯级式流槽及底部溢流水箱内粗盐水可形成有效液封面，消除流管虹吸现象。

由于粗盐水易结疤及腐蚀性强的特点，新型流槽本体采用厚度10 mm 316L材质，可有效防止粗盐水锈蚀造成流槽滴漏。可移动式流管及可移动式溢流水箱采用4 mm普通碳钢材质，质量较轻，反应器清理期间，可对流槽内壁进行人工清理，三层流槽之间可移动流管及最底部溢流水箱可取出进行结疤清理，清理过程快捷方便。

图2 改型后反应器出卤流槽结构示意图

5 具体实施方式

以一次粗盐水系统1#反应器流槽为例说明本输送装置工作过程：一次粗盐水经一次反应器与灰乳等物料充分混合后经反应器顶部溢流口进入新型流槽1#液封水箱内，并通过1#流管进入1#集液缓冲箱，上层集液缓冲箱即为下层流槽液封水箱，2#液封水箱粗盐水通过2#流管进入2#集液缓冲箱，3#液封水箱粗盐水通过3#流管进入可移动式溢流水箱，以此类推直至粗盐水全部流入主流槽，完成完整流体输送过程，每一层水箱由于液封完全，有效隔绝空气进入流管内，消除浮沫效果良好。

6 改造后效果

自本装置投用后，一次反应器出卤流槽物料输送更加稳定，与现有流槽装置相比，本新型流槽装置采用梯级式布局原理，粗盐水输送形式更为合理，根据单台反应器流槽500～650 m3/h流量日常生产量进行调整，改造后流槽间位差降低至350 mm，单层流槽内液封高度达到5～15 cm，可对流槽流管处形成有效空气隔绝，消除粗盐水流动过程中由于空气夹带造成的浮沫外溢问题。