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2018.09

304不锈钢冷却水管在碳化塔中的应用

来源: www.fsdmkj.com      浏览量:
  1、问题的提出
 
  随着我公司技改的不断进行,联碱生产能力由180kt/a扩大到220kt/a,因此碳化塔的台数越来越多,占地面积越来越大,我公司本着“做强做大,挖潜深改”的原则,决定在如何提高碳化塔生产能力上进行挖潜。因碳化塔在容积一定的情况下,主要是如何将碳化反应产生的热量移走,而我公司φ2500碳化塔冷却水管原来采用的均为铸铁管,外面再加上一层环氧树脂防腐,大大地影响了冷却水管的传热效果。因此,我公司决定选用传热效果较好、壁厚较薄的无缝不锈钢管作为冷却水管来提高碳化塔的生产能力。
 
  2、根据氨母液Ⅱ或清洗氨母液Ⅱ的成分、母液对不同金属材料的腐蚀情况及不同金属材料的传热效果,冷却水管的材质最好采用钛材,但钛材价格较贵,于是我公司决定采用不锈钢管,考虑到母液中Cl-对普通不锈钢材料的腐蚀,决定选用材质为00Cr17Ni14Mo2Ti(俗称316L)的奥氏体不锈钢管。
 
304不锈钢冷却水管
 
  3、不锈钢与铸铁冷却水管的比较
 
  3.1 冷却水管总投资
 
  碳化塔冷却水管采用铸铁管,铸铁管总重45t,总投资为26万元。碳化塔冷却水管采用不锈钢管,不锈钢管总重14t,总投资为42万元。碳化塔冷却水管采用不锈钢管比采用铸铁管增加投资16万元。
 
  3.2碳化塔日生产纯碱能力
 
  3.2.1生产1t纯碱所需清洗氨母液Ⅱ量(m3)E清洗氨Ⅱ=[1000×纯碱纯度(1+过滤损失+煅烧损失)]÷[(CNH3出碱液×TCl清洗氨Ⅱ÷TCl出碱液-CNH3清洗氨Ⅱ)×106÷40] (1)式中:纯碱纯度, 98.8%; 过滤损失1%;煅烧损失2%; TCl清洗氨Ⅱ106.4tt;TCl出碱液112.5tt;CNH3清洗氨Ⅱ,37.6tt;铸铁冷却水管碳化塔出碱液CNH382.8tt;不锈钢冷却水管碳化塔出碱液CNH388.8tt。
 
  3.2.2碳化塔日生产纯碱能力 C=24×V÷(E×τ) (2)式中:C—碳化塔生产纯碱能力,t/d; V—φ2500碳化塔最大有效容积,100m3;E—清洗氨母液Ⅱ当量,m3/t;母液停留时间2h
 
  3.2.3对于铸铁冷却水管碳化塔,根据(1)、(2)得:E1 =1000×0.988(1+0.01+0.02)÷ [(82.8×106.4÷112.5-37.6)×106÷40]=9.433m3/t,C1=24×100÷(9.433×2)=127t/d
 
  3.2.4对于不锈钢冷却水管碳化塔,根据(1)、(2)得:E2 =1000×0.988(1+0.01+0.02)÷[(88.8×106.4÷112.5-37.6)×106÷40]=83.279m/t C2 =24×100÷(8.279×2)=145t/d
 
  通过以上计算说明,碳化塔冷却水管由不锈钢管替代铸铁管后,清洗氨母液Ⅱ当量降低了1.154m3;碳化塔日生产纯碱能力提高了18t。
 
  4、改造后经济效益分析在实际生产中,我公司原使用的铸铁冷却水管碳化塔日产纯碱约为120t,而现使用的不锈钢冷却水管碳化塔日产纯碱达到135t。如果每台碳化塔扣除清洗时间、每年制碱时间为250天,纯碱、氯化铵每吨净利润为300元,则改造后每台碳化塔每年可增加净利润为:(135-120)×300×250÷10000=112.5万元总之,在碳化塔中用不锈钢冷却水管替代铸铁冷却水管,将会给企业带来可观的经济效益。
 
304不锈钢冷却水管
 
  6、结论及建议
 
  1)淡液蒸馏产生的淡液用于滤过净氨及重灰水合机,弥补了因纯碱扩建导致重碱车间软水设备能力不足的缺陷。
 
  2)开用淡液塔后,自来水消耗降低。由于用户对低盐纯碱需求加大,致使2002年全年自来水消耗超标,开淡液塔后,蒸出冷凝液中氨和二氧化碳后回收废淡液作为滤过净氨洗水,减少了自来水消耗,2003年比2002年减少软水消耗0.21m3/t碱。
 
  3)淡液塔出气单独冷却后直接去吸收塔,保证了淡液塔顶的负压状态,有助于提高淡液塔的能力。
 
  4)波纹管换热器温海水温度超过60℃,流量在50~60m3/h左在,直接排地沟太浪费,建议回收后送盐水,以缓解冬季温海水紧张状况。
 
  5)实践证明,钛波纹管换热器用于蒸馏出气冷却器具有其它换热器难以比拟的优点,换热效率高,抗垢和清垢能力强,阻力小,现蒸馏系统钛板换热器已陆续到了大修期,蒸馏钛板内漏严重,导致冷凝液盐分高,影响冷凝液质量,也影响了淡液塔目前的蒸量,建议将钛板逐步更换为波纹管换热器。
 
  6)由于淡液塔蒸量低,产生的淡液量少,不能满足滤过净氨和水合机的需要,钛板更新为波纹管后,可保证淡液塔全年满负荷运行。按目前630kt/a纯碱产量,产生冷凝液量46.72m3/h,若冷凝液全部进淡液塔蒸馏,将生成淡液40m3/h,基本满足需要,使补充软水量大为减少。
 
  7)其它效益开淡液塔后,减轻了蒸馏塔负荷,使得蒸馏塔能力可以适当提高,2003年蒸量比2002年提高12m3/h,因此增加纯碱产量1.935t/h,(16718.4t/a),纯碱利润按10元/t,年经济效益增加:16.7万元。当然,纯碱产量的提高除了与淡液塔的开用有关外,其它方面的工艺改进与设备改造同样促进了纯碱生产的优化及产量的提高。
 
  8)投资回收期该项目总投资为111.5万元,使用寿命按10年计,贷款利息按10%计,则设备折旧为12.265万元/a,不考虑产量增加带来的效益,总效益:65.52-12.265=53.255万元/a投资回收期:111.5/53.255=2.09年,即25个月可收回投资。
 
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