蒸氨塔

蒸氨塔
1、CJST不锈钢蒸氨塔的技术特点:
CJST不锈钢蒸氨塔采用专利技术—CJST径向侧导喷射塔板，CJST塔板是在新型垂直筛板的基础上开发的一种新型高效气液喷射塔板，依靠气体动能，将液相破碎成大量小颗粒的液滴，有效地缩短了氨分子在液相中的传递路径，大大增加了汽液接触面积，强化了汽液相界面的快速更新。

故蒸氨效率远高于各类泡罩、隔栅等塔内件。

1.1 效率高：CJST蒸氨塔内设约20层塔盘，塔径比泡罩塔小200mm以上；塔顶氨汽浓度可达20%以上，塔底废水含氨小于150 mg/l，氨蒸脱率达98%（传统蒸氨塔一般低于90%）；节约蒸汽30%以上；抗堵塞，运转周期长，检修安装方便；设备及土建总投资比铸铁塔略高。

1.2 运行费用低：剩余氨水蒸氨节能是很重要的，这个塔是能耗大户，100万吨/年焦化厂，如果每吨氨水消耗蒸汽下降30%，就是约60kg蒸汽。

一年按处理21万吨氨水计算，可节省蒸汽1.26万吨，价值约190万元（吨蒸汽按150元计算）。

相当于两台CJST不锈钢蒸氨塔投资。

[1]
1.3 检修方便：CJST不锈钢蒸氨塔不需要水泥框架，采用钢平台，利用人孔检修，不象铸铁塔那样破坏塔保温层才能检修，所以安装检修很方便。

1.4 抗堵性好：这是CJST不锈钢蒸氨的一大优势，焦化蒸氨塔的抗堵性是一个很重要的指标，多数蒸氨塔检修就是因为堵塔造成。

2、蒸氨塔的设计、改造与选型
2.1塔体和内件的材质
由于蒸氨塔内温度较高，而且腐蚀性的物质较多，大多数装置运行时间不长，腐蚀情况就十分明显，所以设计单位和业主在塔体材质的选择上比较慎重。

蒸氨塔顶部、进料处、下部温度不同,介质浓度不同, 且介质属碱性, 而在碱性溶液中对钢铁的腐蚀最有影响的是水中溶解的氧, 当微量氧存在时就发生了电化学反
应。

溶液中超量的Cl-存在使腐蚀速度大大加剧,吸附理论认为:由于Cl-具有很强的、可被金属吸附的能力, 反应速度快, 吸附后便形成可溶性物质[3]。

蒸氨塔及其不锈钢浮阀、塔板等的腐蚀, 是化学腐蚀、电化学腐蚀、冲刷腐蚀、晶间腐蚀、点蚀等多种腐蚀的结果[4]。

造成蒸氨塔腐蚀的主要因素是氨性碱液中Cl-、溶解O2等。

蒸氨塔设计中塔体和塔盘常见的材质有：16MnR，304不锈钢、1Cr18Ni9Ti、316L、TA2 等[5]。

为了延长蒸氨塔的生命周期，316L等高级甚至超级不锈钢，由于其具备良好的耐腐蚀、耐高温性能，逐渐被设计者们更多地采用，工程设计人员根据工艺要求的不同对各档次的材质进行科学地组合利用，以期达到更好的使用效果。

2.2 分缩器的选型
塔顶分缩器的可选类型有：冷却箱式、列管式、U型管式、螺旋板式、平板式、波纹管式等，材质可分为铸铁、灰铸铁、不锈钢、钛材等。

列管、U型管式换热器的优点是便于检修，缺点是设备大、投资高、换热效率差；螺旋板换热器的优点投资小、便于安装、换热效果好，缺点是出现问题不方便检修。

从设备投资和性能两个方面考虑，316L或者钛材螺旋板换热器应该是首选，优势在于重量轻，可以直接安装在塔顶，节省装置的综合费用。

2.3、蒸氨塔的技改模式
随着政府部门对环境保护的重视，企业加紧对传统的蒸氨塔进行改造。

改造的模式分为以下三种：一种是完全淘汰过去的设备和装置，采用新的塔板形式和工艺，比如采用高效的塔板结构（CJST、ADV等）代替原有泡罩、栅板、F1浮阀、波纹填料等塔内装置形式，同时在工艺上进行改造，比如在蒸汽进入塔前加入蒸汽引射器、用导热油加热塔底氨水、减压蒸馏等[6]，这些措施的目的在于减少蒸汽用量和废水含氨量；另一种模式是利用先进的塔板技术替换原有的塔内件，同时对局部的工艺进行改进；最后一种模式是只是对生产工艺进行适应性改进，解决当前的问题，但是不能显著改善现状。

3、蒸氨塔操作过程常见问题的分析和对策
在蒸氨塔操作过程中，影响生产正常进行的因素有以下几个：
3.1 最重要的蒸汽压力问题
为达到蒸氨废水含氨量不高于0.1g/L的要求，首先要将原料氨水中的焦油较好地分离出去；其次是直接蒸汽要保证供应，蒸汽压力要稳定，对于径向侧导喷射塔板（CJST），蒸汽压力应该在0.3MPa (表压) 以上。

如果塔底进入蒸汽压足够，流量也稳定的话，蒸氨塔塔底压力一般保持表压30～40kPa。

当塔底压力在20kpa 以下，则氨的蒸脱效果较差。

有些装置塔底进入蒸汽压力在某一时段低于0.2MPa，蒸汽入口阀门全开，塔底的压力仍然达不到30KPa以上，说明蒸汽流量变化不大，还有部分原因是管道阻力大，在设计时考虑这些异常因素的话，可以适当把蒸汽管道的口径加大一些。

塔板效率是否充分发挥、蒸汽是否够用，判断的标准就是单板压降，塔板压降在每板500Pa是参照标准,塔顶和塔底的压差数等于单板压降×塔板数、塔底压力可以从控制仪表上读数，总压降等于塔顶、塔底表压的差值。

当塔堵塞严重时，塔压将超过规定的表压50 kPa，必要时需要对塔拆修清扫。

3.2 加入NaOH碱溶液的问题
加入碱溶液的目的是为了使氨水中的固定铵被分解，降低塔底氨水在进入脱酚工序前的氨氮总含量。

加碱的方式和数量对固定铵的处理效果至关重要，这两个因素对塔底氨水的氨氮含量影响较大。

通常情况下，由氨水中固定铵的含量、氨水进入塔的流量、碱液的浓度等指标可以计算碱液加入的数量。

为了使反应更加充分，可以使碱液过量，随着加碱量的增加,其固定铵逐渐的降低,但是为了下一工序生物脱酚的需要，PH值不能超过9.0，碱性过高会使脱酚生物死亡。

另外，加入方式也对蒸氨效果存在一定的影响，如果碱液在氨水入口处和氨水管道合并，碱液和氨水的混合、反应都要到塔内进行，会对反应的完全性造成影响。

根据生产实践，有一些工厂把碱液的加入点提前，大概在氨水进管的8-10米处加碱，并且加一个混合器。

碱液加入量可以直接通过检测塔底含氨废水的PH值来控制，一般情况下PH值最好控制在8.0以上，PH 值最高不超过8.5，这样可以保持脱氨效果，使塔底的氨氮含量低于150mg/L。

在设备方面，可以考虑增加一台计量泵，这样就可以根据剩余氨水的固定铵含量，对加碱量的大小有一个相对准确的估算，便于控制操作基准。

3.3 塔顶温度的控制
有些工厂供给蒸氨塔底的蒸气压力不是十分稳定，波动较大，白天开工工序多一些，蒸汽消耗大，所以蒸汽压力低且不稳定，晚上蒸汽供应相对充足、稳定一些。

一般随着蒸汽量的变化，为了控制塔顶的温度在104℃左右、塔底107℃左右，塔顶分缩器冷凝水的流量也要相应进行调解。

3.4 进料量要稳定
尽管径向侧导喷射塔板（CJST）具有很大的操作弹性，但是由于塔操作的影响因素较多，蒸汽量、加碱量等都需随着处理量的提高而改变，所以为了保持各项指标的稳定，进料量需要保持稳定。

氨水泵出口要设置转子流量计或者远传流量计，保持进塔流量的稳定及提高塔调节的可操作性。

4.5 剩余氨水的过滤
焦油和氨水的分离要彻底，以提高蒸氨效果，防止堵塞。

有些工厂设置焦炭过滤器，但是再生工序复杂，有些工厂的设置隔油池，除油也并不彻底，占地面积大。

某80万吨能力焦化厂，设置气浮降油机，处理剩余氨水和脱苯分离水，每天得到2吨焦油，价值0.6万元以上，气浮除油机的投资很快得到回收。

如果不进行除油或者除油效果发生波动，浮阀、泡罩塔容易被堵塞，严重影响蒸氨塔的正常运转，检修周期短，而CJST塔板可以较好地适应油含量高的情况。

4.6 进料温度
剩余氨水的温度应该控制在90-100℃，可以在剩余氨水与塔底热废水换热后，建议再设置一个加热器，这样更有利于进塔温度，提高蒸馏效果。

如果不设置加热器，应保证进入预热换热器前氨水焦油含量非常低，这样防止焦油长期积累在换热器内导致堵塞板空隙，严重影响换热效果。

在换热器选型上，我们建议采用螺旋板式或者波纹板式。