磷酸三钠在石墨合成炉夹套纯水pH 值调整中的应用

2021-04-13孔凡锐

中国氯碱 2021年2期

关键词：钠溶液夹套纯水

孔凡锐

（德州实华化工有限公司，山东德州253000）

氯氢合成的石墨合成炉灯头处氯气、氢气燃烧火焰中心温度达2 500 ℃，氯化氢气体温度2 000 ℃，为冷却氯化氢气体合成炉，蒸汽段采用高耐腐蚀性及高导热性的石墨材料，石墨筒体与钢制夹套之间用纯水换热，副产0.25 MPa 的蒸汽。

实际运行中夹套内热水显酸性，造成管道、夹套腐蚀穿孔，被动停炉检修，现经过调研查阅资料，提出用磷酸三钠调整水质的方案。

1 合成炉蒸汽段运行现状

向合成炉夹套补充的纯水由夹套底部进入，进口补水自控阀与蒸汽闪蒸罐内水液位联锁动作，液位低时自动补水。夹套内石墨筒体采用“块孔式石墨块”增加了换热面积和换热系数[1]，水汽经顶部闪蒸罐汽水分离后，热水循环回流至夹套内。单台炉满负荷时氢气进炉流量为2 000 m3/h，蒸汽产量为3.5 t/h，进夹套的纯水pH 值为6.8～7.5，偏弱碱性。

由于纯水未经除氧和除二氧化碳工艺[2]，造成夹套内热水显酸性，试纸测试及化验排污水pH 值为5.0～6.0，高温、高流量的蒸汽冲刷导致夹套铁皮、蒸汽热水管道、闪蒸罐内壁严重腐蚀、穿孔，夹套内壁出现麻坑状点腐蚀，石墨筒体外壁的改性浸渍树脂全部脱落，底部排污水显示为铁红色，夹带着树脂粉末。红色铁锈污泥沉积在夹套底部，淤积堵塞排污管、石墨筒体换热孔影响传热效果[3]。

夹套内热水沸腾，造成大量金属离子碳酸盐生成，水质变硬，沉积在夹套底部。夹套与汽水分离闪蒸罐连接的DN300 管道流速快[4]、冲击力大，90°弯头处原来为6.0 mm 的壁厚，后改为壁厚8.0 mm 的弯头，但依然很快腐蚀泄漏，造成生产上很被动。

2 造成腐蚀的因素分析

进炉纯水中有一定量的游离CO2及O2，含有碳酸化合物CO和HCO离子，水沸腾后会分解放出CO2。游离的CO2腐蚀性受温度影响较大，水温高时碳酸的电离度增大加剧腐蚀。

腐蚀速度取决于温度、CO2和O2的浓度，腐蚀产生物是Fe3O4与FeO 及含水氧化物的生成物，当O2与CO2同时存在时会加速腐蚀，CO2使水呈微酸性破坏管路保护膜，随着O2含量增加，管道呈溃疡状腐蚀，排污水显示砖红色、铁含量大。

3 加磷酸三钠溶液的可行性

磷酸三钠是一种性价比很高的锅炉软水剂[5]，为强碱弱酸盐，有较高的溶解度，通过水解反应而呈现弱碱性，配置1%的水溶液测试pH 值为11.5～12.1。

磷酸三钠能与水中容易结成水垢的可溶性钙盐、镁盐等起作用，生成不溶性的磷酸钙Ca3（PO4）2、磷酸镁Mg3（PO4）2等沉淀物悬浮于水中，松软脱落形成水渣且没有粘性，有利于水渣随排污水排除，减缓夹套底部的淤积。

4 添加磷酸三钠的加药方案

（1）配置方案

加1 kg 磷酸三钠至溶液配制罐（容积1 m3），配制成1 g/L 的稀溶液，通过计量隔膜泵打入纯水泵进口，计量泵量程为10 L/h，磷酸三钠溶液随纯水进入夹套，配制罐液位低到30%液位时及时配制标液。溶液溶度及加入量要依据夹套水质情况和计量泵量程做出调整。

班长负责溶液的配制和计量泵运行的常规检查，配置时带好橡胶手套，防护眼镜，防止灼伤皮肤和眼睛。

（2）合成炉排污

夹套底部有两个不同方向的DN25 球阀排污口，闪蒸罐底部一个DN50 的截止阀排污，各排污口串联最终流到一楼地沟。排污时缓慢打开阀门，每班排污两次，一次5 min，排污时观察水质情况，若水较清可关闭阀门，较浑浊则适当增加排污次数和排污时间，排污时随时与主控工联系，密切关注夹套和闪蒸罐液位。冬天排污可小流量长流水。

（3）检测指标

化验分析泵进口纯水、夹套排污水的pH 值，监测指标范围为进炉水8.0～9.5，排污水为7.0～9.5，每班化验一次。夹套底部排污水由班长负责取样，同时利用pH 试纸测试水的酸碱性，便于做出及时调整。