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双氧水装置氧化液泵气缚现象浅析

[日期:2021-02-18] 来源:《中氮肥》2021年第1期  作者: [字体: ]

银书,韦岸鑫,杨贻平

(广西柳州化工控股有限公司,广西 柳州545002

 

  [摘  要]广西柳州化工控股有限公司固定床工艺双氧水装置多次发生氧化液泵气缚现象,经分析主要原因是工作液的组分发生了改变(杂质含量过多),氧化液表面张力减小,造成夹带的空气增多,气液分离困难,来不及分离的气泡进入氧化液泵泵体内而致。为找到解决氧化液泵气缚问题的办法,据生产经验和现场观察,重点分析了(正常生产情况下)氧化液贮槽中氧化液的状态,推断氧化液贮槽中的气液分离过程分为“分泡”和“消泡”两步,“气-液界面”的大小决定了“分泡”的快慢,而氧化液的物化性质(主要是表面张力)决定了“消泡”的快慢,并通过模拟试验予以了验证。因受到诸多限制,确定现阶段较为切实可行的解决办法是进行设备方面的少量改造——改造二分离器的容积、氧化液贮槽进料管线及贮槽放空液封。尝试性地对一期双氧水装置氧化液贮槽进料管及氧化液贮槽液封放空管进行改造后,收到了一定的成效。

[关键词]双氧水装置;氧化系统;氧化液泵气缚;原因分析;二分离器;氧化液贮槽;气液分离效果;改进设想

[中图分类号]TQ123.6   [文献标志码]B   [文章编号]1004-9932202101-0073-04

 

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双氧水作为一种绿色化工产品,广泛应用于化学品合成、纺织、造纸、环保、食品、医药、冶金和农业等领域,市场需求日益扩大。目前,世界上最成熟的双氧水生产方法是蒽醌法,全世界99%以上的双氧水制备都采用蒽醌法1。蒽醌法主要分为固定床工艺和流化床工艺:固定床工艺简单,操作安全,但是氢化效率低(一般仅6.08.5 g/L,新工艺可达11 g/L),工作液循环量要求较高;而流化床工艺的氢化效率较高(一般在1018 g/L),工作液循环量只需固定床工艺的50%即可达到相同的生产能力。换言之,固定床工艺的生产能力在很大程度上受限于工作液循环量的大小。

对于固定床工艺,影响工作液循环量的因素主要是双氧水装置的设计和工作液的性质:设计方面的因素包括反应塔、泵、管道等的设计;而工作液性质主要体现在氧化系统,其中氧化液泵的工作状态在很大程度上决定着氧化系统及萃取系统运行的稳定与否。以下结合广西柳州化工控股有限公司(简称柳化)固定床工艺双氧水装置的实际生产情况,就氧化液泵气缚现象及其原因作一浅析。

1  氧化系统工艺流程简介

柳化双氧水装置氧化系统工艺流程简图见图1。双氧水装置的氧化塔分为上、中、下三节,工作液经过氢化系统后成为氢化液,氢化液通过氢化液泵送入氧化塔上节塔下部,与氧化液气液分离器A(一分离器)顶部出来的空气进行氧化反应后成为氧化液(亦称工作液),上节塔顶部出来的空气进入尾气处理系统;氧化液从上节塔的上部溢流出来,进入中节塔下部,与中节塔下部通入的新鲜空气反应后,一起从中节塔上部出口管进入一分离器进行气液分离;氧化液从一分离器底部流出,进入下节塔下部,与另一路新鲜空气反应后,一起从下节塔上部出口管进入氧化液气液分离器B(二分离器),气液分离后,空气由二分离器的顶部进入一分离器,与氧化塔中节塔来的空气混合后,一起进入氧化塔上节塔,氧化液则从二分离器底部流出,经氧化液冷却器冷却后进入氧化液贮槽,最后通过氧化液泵送入萃取系统。

2  氧化液泵气缚现象及其原因分析

氧化液在氧化塔完成氧化反应后,进入二分离器进行气液分离,二分离器液位一般控制在40%70%,压力为0.25 MPa。由于现有工艺条件下二分离器的分离能力有限,无法完全将空气分离出来,故氧化液中仍会夹带极细小的气泡,当氧化液进入到氧化液贮槽(氧化液贮槽为常压)时,由于氧化液是从低压空间进入常压空间,夹带的气泡会迅速长大分裂成更多的气泡(气泡增多约3.5倍),且在液流的搅动下,气液分离更加困难(分离出来的空气通过氧化液贮槽的放空管排出),当夹带的空气量过大而来不及分离时,气泡会随着氧化液一起进入氧化液泵,造成氧化液泵气缚。

据生产经验分析,影响氧化液气液分离效果的主要因素可能有:① 氧化液自身的物化性质;② 二分离器的分离能力;③ 温度和压力;④ 氧化塔的空气量。

2.1  氧化液自身的物化性质

氧化液的表面张力决定了气液分离的难易,其表面张力越大,气液分离越容易,一般氧化液的表面张力在23.526.0 mN/m1。例如,柳化二期双氧水装置于20097月正式开车,并于201110月完成扩产改造,工作液循环量可达到750 m3/h,达到预期改造目标;20125月,氧化液泵打量出现极大波动,并伴有异响,分析认为发生了气缚现象,将工作液循环量降至700 m3/h时氧化液泵恢复正常运行,至 201212月,工作液循环量控制在630 m3/h时氧化液泵才能保持正常工作,而在这段时期内,由于原料供给问题,工作液组分发生了变化,工作液中的降解物和杂质含量增多,氧化液的表面张力降为16 mN/m。针对氧化液自身物化性质变化引起的气液分离困难问题,可通过加大工作液清洗(尤其是碱洗)、增加活性氧化铝更换频次、原料补充和工艺管理优化等进行工作液的净化,从而提高工作液循环量。由于近年来企业效益不佳,很难在原料上保证良好供给,故至今氧化液泵气缚的问题仍没有完全解决。

2.2  二分离器的分离能力

更多内容详见《中氮肥》2021年第1

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