(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木 816000)

蒸氨塔在氨堿法純堿生產中屬于關鍵設備，其運行能力決定生產負荷、氨耗等關鍵指標。蒸氨塔的主要作用就是將母液中的游離氨、結合銨通過加熱、加石灰乳蒸餾后使氨實現(xiàn)不斷循環(huán)，蒸餾出的氨氣混合氣換熱后進入吸氨系統(tǒng)。因帶有一定的流速，且蒸餾出的氣相與液相直接接觸，故氣相中很容易夾帶液相成分，夾帶越多容易造成液體在管道內積存，減少管道實際流通截面積，從而導致蒸氨塔壓力升高，負荷降低。同時會帶來氨氣冷凝液成分變化，廢淡液含鹽高無法用作堿車洗水，吸氨塔容易結疤堵塞等一系列問題。解決此問題最簡單有效的方法就是在蒸氨塔塔頂安裝除沫裝置，從源頭控制氣相夾帶問題。通過理論分析與實際效果驗證，鈦絲與PTFE絲混編的絲網(wǎng)除沫器基本能達到要求。

1 篩板蒸氨塔塔頂出氣帶液的原因

我公司采用的篩板蒸氨塔規(guī)格為φ3200×41605，設計壓力上腔-0.1 MPaG、中下腔0.1 MPaG，設計溫度上、中、下分別為100 ℃、130 ℃、145 ℃。主要工藝流程為：碳化工序來的冷母液經在蒸氨塔塔頂氨氣冷凝器與蒸氨塔出氣換熱后，從蒸氨塔塔頂進入，低壓蒸汽、壓縮機乏汽從塔底進入，塔中段預熱母液引入預灰桶與石灰乳反應將結合銨轉變成游離氨，返回蒸氨塔下段。

通過蒸汽加熱后液相中的游離氨、部分二氧化碳、水蒸汽等組成的氨氣混合氣從塔頂出來，出塔前因與液相直接接觸，且有一定的流速，難免會夾帶有液相。原設計上在出塔前有300 mm高度的聚丙烯鮑爾環(huán)填料，作為除沫裝置。但在實際運行過程中，鮑爾環(huán)在氣流的振動下出現(xiàn)分布不均，甚至出現(xiàn)裝鮑爾環(huán)填料的鈦絲網(wǎng)在縱橫交織點相互間磨斷，導致鮑爾環(huán)掉落，堵塞廢液泵入口。填料被吹到邊緣，中間無填料起到氣液分離作用，氣相夾帶液相嚴重。

2 絲網(wǎng)除沫器介紹

普通除沫網(wǎng)的工作原理是，當帶有液體顆粒的氣體以一定速度上升通過絲網(wǎng)時，由于霧沫上升的慣性作用，霧沫與絲網(wǎng)細絲相碰撞而被附著在細絲表面上。細絲表面上霧沫的擴散、霧沫的重力沉降，使霧沫形成較大的液滴并沿著細絲流至網(wǎng)絲的交接點處。細絲的可潤濕性、液體的表面張力及細絲的毛細管作用，使得液滴越來越大，當聚集的液滴大到其自身產生的重力超過氣體的上升力與液體表面張力的合力時，液滴就會脫離細絲而下落至容器底部。

普通絲網(wǎng)除沫器對氣體中霧沫顆粒的捕集效率達98%～99.8%，氣體通過絲網(wǎng)除沫器后基本上不含霧沫。但氣體通過除沫器的壓力降卻比較大，同時由于絲網(wǎng)上液體的聚集還存在單位截面通量降低的問題。普通絲網(wǎng)除沫器的工作原理如1圖。

圖1 普通絲網(wǎng)除沫器的工作原理

改進設計后除沫器的底部采用合理的“V”字型支撐，代替原來的扁鋼支撐筋板。氣相穿過“V”字形結構時，會在角鋼上部產生湍流擾動效應，使角鋼上部的局部壓力低于整體壓力。這個壓力差可以使除沫器上的液體，在沒有達到足夠破壞絲網(wǎng)表面張力的體積之前，就可以脫離絲網(wǎng)絲徑表面進入角鋼內。使絲網(wǎng)的持液能力大幅度提高，在同等條件下持液能力比普通絲網(wǎng)提高2～3倍。

進入角鋼的液體通過角鋼兩端在接近塔壁處排掉，這時液體已經因表面張力的作用聚集在一起，同時排液位置位于氣相進入除沫器前，該處氣速遠遠低于在除沫器中的氣速。因此可以有效的避免二次夾帶的產生。

3 除沫器特殊材質應用技術介紹

蒸氨塔中氯腐蝕、氨腐蝕嚴重，這是普通的不銹鋼材質難以適應，需要選用特殊材質。常用的兩種材質是鈦和PTFE。這兩種材質雖然抗腐蝕性能優(yōu)越，但是因為本身的特點都存在一定的問題。鑒于鈦材和PTFE絲網(wǎng)的應用局限，在考慮實際應用的條件后，采用了鈦材和PTFE混織絲網(wǎng)，解決了這兩種材質的應用局限。

3.1 鈦材絲網(wǎng)

鈦材有良好的抗腐蝕性能，能承受大部分稀酸和稀堿溶液的腐蝕，不適用與濃酸、濃堿、氫氟酸、干氯氣的工況。且鈦材的加工性能不好，絲網(wǎng)成型困難。即使成型后因為鈦材質剛性強的特點，絲網(wǎng)的應力很難消除，打卷情況嚴重。所以也很難實現(xiàn)規(guī)則的排列，因此做出的除沫網(wǎng)排列不規(guī)整，中間孔隙也不均勻，導致除沫效果低于普通金屬絲網(wǎng)。

3.2 PTFE絲網(wǎng)

PTFE具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、耐腐蝕性，是當今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一，除熔融堿金屬、三氟化氯、五氟化氯和液氟外，能耐其它一切化學藥品，廣泛應用于各種需要抗酸堿和有機溶劑的場合。PTFE穩(wěn)定耐溫可以達到250 ℃，這也保證該材料可以滿足大部分工業(yè)應用的要求。同時具備即親油也親水的特點，比金屬絲網(wǎng)適用的場合更加廣泛。

但PTFE硬度很低，制成的絲網(wǎng)很軟無法壓制波紋。因此應用該種材料制作絲網(wǎng)除沫器時，只能完全平鋪堆積到標準高度，這使得該種除沫器的壓降是金屬絲網(wǎng)除沫器的3～5倍，單位通過能力只有金屬絲網(wǎng)除沫器的50%。同時由于堆積數(shù)量過多，該種除沫器的價格接近甚至超過了鈦材的價格(PTFE的單價波動較大)。這兩個缺陷直接導致了這種材質應用局限。

3.3 鈦材和PTFE混織絲網(wǎng)

混編絲網(wǎng)一方面借助鈦材的金屬性能實現(xiàn)絲網(wǎng)波紋的壓制成型，在絲網(wǎng)除沫器的制作過程中有效地減少PTFE的用量。但由于混編后絲網(wǎng)的強度比鈦材有所下降，絲網(wǎng)的單位堆積密度會略高于鈦材10%～20%，導致混織絲網(wǎng)的壓降會略高于金屬絲網(wǎng)5%～10%。不過由于PTFE具有良好潤滑性能，除沫器的單位通過能力還會高于金屬絲網(wǎng)10%左右。

另一方面借助PTFE的潤滑性能改善鈦材剛性強、易斷的加工性能。從圖2中可以看出混編后的絲網(wǎng)形態(tài)明顯優(yōu)于鈦材絲網(wǎng)。這樣鋪裝出來的絲網(wǎng)除沫器非常規(guī)整，孔隙均勻，解決了因結構不均勻造成的除沫效率下降的問題。同時借助PTFE優(yōu)良的親水、親油、表面張力小的特性，提高了絲網(wǎng)對不同物系霧沫的捕捉能力，加速液體在絲網(wǎng)上的脫離，實現(xiàn)了增加通量，提高除沫效果的目的。

圖2 混編絲網(wǎng)

4 混編絲網(wǎng)應用效果

圖3為我公司使用的鈦絲與PTFE絲混編絲網(wǎng)除沫器安裝前照片，高度150 mm，絲網(wǎng)層數(shù)可根據(jù)阻力大小、除沫效果進行加減。

圖3 鈦絲與PTFE絲混編絲網(wǎng)除沫器

2019年7月我廠檢修期間，六臺蒸氨塔鮑爾環(huán)填料全部更換成絲網(wǎng)除沫器。更換前氣帶液現(xiàn)象嚴重，六臺蒸氨塔出氣連接大橫管中積液較多，DN100的冷凝液排出管道滿足不了排液要求，且此冷凝液經淡液系統(tǒng)蒸餾后廢淡液中Cl高達0.1～0.3 tt，無法正常用于堿車洗水。另外，由于出氣大橫管中積液，造成DN1600的管道通氣不暢，蒸氨塔壓力高，單塔蒸量達不到設計值，使生產負荷受限。更換完成后，截至目前使用情況良好，廢淡液Cl 0.06 tt以下，蒸氨塔蒸量達到設計值180 m3/h以上，基本維持在195 m3/h。目前尚未出現(xiàn)任何問題，后續(xù)將繼續(xù)跟蹤除沫器的機械性能使用壽命。