3万t/a片碱装置的运行总结

徐海川

（万华化学（烟台）氯碱热电有限公司，山东 烟台 264000）

万华化学（烟台）氯碱热电有限公司是建设有一期20万t/a烧碱装置的氯碱企业，为满足客户需求及丰富产品种类，配套建设3万t/a片碱装置。随着国内片碱工艺技术的发展趋向成熟，该公司采用国产以熔盐为加热介质的降膜浓缩片碱生产装置。自2015年4月20试运，6月正式生产，装置运行良好，产品质量稳定，现就该装置的运行状况及工艺操作经验作出总结。

1 装置概况

该装置以氯碱自产氢气为加热源，以熔盐为加热介质，实现了氢气的有效利用及片碱的连续生产。

1.1 工艺流程

将碱蒸发装置界区75℃、50%的热碱液采用单效降膜蒸发技术浓缩到62%，再采用单管式降膜管浓缩到97.5%后闪蒸至98.5%以上的产品，工艺过程中采用最终浓缩器的二次蒸汽作为预浓缩器的加热热源，不再使用生蒸汽，工艺流程示意图见图1。

1.2 操作条件

（1）熔盐炉出口温度：（420±10）℃;

（2）真空泵真空度：≥92 kPa；

（3）再分配器碱液出口温度：≥380℃；

（4）出料片碱浓度：≥98.5%。

1.3 装置特点

（1）工艺采用降膜法，提高了换热效率；

（2）以氢气为加热源，降低了生产成本；

（3）相较大锅熬碱，提高了生产效率，减少了频繁点火的安全隐患。

2 运行情况

自2015年4月试运，至2017年5月，因生产调度、配套设备及工艺操作等各种原因停车共计六十余次。片碱主要设备运行使用状况良好（见表1）。装置运行负荷在设计负荷80%～96%内生产，产品质量≥98.5%（一等品）。

表1 主要设备使用情况表

3 生产运行总结

3.1 工艺控制方面

3.1.1 熔盐系统

图1 片碱工艺流程图

熔盐系统作为片碱装置的加热介质具有高温易分解、低温易结晶的特点，针对熔盐系统，对其温度的控制尤为重要。熔盐的熔点为142.2℃，但为防止流动过程中在管道内受冷凝固，不但在开车阶段前要对熔盐管线进行蒸汽伴热，而且要求开车前熔盐储槽内熔盐温度≥180℃。停车过程中为保证熔盐在温度降至180℃前全部回流至熔盐储槽，不但要开启熔盐管线蒸汽伴热，且停熔盐泵后要及时打开降膜管上熔盐出口管道处的熔盐回气阀，防止熔盐系统憋压，影响熔盐回流。

3.1.2 碱系统

碱系统作为片碱装置生产中的主要工艺生产线，需要对其温度、流量、液位给予重视。

开车初期需做好碱管线的伴热工作，因熔融碱的熔点高达318.4℃，碱系统伴热一般应用电伴热或熔盐伴热（该厂使用电伴热系统）。

生产过程中要控制碱流量和与浓缩器液位的稳定。因为预浓缩器依靠最终浓缩器的二次蒸汽作为热源，升降生产负荷要慢，防止因碱流量骤降或突升引起二次蒸汽量的变化影响产品质量。

3.1.3 蔗糖系统

蔗糖作为片碱生产过程中氯酸盐的还原剂，是保护镍设备的重要添加剂，加入量有相应的要求。添加量过低，不能有效还原碱液中的氯酸盐，会造成降膜管的腐蚀，影响设备使用寿命。添加量过高，则会增加碱液粘稠度，一旦蔗糖在降膜管壁碳化粘结，会影响液膜分布，造成干管段干烧，引发降膜管的穿孔损伤。一般要求蔗糖添加量为理论添加量的2倍，该公司控制加糖量为理论添加量的3～5倍。

理论反应方程式：

3.2 设备保护方面

良好的设备是生产运行的基础，因而在生产过程中，要在满足工艺生产要求的同时，尽可能合理保护设备，延长设备使用寿命。

3.2.1 降膜管的保护

降膜管的保护在于两方面，一要防止镍材腐蚀，二要防止降膜管干烧。

（1）防止镍材的腐蚀。要定期分析原料碱中的氯酸盐含量，合理的调控加糖量；要定期分析产品碱中的镍含量，验证氯酸盐的还原效果。一般产品碱中如果镍含量〈5×10-6，则说明镍材基本未腐蚀；有条件应尽可能的提高镍含量分析频率，该公司镍含量分析频率约1次/月，近两次镍含量分别为1.53×10-6和 0.81×10-6。

（2）防止降膜管的干烧。a.控制加糖量，防止因蔗糖在降膜管壁碳化粘结，引发局部干管现象，故蔗糖加入量一般不大于理论加入量的5倍，最大不大于理论加入量的10倍。 该公司控制加入量一般为理论加入量的3～5倍。平时亦可通过片碱颜色进行观察，若蔗糖加入过量，片碱则会出现偏黄、黑色；b.控制进降膜管碱液最低流量，当进碱流量偏低时，降膜管布膜不完全，易在降膜管中下段形成干管，长时间干烧，则易导致降膜管中下段变形、泄露。因而进碱流量一般不低于设计值的50%；c.开停车初期，熔盐大循环升温过程中，要对降膜管通蒸汽保护，亦可避免降膜管的干烧。

3.2.2 熔盐炉的保护

熔盐炉作为整套装置的加热设备及压力容器，具有较高的危险性，加强熔盐炉的监护控制，不仅可增加设备使用寿命，更可降低生产中的安全隐患。

该公司利用自产氢气作为熔盐炉加热能源，在开停车过程中的置换、分析必不可少。系统停车时氢气管线系统用氮气密封，氮气置换过程必须检测氮中含氧，含氧量低于0.1%，方可密封。系统开车前氢气管线进行氢气置换，必须检测氢气纯度≥99%，方可开车点火。

开车初始，必须对熔盐炉进行小火空管预热，防止熔盐盘管温度骤然上升，由于突然增加的热应力导致熔盐盘管的破损；停车过程中，要保证熔盐盘管温度的缓慢降低（停止燃烧器后保持鼓风机开启，熔盐通过大循环逐步降温至260℃左右，再停熔盐泵进行熔盐的回流操作）。

3.3 职业健康及环境保护

针对片碱包装过程中存在碱尘现象，严重影响包装环境及操作人员的职业健康，该厂在依靠负压除尘系统的基础上，增加除尘管线冲洗水系统。通过增加小流量喷雾式冲洗水，增加负压除尘系统的除尘吸附效果，并定期对除尘管线进行冲洗，有效降低了包装过程中碱尘的扩散。除尘管线接入洗涤水，对碱尘进行吸收后收集至稀碱液储槽，一方面避免了碱尘的二次排放，另一方面增加了碱的回收利用率。

4 结论

（1）国产片碱熔盐法降膜生产装置无论在工艺系统，还是在设备应用方面都有了长足进步，具备了与国际大型片碱生产装置供应商竞争的实力，降低连续型片碱生产装置的建设成本。

（2）在片碱工艺控制方面，还有很多问题需要不断摸索，只有不断完善、优化片碱生产过程中的控制，才能增加片碱装置的使用寿命、降低生产成本。