蒸发片碱生产中关键设备的使用

樊宝宝，杨 霞

（内蒙古亿利化学工业有限公司，内蒙古 鄂尔多斯014300）

内蒙古亿利化学工业有限公司蒸发片碱装置是引进意大利SET 公司的工艺和设备，生产50%液碱和99%片碱，设计产能为液碱36 万t/a，片碱10 万t/a。装置于2007 年投产。

1 蒸发片碱工艺流程简述

从电解装置送来的32%离子膜碱进入32%碱缓冲槽，用泵送入Ⅲ效降膜蒸发器，经蒸发提浓后的36%碱用泵分别送至4#碱预热器和3#碱预热器，预热后进入Ⅱ效降膜蒸发器。经蒸发提浓后的42%碱用泵分别送至1#碱预热器和2#碱预热器，预热后进入Ⅰ效降膜蒸发器。经蒸发提浓后的50%碱用泵分别送至1#碱预热器和42%碱换热，送至4#碱预热器与36%碱换热后，一部分经成品碱冷却器冷却后送往液体罐区出售；一部分直接进入Ⅱ效降膜浓缩器。经Ⅱ效浓缩后的62%碱用泵送入Ⅰ效降膜浓缩器，产出的99%熔融碱经碱分配器分配后，分别进入3 台片碱机，冷却成片后进入片碱料仓，通过包装机包装后，经码垛机自动码垛后入库。

2 关键设备

2.1 降膜蒸发器

降膜蒸发器是蒸发片碱生产中的关键设备之一，主要由降膜管、分布器、分离器等部分组成。

分布器的主要作用是使碱液在降膜管内均匀成膜，以改善换热效果。分布器材质为低碳镍，能耐高温强碱腐蚀。每台蒸发器上有二百多个分布器，与降膜管数匹配。安装时要求分布器齐平，上下偏差不超过1 mm，且分布器下端与降膜管管口无间隙，防止造成碱液成膜不均匀，影响蒸发效率。

每台降膜蒸发器有与分布器数量相匹配的降膜管，降膜管也采用耐高温强碱的镍材。管壁厚度1.5～2.0 mm，在满足强度要求的前提下，管壁越薄，换热效果越好，蒸发效率越高。降膜管与蒸发器管板间的连接采用胀接加强度焊。碱液在降膜管内依靠自身重力和气体拖带作用自上而下成膜状流动，到达降膜管下端时，浓度达到工艺要求后进入分离器。进降膜管的碱液流量不能太大或太小，流量太大造成碱液不好成膜或成膜太厚，蒸发效果差，最终达不到工艺要求的浓度；流量太小则会造成降膜管“干壁”，使其发生弯曲变形，最终造成降膜管损坏。因此，一定要控制好进降膜管的碱液流量，不能低于工艺要求的最低流量。另外，降膜蒸发器在安装时，必须保证垂直度，防止碱液在降膜管内发生偏流，造成碱液不能均匀成膜，从而损坏降膜管。

分离器是一个圆柱形容器，采用镍材制造。依靠法兰和蒸发器连接，主要提供气液分离空间，因此体积较大。分离器内碱液液位控制不能太高或太低。液位太高，会增加液柱静压头，引起沸点升高，使有效温差减少，造成蒸发量减小，导致生产强度降低；液位太低，蒸发和闪蒸剧烈，易造成跑碱，不但污染冷凝液，也会造成碱损失。为了尽可能降低碱损失，避免冷凝液含碱超标，在分离器内设计安装了捕沫器，主要作用是将二次蒸汽中夹带的碱沫过滤下来，达到净化二次汽的目的。生产中最常用的捕沫器形式为镍丝网捕沫器，其过滤效率能达到99%以上[1]。

2.2 片碱机

片碱机是片碱生产中的关键设备，主要包括转鼓、刮刀和碱浸槽3 部分。

转鼓表面材质是低碳镍，镍不耐硫的腐蚀，使用中应避免含硫高的物质如润滑油、润滑脂、油漆等接触转鼓表面，对检修时接触到的含硫物质，检修后应用丙酮擦干净。转鼓转速与进料量有关，在同样进料量情况下，尽量在低速下操作，这样可以降低对刮刀的磨损。片碱机转鼓内冷却水水温低，熔融碱在转鼓表面附着力小，容易刮下，能延长刮刀的使用寿命，且碱尘较小。转鼓冷却水温不能太高，水温太高冷却效果差，对刮刀磨损严重，且产生的碱尘较大，容易使包装系统堵塞，影响片碱正常生产。转鼓内共有30 个冷却水喷头，材质为不锈钢316L，为防止喷头堵塞，冷却水使用纯水。为了保证冷却效果，必须保证喷头冷却水的水量和水压。转鼓表面开有矩形槽，目的是增加换热面积，改善冷却效果。由于粘附在转鼓表面的高温碱与喷淋在转鼓内表面的冷却水换热后降温、结晶、固化附着在转鼓表面上的碱膜会鼓起，碱片和转鼓表面就产生空气层，降低了传热系数。在转鼓表面开槽后，当转鼓表面的碱片被刮下，槽中仍有结晶碱，转鼓旋转后，粘附在转鼓表面的碱和槽内的结晶碱粘结在一起，使碱片难以鼓起，消除了空气层，提高了冷却效果。

浸槽材质采用低碳镍，用来接收高温熔融碱。侧上方有溢流管，主要用来保持浸槽液位和停车时清理浸槽废碱，通过手摇式控制机构实现升降。浸槽在使用过程中，会由于各种原因产生变形，当出现变形时，要适当调整浸槽高度，并及时校正，避免浸槽与转鼓摩擦，造成转鼓损伤。

片碱机使用的刮刀材质为铜合金，每台片碱机上有6 片主刮刀。主刮刀调节采用螺杆式调节，刮刀调节到位后，用锁母定位，防止退刀。刮刀安装时要在一条平行线上，当刮刀磨损到一定程度时，要及时更换。否则，刮刀刀架会划伤转鼓表面，影响转鼓的正常使用。另外，刀片硬度一般控制在HB=5 左右，太软容易磨损变形，太硬易对转鼓造成损伤。

2.3 熔盐炉

熔盐炉是片碱生产中的关键设备，用来加热熔盐，实现熔盐的升温降温。熔盐炉一般都是盘管式，熔盐在盘管内流动，管外热源加热。该厂使用的是立式圆筒形盘管熔盐炉，主要由炉体、燃烧器2 部分组成。

熔盐炉炉体由加热盘管和壳体组成。加热盘管是由直径相同的密集钢管沿炉身盘卷而成，进出口通过联箱汇集成一个管口进出。为了充分吸收热量，加热盘管又分为辐射段和对流段，以管程密布做隔墙，控制高温烟气的流动方向。燃烧器置于炉底中心，火焰由下而上与下部盘管换热后，燃烧产生的高温烟气由下而上进入对流段换热后，从炉顶烟道排出。熔盐由炉顶进口联箱进入炉内，在炉内吸收热量后由炉底出口联箱排出。壳体以钢质支架做为支撑骨架，内侧采用耐火砖做为砌体，中间填充耐火纤维。

炉体上部设有2 个防爆门，防止炉内超压造成炉体损坏。炉体中下部各设一个观察口，用来观察火焰燃烧情况，便于及时调整助燃气和燃烧气流量，确保燃料充分燃烧。燃烧器采用自动点火装置，并有在线火焰监测，在生产过程中如火焰监测器未监测到火焰，会自动灭炉，以保护熔盐炉不受损伤。辐射段加热管使用的是翅片管，以增强换热效果。熔盐炉在使用中，要求炉内压力为微负压，防止高温烟气外泄，增加热损失及降低对耐火材料寿命的影响。

熔盐在熔盐炉内升温时，要严格遵守升温规定，按照梯度升温进行操作。每小时升温速度不能超过30 ℃/h，避免温度骤升骤降，损坏加热盘管。点炉时，先要对炉内进行3 min 的空气吹扫，目的是对炉内残留的可燃气体进行置换，防止在点火时发生爆炸。另外，熔盐炉底部四周设有灭火蒸汽管，一旦炉内发生爆炸或异常燃烧情况时，立即打开蒸汽阀门进行紧急灭火，防止发生危险。

3 结语

以上设备是蒸发片碱生产中使用的关键设备，其使用与维护情况直接影响着生产能否正常进行。只有了解和掌握了设备的结构、各部件的作用及正确的使用方法，才能延长设备的使用寿命，提高系统运行的稳定性。但设备的稳定运行是一个长期摸索的过程，只有通过不断的改进，才能发挥其最大效能，为实现生产系统的“安、稳、长、满、优”运行打下坚实的基础。

［1］程殿彬，陈伯森，施孝奎.离子膜法制碱生产技术.北京：化学工业出版社，1998.