影响氢氧化钾片碱生产的关键因素及注意事项

杨得红

（青海盐湖工业化工公司氯碱厂，青海 格尔木 816000）

1 保持片碱稳定生产的意义

目前，氢氧化钾片碱生产工艺，较普遍地采用降膜蒸发工艺，氢氧化钾溶液在进入降膜蒸发器及降膜浓缩器的降膜管中，沿加热管内壁形成均匀的液膜并依靠重力下降受热蒸发。降膜蒸发器的加热管外采用来自外管网的0.9 MPa的低压蒸汽以及降膜浓缩器产生的二次蒸汽加热，降膜浓缩器的加热管外采用熔盐加热，通过间接传热，以及真空负压技术，逐步提高氢氧化钾溶液温度从而达到沸腾，溶液中的水分部分蒸发，并最终得到熔融的90%～95%氢氧化钾，后经片碱机转鼓冷却刮片，进入成品包装。

碱液蒸发是个典型的传热过程，此过程可由以下传热方程式表示。

式中：Q—传热速率，W；K—传热系数，w/（m2·℃）;F—传热面积，m2；△t—传热温度，℃。

在氢氧化钾片碱的实际生产中，却因设备热应力、熔融碱的强氧化腐蚀、碱液冷却固化等一系列问题造成生产的被动局面，因此氢氧化钾片碱生产要求长周期稳定运行，每一次的开停车，空气都会进入系统，更难免使设备表面的氧化镍层脱落，使其下层出现新的表面腐蚀。因此应尽可能减少停车次数，防止因开停车频繁加剧设备的腐蚀，缩短设备的使用寿命。

在片碱生产过程中，有来自公用工程的低压蒸气、天然气、氮气、循环水、冷却纯水、生产水以及工厂风（压缩空气）、仪表气等外界工艺条件，任何一项的断流，甚至不稳定都会导致片碱系统的生产停车，而其系统自身的工艺操作故障、设备运行故障、仪表控制故障、电气运行故障等，有时也会成为系统停车的关键因素。

2 片碱生产中的注意事项

2.1 保证最低生产运行负荷

为保证氢氧化钾溶液能在降膜蒸发器换热管内能形成均匀的液膜，防止因液膜断裂形成干壁区造成对列管热应力腐蚀，要求最低负荷不低于设计负荷的30%，正常生产时要求在60%～100%额定产量范围内投料生产；开车投料期间不宜投料太多，以防止因开始投料过多，碱液在列管内不能成膜或膜太厚，碱液内水分不完全蒸发，浓缩过程不能很好进行，在此阶段，流量过大或过小都会腐蚀镍材，损坏设备，增加片碱中的镍含量。

2.2 设备预热及蒸汽吹扫

片碱生产开车前期的设备管道预热尤为重要，浓缩降膜蒸发器、浓缩分离器、95%碱罐及碱分配器都有低压蒸汽伴管或电伴热等预热设施，熔盐管道用蒸汽伴管预热、熔融碱管道用电伴热进行预热。要求在开车前8 h提前进行设备及管道的预热处理，以减少或消除在投料时的设备及管道的急剧热应力变化。在开车前应用蒸汽吹扫系统，一方面吹扫设备及管道内残留固碱及杂物，确保开车投料时管道的流畅，还可预热设备和置换系统内空气，减少系统内的氧含量，降低投料初期对镍设备的氧化腐蚀。在停车时，用蒸汽进行吹扫，可阻止投料后空气进入系统，对尚处于高温的设备产生氧化腐蚀，又可对设备有效降温。

2.3 熔盐系统

熔盐是片碱生产过程中的主要热交换介质，通过熔盐燃烧炉进行加热。在生产过程中，要控制燃气与空气风量配比合适，炉内负压正常，控制为-20～-30 Pa，炉膛内压力过大、过小，都容易导致燃气熄火，造成片碱质量不合格甚至系统停车。在熔盐升温过程中，要控制升温速率，以减少管道的热应力剧烈变化，要求升温速率控制为30℃/h左右，应根据生产实际，控制熔盐温度为380～400℃，以确保生产片碱的正常热量。熔盐温度过低，会造成片碱浓度不达标，过高，不仅造成热量浪费，消耗上升，而且易造成熔盐在高温时（超过420℃）的分解，影响熔盐质量。长期停车后，还应注意熔盐保温，以防因温度下降，造成熔盐结晶，应用蒸汽预热保温，确保熔盐保持熔化状态。

2.4 真空及浓缩闪蒸系统

片碱生产一般选用多效提浓的过程，碱液蒸发分离器与真空系统连接，采用真空负压的形式可有效降低碱液的沸点，减少热量消耗，提高碱液中水分的蒸发效率，正常情况下，系统负压控制在-0.06～-0.09 MPa范围内。另外，在碱浓缩生产片碱过程中，还选用闪蒸器蒸发系统，进一步对熔融碱进行闪蒸提浓，碱液通过闪蒸器换热管进一步换热升温，在闪蒸器内真空负压的作用下进一步蒸发水分，提高浓度。在闪蒸系统开启时，要求闪蒸系统的负压为20 kPa左右，以确保碱液在闪蒸系统的流通和提浓。

2.5 氮封和糖液的防腐措施

碱液浓缩系统氮封的作用，是隔绝空气，防止空气中的氧气进入高温碱系统，造成对镍设备的氧化腐蚀。碱液系统的氮封应在设备预热之前开启，以确保在设备受热之前，氮气尽可能地充满系统，空气尽可能地被置换干净，在正常生产时，要确保氮气的压力，保持氮封的长期作用。熔盐系统氮封的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气进入高温熔盐系统，造成熔盐组分氧化分解变质。糖液加入碱液系统，是为了和碱液中的氯酸盐反应，降低碱液中的氯酸盐含量，以防在碱液高温浓缩的过程中，氯酸盐发生分解反应生成氧，对高温镍设备氧化腐蚀。通常是在56%碱液进入浓缩蒸发器之前加入糖液和碱液混合，糖液的加入量为理论量的6～8倍，依据分析碱液中的氯酸盐含量，调整糖液的加入量，糖液量过多或过少均会影响片碱的质量，加入量过少，未中和的氯酸盐分解会腐蚀镍设备，片碱颜色会发绿；加入量过多，不仅片碱颜色容易发黑，影响质量。过多的糖也会在高温碱的作用下脱水形成黑色碳化物，这种碳化物会积聚，堵塞碱液管道，使碱液流通受阻。

2.6 熔融碱冷却成片过程

经过浓缩的高温熔融碱依靠重力经管道流入片碱机弧形锅，到达一定液面后，粘在片碱机转鼓上，转鼓内有循环冷却水喷头，热碱在转鼓上立即受冷后结晶，通过片碱机另一侧的刮刀刮成厚度为0.8～1.2 mm的片碱。在开车投料之前，调整刮刀与转鼓的间隙，要求为0.2 mm左右；检查循环冷却水的流通情况，视生产负荷和片碱成片情况，调整循环水的流量。循环水流量过小，转鼓不能及时降温，会在转鼓上形成熔融碱，此时，应立即开大循环水量或者摇下弧形锅，待转鼓冷却，转鼓上的熔融碱结晶后，用刮刀刮下，再慢慢调小水量或摇上弧形锅，以防因熔融碱刮下后，再结晶堵塞片碱输送及包装系统；循环水流量过大，会使熔融碱在刚接触转鼓时就立即被冷却结晶，在转鼓上形成大片碱块，此时，应逐渐关小循环水量，以防大片碱块进入片碱输送及包装系统形成“架桥”现象，堵塞片碱输送和包装通道。另外，应及时注意片碱机刮刀的使用情况，如果刮刀磨损严重，将影响片碱成片和生产能力，应及时更换。