烧碱生产中出现的问题及应对措施

刘艳，李春钢，王奋斗

(陕西金泰氯碱化工有限公司，陕西 榆林 718199)

陕西金泰氯碱化工有限公司(以下简称“金泰氯碱”)是氯碱行业第一家实现全卤制碱的企业，现有2套烧碱生产装置：一线装置于2005年10月开车，二线装置于2013年12月开车。通过近几年的运行，生产过程中出现过一些问题，都已得到有效解决，为装置后续安全平稳生产提供了保障。现将出现的问题总结如下，希望对同行业有一定的借鉴作用。

1 储卤池内沉积大量杂质，有效容积急剧减小

1.1 问题描述

金泰氯碱采用全卤制碱，一、二线烧碱装置共有2个直径50 m、容积10 793 m3的储卤池，主要起储存卤水和缓冲生产的作用。正常运行时，盐井返出的卤水通过返卤总管分别进入1#、2#卤池，1#卤池只向一线一次盐水供应卤水，2#卤池只向二线一次盐水供应卤水。自2004年卤池建成投运以来，由于种种原因一直未清淤。但随着运行时间的延长，返卤夹带的的泥沙不断沉积，卤池有效容积不断减少。运行至2018年，2#卤池的有效容积已减小至33%。为增大卤池有效容积，2018年4月曾用挖掘机从2#卤池中清理出淤泥约1 000 m3，但挖出的盐泥较稀，堆放和运输困难，易造成环保事件，且挖掘机的臂长有限，只对卤池边缘进行了少量清理。运行至2019年6月，2#卤池的有效容积已降至总容积的20%，卤池空位急剧降低，盐井出现故障或大修停车，盐井泄压排水将无法平衡，对公司满负荷平稳生产构成威胁。

1.2 采取措施

针对上述问题，金泰氯碱前期做了大量调研和试验，包括与同行业交流。经过反复讨论，最终决定在不影响生产的前提下，将现有电解树脂塔再生废水送至白水池(淡盐水和一次水等的收集池)管线，将卤水池内抽出的盐泥反窜回一次盐水渣池，然后通过板框压滤机压滤后随盐泥一并外运处理。经过前期的周密准备，2019年9月20日，金泰氯碱成功将2#卤池的泥浆送入渣池，每天清淤量约100 m3，目前已腾出空位约1 000 m3，效果明显。待2#卤池清淤完成后，切换至1#卤池进行清淤。

2 二线氢处理水封槽溢流管线堵塞

2.1 问题描述

金泰氯碱二线烧碱装置于2013年底开车。运行2年后，发现二线氢气处理水封槽冷凝水溢流管水量越来越小。拆下管道，发现管道内壁沉积了大量的白色物质。为了查清原因，利用大修停车机会，分别打开一线和二线水封槽人孔，发现一线水封槽(运行15年从未打开)内无沉积物(见图1)；而二线只运行2年，水封槽底部沉积了大量的白色物质。经分析，主要为氢氧化钙(见图2)。

图2 二线氢气放空槽内部示意图Fig.2 The inside of second-line hydrogen vent tank

2.2 原因分析

两套装置工艺流程一样，且一线运行时间较长，二线运行时间短，为什么二线氢气水封槽内会出现白色沉积物呢？为此，技术人员进行了深入细致的分析。经过排查，发现造成上述问题的主要原因是两套装置工艺配管不同。一线氢处理水封槽放空图3所示：一线氢气处理进水封槽管线是从氢气总管上部引出，高度约500 mm，正常运行时，来自一线电解的湿氢气中冷凝下来的含碱冷凝液随氢气带入了洗涤塔。由图4二线氢处理水封槽放空示意图可以看出：二线氢气处理进水封槽管线是从氢气总管底部引出，来自二线电解的湿氢气中冷凝下来的含碱冷凝液直接进入了水封槽。

由于从电解槽出来的湿氢气中夹带部分碱雾，在输送过程中随水分冷凝下来，二线冷凝液直接流入了水封槽，再加上水封槽内补充的是一次水，水中的Ca2+与冷凝液中的碱反应生成Ca(OH)2，从而造成溢流管线结垢。氢处理水封槽内冷凝液含碱分析值如表1所示。

图3 一线氢处理水封槽放空示意图Fig.3 Diagram of emptying water seal tank for hydrogen handling in the first line

图4 二线氢处理水封槽放空示意图Fig.4 Diagram of emptying water seal tank for hydrogen handling in the second line

监测点氢处理水封槽内冷凝水含碱量/(g/L)洗涤塔出口循环水含碱量/(g/L)装置一线二线一线装置二线装置分析值00.120.060.03

由表1可知：由于一线氢气处理进水封槽管线是从氢气总管上部引出，冷凝液大部分带入氢气洗涤塔，所以一线氢气水封槽内的碱含量很少；而二线氢气处理进水封槽管线是从氢气总管底部引出，湿氢气中冷凝下来的含碱冷凝液直接进入了水封槽，所以其中碱含量较高。同理，可以看出一线洗涤塔出口循环水中碱含量明显低于二线洗涤塔。

2.3 采取措施

将二线氢气水封槽溢流管线阀门移至水封槽根部(见图5)，同时预制了1根DN50的溢流管线，当发现溢流管线水量减小时，短时间内关闭水封槽根部阀门，然后快速将预制好的管线更换上去，清理换下的结垢的管线，以备下次使用。同时利用每年大修停车机会，清理水封槽内部。

图5 二线氢处理水封槽溢流管线示意图Fig.5 Diagram of overflow pipeline of the water seal tank for hydrogen treatment in the second line

3 一线合成炉蒸汽总管放空消音器夹带水情况严重

3.1 问题描述

一线氯化氢合成炉正常运行时，产生的低压蒸汽主要用于加热工艺物料和冬季采暖。夏季由于产生的蒸汽无法完全利用，部分蒸汽放空，现场噪声较大。为消除蒸汽放空产生的噪声，从而改善现场环境，2015年在蒸汽放空管线上安装了1台消音器，投入运行后效果良好，但在蒸汽放空过程中，从消音器中排出的蒸汽带水量较大，夹带出的水落下后对周围的管道保温、仪表阀门、厂房墙面造成了不同程度的损坏和锈蚀。

二线氯化氢装置最初设计时就有消音器，2013年开车运行至今，蒸汽放空消音器出口从未出现带水情况。

3.2 原因分析

一线合成炉蒸汽总管放空示意图如图6所示。

图6 一线合成炉蒸汽总管放空示意图Fig.6 Diagram of emptying steam main of hydrogen chloride synthesis furnace in the first line

通过分析，从图6可以看出：一线消音器底部标高明显低于蒸汽出口总管标高，蒸汽放空时，消音器底部管线及消音器内部会有部分积水，这部分积水无法通过蒸汽总管带走，只能随放空蒸汽通过消音器出口带出。二线蒸汽总管在3楼，而消音器安装在4楼，蒸汽中冷凝下来的水全部通过蒸汽总管被带走，所以蒸汽放空时不夹带水。

二线合成炉蒸汽总管放空示意图如图7所示。

3.3 改进措施

将一线蒸汽放空消音器移至4楼(见图8)，使消音器底部高于蒸汽总管标高，彻底解决了消音器夹带水问题。

4 二次盐水加热器频繁堵塞

4.1 问题描述

一线二次盐水加热采用列管式换热器，二线采用板式换热器，一线装置开车至今，运行良好，从未出现过内部堵塞而影响盐水加热。二线装置开车至今，板式换热器频繁出现堵塞，每次清理后最长运行2个月，就出现堵塞现象，影响盐水通量和加热温度。每次只能采取打开板式换热器旁路来保证盐水通量。

图7 二线合成炉蒸汽总管放空示意图Fig.7 Diagram of emptying steam main of hydrogen chloride synthesis furnace in the second line

图8 一线合成炉蒸汽总管放空管线改进示意图Fig.8 Diagram of improved vent line of steam main of hydrogen chloride synthesis furnace in the first line

4.2 原因分析

解体二线二次盐水板式换热器检查，发现每次堵塞都是在板式换热器盐水进口处堆积了大量的白色片状物质，经分析主要为碳酸钙。在运行时，管道内壁生成一层薄垢，当盐水流量变化或遇到精盐水倒泵时，管壁上附着的垢层脱落，随盐水管道堆积在板式换热器进口处，造成通道减小，引起流量下降。

4.3 采取措施

在板式换热器进口管道上安装了过滤器，当盐水流量降低时，短时间内停止盐水泵，快速清理过滤器后恢复生产。增加过滤器后，目前运行良好。新建氯碱企业在考虑盐水加热器时，建议选用列管式加热器，虽然一次性投资较大，但列管式具有密封点少、泄漏率小、检修维护费用低等优点。

5 结语

烧碱生产过程中总会出现各类问题，只要技术人员提前预防，经常性深入现场，善于观察、分析总结，所有的问题都能得到及时、有效解决；同时，同行业之间应加强交流沟通，尤其是将各自发生的各类问题进行经常性交流，相互提供借鉴，避免相同、类似问题重复发生。