純堿產(chǎn)品質(zhì)量在生產(chǎn)過程中的管控

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(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇 淮安 223200)

產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)生存之本。在純堿生產(chǎn)過程中，由于管道、設(shè)備的腐蝕，檢修過程中焊渣等異物導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量事故，極為損害企業(yè)品牌形象；進(jìn)而導(dǎo)致失去客戶信任，失去市場份額。目前國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)形勢嚴(yán)峻，純堿作為基礎(chǔ)化工原料，因產(chǎn)能過剩，質(zhì)量壓力也越來越大，如何提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足高端客戶需求顯得尤為重要?；窗矇A廠自建廠投產(chǎn)以來就高度重視產(chǎn)品質(zhì)量，針對客戶特定要求，不斷推進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的個(gè)性化，堅(jiān)持推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，消化吸收新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，嚴(yán)格產(chǎn)品質(zhì)量控制，提升生產(chǎn)過程質(zhì)量管控能力，從而逐步贏得了市場的認(rèn)可。

1 工藝過程管控

“色堿”或“紅堿”的產(chǎn)生是因?yàn)榧儔A中的鐵雜質(zhì)超標(biāo), 鐵含量則來自設(shè)備的腐蝕；控制和減少設(shè)備的腐蝕程度是該關(guān)鍵控制點(diǎn)的主要任務(wù)?；窗矇A廠的控制措施主要有以下幾方面。

1.1 減少系統(tǒng)中的氧含量

純堿生產(chǎn)過程中的液體介質(zhì)都是強(qiáng)電解質(zhì), 而氣相介質(zhì)中又都含有一定量的氧氣。含有氧的中、下段氣進(jìn)入碳化塔內(nèi), 在劇烈的氣液接觸過程中, 必然會(huì)有一定量的氧溶解在自上而下的氨鹽水或中和水中,成為去極化劑,鐵與溶解在氨鹽水中的氧氣形成腐蝕電池。鐵的電極電位總是比氧的電極電位低，所以在鐵氧腐蝕電池中，鐵是陽極，遭到腐蝕，反應(yīng)式如下：

Fe→Fe2++2e

氧為陰極，進(jìn)行還原，反應(yīng)式如下：

O2+2H2O+4e→4OH-

氧氣含量愈高，愈促進(jìn)和加劇鑄鐵的腐蝕。可見, 減少中、下段氣中的氧含量對控制產(chǎn)品中的鐵分意義至關(guān)重要。

在生產(chǎn)管理過程中，淮安堿廠在控制氣體濃度方面，要求爐氣濃度≥90%，窯氣濃度≥40%，在保證爐氣、窯氣負(fù)壓的同時(shí)，盡可能降低含氧量。傳統(tǒng)二氧化碳分析為人工取樣通過奧氏氣體分析儀進(jìn)行檢測，一方面增加了化驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面無法達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控，分析數(shù)據(jù)存在滯后等問題。淮安堿廠分別在爐氣、窯氣總管以及中段氣和下段氣總管安裝二氧化碳在線分析儀，在降低人員成本的同時(shí)降低了化驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，二氧化碳濃度實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，有效的保證了實(shí)時(shí)監(jiān)控爐氣、窯氣二氧化碳濃度變化，對出現(xiàn)的問題能夠及時(shí)作出判斷并解決。

1.2 嚴(yán)格控制碳化操作

清洗塔的操作對產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。如果清洗不徹底, 就會(huì)影響到下一輪制堿操作, 隨著制堿時(shí)間的增加,塔內(nèi)結(jié)疤越來越厚, 氣液通道越來越小, 塔內(nèi)液面波動(dòng)也愈加劇烈, 從而造成塔壁上的硫膜大量脫落, 進(jìn)入半成品堿液。如果清洗過度, 就會(huì)使塔的內(nèi)壁過早地暴露在介質(zhì)當(dāng)中, 使塔的腐蝕程度增加, 大量的鐵離子進(jìn)入溶液中, 最終進(jìn)入產(chǎn)品而出現(xiàn)紅堿。所以清洗塔應(yīng)保證清洗達(dá)到最佳狀況,嚴(yán)格控制好清洗塔的進(jìn)氣量、液位。在換塔過程中溫度、液位、壓力波動(dòng)較大，也會(huì)造成“色堿”的產(chǎn)生，合理分配清洗塔清洗時(shí)間穩(wěn)定換塔操作以及日常規(guī)范操作，是控制產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。

目前，淮安堿廠碳化6塔一組，清洗時(shí)間約16 h。在清洗過程中，控制清洗塔塔壓0.28 MPa左右，中和水CO2濃度控制55～70 tt；同時(shí)，淮安堿廠在停產(chǎn)前合理安排清洗，確保每個(gè)塔都保留堿疤，降低開車初期堿液鐵含量。堿廠采用母液壓塔工藝，其主要優(yōu)勢為液體腐蝕性低，接近飽和溶液，溶解損失小等。相對于傳統(tǒng)的中和水壓塔工藝，碳化塔在開車過程中，不存在堵塔現(xiàn)象，而且鐵含量相對較低。

1.3 氨鹽水中添加硫化物

在吸氨和碳化系統(tǒng)，塔體、儲(chǔ)罐和管道被溶液腐蝕，液體中含有Fe2+、Fe3+，在制堿塔內(nèi)部分Fe3+會(huì)以Fe(OH)3沉淀出來，混在NaHCO3結(jié)晶中，成為“紅堿”。為防止出紅堿，淮安堿廠在蒸吸崗位設(shè)硫化鈉池，用精鹽水將Na2S溶解，經(jīng)氨鹽水泵送至氨鹽水儲(chǔ)桶。氨鹽水中的S2-與Fe2+作用生成FeS，在鐵制設(shè)備或管道的表面形成硫化亞鐵的堅(jiān)固薄膜, 即通常所說的硫膜, 它具有保護(hù)層的作用, 能耐氨鹽水及中和水對設(shè)備的腐蝕。

在硫化鈉的選擇上淮安堿廠采用低鐵片狀硫化鈉，其中鐵含量為0.015%。在日常生產(chǎn)中保證氨鹽水中含S2-濃度在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，約0.004～0.05 tt，純堿成品鐵分可穩(wěn)定控制≤0.0015%。

2 設(shè)備檢修過程管理

成品中出現(xiàn)焊渣、零配件等異物，是因?yàn)樵谠O(shè)備檢修過程中可能有一些焊渣等異物不慎掉到系統(tǒng)中去，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量事故發(fā)生?；窗矇A廠采取的控制措施是以下兩方面。

2.1 規(guī)范檢修、置換過程

在純堿生產(chǎn)過程中，淮安堿廠進(jìn)一步加強(qiáng)與產(chǎn)品質(zhì)量直接接觸的設(shè)備檢修過程管理，對檢修部位有效隔離，須將上下設(shè)備脫開，嚴(yán)禁出現(xiàn)檢修垃圾進(jìn)入設(shè)備，延長隔離時(shí)間；檢修人員檢修完畢，須將設(shè)備中的檢修垃圾清理干凈并待車間管理人員檢查確認(rèn)后才可交付設(shè)備。

2.2 加強(qiáng)巡檢、建立臺(tái)賬

生產(chǎn)車間管理人員加強(qiáng)對產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控，并對與產(chǎn)品質(zhì)量直接接觸的設(shè)備進(jìn)行巡檢，形成常態(tài)化機(jī)制，在生產(chǎn)特殊品種堿時(shí)，相關(guān)崗位需溝通交流，并形成記錄；設(shè)備所在車間建立健全設(shè)備檢修臺(tái)賬，管理人員須在相關(guān)臺(tái)賬記錄清楚。

3 技術(shù)改造，提高產(chǎn)品質(zhì)量

3.1 塔體、儲(chǔ)罐和管道采用新型防腐蝕材料

淮安堿廠1#～5#碳化塔頂圈為空圈，材質(zhì)為鑄鐵，如果遇到冒塔現(xiàn)象，液位上下劇烈波動(dòng)從而易產(chǎn)生“色堿”。新增6#碳化塔頂部三圈采用玻璃鋼材質(zhì)，塔頂氣液分離段改為空圈，不僅能有效防止塔頂結(jié)疤，解除塔頂氣流阻礙，有效改善冒塔問題，還能減輕碳化塔內(nèi)腐蝕，降低產(chǎn)品鐵含量，提高產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量，同時(shí)可延長碳化塔使用壽命，該碳化塔已取得實(shí)用新型專利(專利號：201220640217.5)，成為淮安堿廠核心技術(shù)之一。玻璃鋼材質(zhì)在新增的B#成品氨鹽水桶也得到了應(yīng)用。淡(半)氨鹽水、氨鹽水、中和水、碳化取出液管線以及蒸餾塔出氣、碳化尾氣管線等均使用增強(qiáng)尼龍或鋼襯尼龍材質(zhì)，用來代替鑄鐵管或碳鋼管[2]。該管道具有強(qiáng)度高、耐磨性、耐腐蝕性好、使用壽命長等特點(diǎn)，大大降低了因管道腐蝕導(dǎo)致 “色堿”的產(chǎn)生。

3.2 重灰增加直線震動(dòng)篩

原在倉儲(chǔ)未安裝篩分設(shè)備，當(dāng)生產(chǎn)波動(dòng)或煅燒檢修，難免會(huì)有雜物或大堿塊進(jìn)入系統(tǒng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。特別是與產(chǎn)品直接接觸的設(shè)備檢修時(shí)，焊縫隨著生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間的延長，可能會(huì)存在部分焊絲、焊渣脫落。由于淮安堿廠重質(zhì)純堿主要用于汽車玻璃等高端制造業(yè)，而焊渣的成分主要是鎳，含鎳較多的異物混入到產(chǎn)品中會(huì)導(dǎo)致汽車玻璃意外突然自爆，造成重大的安全隱患。

圖1 直線震動(dòng)篩

由于焊渣沒有磁性，除鐵器無法吸附，淮安堿廠經(jīng)過考察交流，在重灰進(jìn)料倉前加裝直線震動(dòng)篩。該設(shè)備采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在激振力和物料重力的作用下，物料在篩面被拋起，跳躍式向前作直線運(yùn)行，達(dá)到對物料進(jìn)行篩選和分級的目的。保證了包裝前全部過篩，產(chǎn)品異物問題得到了有效解決，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高。

3.3 精鹽水二次澄清技術(shù)應(yīng)用

2015年，根據(jù)市場需求生產(chǎn)低鈣(小于40 ppm)輕質(zhì)純堿?；窗矇A廠使用的原料精制鹵水由制鹽一公司提供，其中鈣含量指標(biāo)波動(dòng)較大。在生產(chǎn)時(shí)，雖經(jīng)制鹽一公司精心調(diào)節(jié)，成品中鈣含量有時(shí)還是無法滿足個(gè)別客戶要求。為了穩(wěn)定控制精鹽水鈣含量，將精鹽水送至凈化車間的洗泥澄清桶中，通入小蘇打車間的清堿液，與其反應(yīng)除去精鹽水中鈣，經(jīng)過澄清后的精鹽水，經(jīng)洗泥澄清桶上部管線溢再送至蒸吸工序精鹽水桶。該系統(tǒng)配有鹽泥壓濾裝置，壓濾后濾液返回至鹵水澄清桶，鹽泥送礦區(qū)注井。

精鹽水二次澄清后，鹵水鈣含量基本控制在10 ppm以下，純堿鈣含量基本控制在40 ppm以下，滿足了市場需求。

3.4 在生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)安裝除鐵器

純堿生產(chǎn)設(shè)備多為鑄鐵材質(zhì)，成品運(yùn)輸多為埋刮板或斗提機(jī)，日常的磨損或在檢修過程中或多或少會(huì)有少量的鐵屑、焊渣等金屬物進(jìn)入系統(tǒng)影響產(chǎn)品質(zhì)量，純堿產(chǎn)品中混有鐵絲、焊渣。為了防止雜質(zhì)進(jìn)入包裝系統(tǒng)，淮安堿廠采取了在純堿生產(chǎn)各個(gè)重要環(huán)節(jié)安裝除鐵器。

圖2 管道式永磁除鐵器

3.4.1 除鐵器在碳濾工序的應(yīng)用

碳化工序設(shè)備采用的是鑄鐵材料，為了減輕碳化塔腐蝕，在氨鹽水中加入硫化鈉，在碳化塔上形成硫化鐵保護(hù)層。但是，在生產(chǎn)過程中，由于硫化鐵保護(hù)層有脫落現(xiàn)象，碳化出堿液中含有少量小黑點(diǎn)。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，黑點(diǎn)主要成分為鐵，且可以用磁鐵吸附。2016年，淮安堿廠重堿車間在碳化出堿液槽安裝10個(gè)磁力棒，在1、2#帶濾進(jìn)口管道分別安裝管道式永磁除鐵器。為了方便清理，在除鐵器上方安裝電動(dòng)葫蘆，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。從巡檢中可以看出，除鐵器上粘附較多的黑點(diǎn)，除鐵效果良好。

3.4.2 除鐵器在煅燒工序的應(yīng)用

煅燒在設(shè)備檢修過程中，如輕灰斜刮板、重灰煅燒爐檢修時(shí)，雖然對檢修部位有效隔離，而且對檢修結(jié)束的設(shè)備清理干凈，但是仍然無法杜絕產(chǎn)品中存有鐵絲、鐵屑、焊渣等異物的發(fā)生。針對這一情況，2016年，淮安堿廠煅燒工序在重灰破碎機(jī)下料管道、輕灰凉堿機(jī)下料溜管分別安裝管道式除鐵器，進(jìn)一步吸附鐵絲、鐵屑等磁性異物。同時(shí)，考慮到原重灰皮帶輸送機(jī)上除鐵器為固定式，不易清理，煅燒工序在重灰皮帶機(jī)頭部安裝懸掛式永磁除鐵器，并在上方安裝電動(dòng)葫蘆，便于員工進(jìn)行清理。

3.4.3 管道式永磁自卸除鐵器的應(yīng)用

在生產(chǎn)過程中，煅燒和倉儲(chǔ)車間發(fā)現(xiàn)溜管安裝的除鐵器在清理過程中需將管道內(nèi)的磁鐵棒拉出進(jìn)行人工清理，在磁鐵棒抽、送過程中易造成漏料，增加了操作工作業(yè)量和作業(yè)難度。漏在地面上的堿產(chǎn)品無法再進(jìn)入包裝系統(tǒng)，只能作為落地堿處理，造成極大的浪費(fèi)。

車間管理人員為了減輕操作工的工作強(qiáng)度并提高除鐵效果降低損耗，積極與相關(guān)設(shè)備廠家進(jìn)行技術(shù)交流，將7#倉下料口除鐵器更換為管道式永磁自卸除鐵器。該除鐵器是通過料流調(diào)節(jié)板控制物料通過量，調(diào)整磁系角度，使強(qiáng)磁場正對分選區(qū)域，當(dāng)磁性雜質(zhì)進(jìn)入磁場區(qū)均被充分吸起，再通過滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，將磁性雜質(zhì)通過排鐵溜管排出，潔凈的物料通過凈料出口進(jìn)入包裝系統(tǒng)。達(dá)到降低產(chǎn)成品含有磁性異物的目的。該除鐵器擁有磁場穩(wěn)定、吸力強(qiáng)、自動(dòng)卸磁性雜質(zhì)、較低能耗等特點(diǎn)。圖3為管道式永磁自卸除鐵器基本構(gòu)造。

4 結(jié) 語

淮安堿廠在日常生產(chǎn)、檢修過程中不斷進(jìn)行總結(jié)，完善工藝以及設(shè)備檢修管理。通過技術(shù)改造，進(jìn)行試驗(yàn)、改進(jìn)。達(dá)到了預(yù)期效果，滿足高端客戶需求，提高市場形象和產(chǎn)品競爭力。

1.導(dǎo)料板 2.排鐵溜管 3.凈料出口 4.料流調(diào)節(jié)板 5.磁體 6.本體 7.磁滾筒 8.減速機(jī)圖3 管道式永磁自卸除鐵器

[1] 中昊(大連)化工研究設(shè)計(jì)院有限公司.純堿工學(xué)(第三版)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014

[2] 李鳳朝，王遠(yuǎn)，溫學(xué)桂.淮安堿廠近年來技術(shù)進(jìn)步總結(jié)[J].純堿工業(yè)，2016(5)