3萬t/a片堿裝置的運行總結(jié)

徐海川

（萬華化學(xué)（煙臺）氯堿熱電有限公司，山東 煙臺 264000）

萬華化學(xué)（煙臺）氯堿熱電有限公司是建設(shè)有一期20萬t/a燒堿裝置的氯堿企業(yè)，為滿足客戶需求及豐富產(chǎn)品種類，配套建設(shè)3萬t/a片堿裝置。隨著國內(nèi)片堿工藝技術(shù)的發(fā)展趨向成熟，該公司采用國產(chǎn)以熔鹽為加熱介質(zhì)的降膜濃縮片堿生產(chǎn)裝置。自2015年4月20試運，6月正式生產(chǎn)，裝置運行良好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，現(xiàn)就該裝置的運行狀況及工藝操作經(jīng)驗作出總結(jié)。

1 裝置概況

該裝置以氯堿自產(chǎn)氫氣為加熱源，以熔鹽為加熱介質(zhì)，實現(xiàn)了氫氣的有效利用及片堿的連續(xù)生產(chǎn)。

1.1 工藝流程

將堿蒸發(fā)裝置界區(qū)75℃、50%的熱堿液采用單效降膜蒸發(fā)技術(shù)濃縮到62%，再采用單管式降膜管濃縮到97.5%后閃蒸至98.5%以上的產(chǎn)品，工藝過程中采用最終濃縮器的二次蒸汽作為預(yù)濃縮器的加熱熱源，不再使用生蒸汽，工藝流程示意圖見圖1。

1.2 操作條件

（1）熔鹽爐出口溫度：（420±10）℃;

（2）真空泵真空度：≥92 kPa；

（3）再分配器堿液出口溫度：≥380℃；

（4）出料片堿濃度：≥98.5%。

1.3 裝置特點

（1）工藝采用降膜法，提高了換熱效率；

（2）以氫氣為加熱源，降低了生產(chǎn)成本；

（3）相較大鍋熬堿，提高了生產(chǎn)效率，減少了頻繁點火的安全隱患。

2 運行情況

自2015年4月試運，至2017年5月，因生產(chǎn)調(diào)度、配套設(shè)備及工藝操作等各種原因停車共計六十余次。片堿主要設(shè)備運行使用狀況良好（見表1）。裝置運行負荷在設(shè)計負荷80%～96%內(nèi)生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量≥98.5%（一等品）。

表1 主要設(shè)備使用情況表

3 生產(chǎn)運行總結(jié)

3.1 工藝控制方面

3.1.1 熔鹽系統(tǒng)

圖1 片堿工藝流程圖

熔鹽系統(tǒng)作為片堿裝置的加熱介質(zhì)具有高溫易分解、低溫易結(jié)晶的特點，針對熔鹽系統(tǒng)，對其溫度的控制尤為重要。熔鹽的熔點為142.2℃，但為防止流動過程中在管道內(nèi)受冷凝固，不但在開車階段前要對熔鹽管線進行蒸汽伴熱，而且要求開車前熔鹽儲槽內(nèi)熔鹽溫度≥180℃。停車過程中為保證熔鹽在溫度降至180℃前全部回流至熔鹽儲槽，不但要開啟熔鹽管線蒸汽伴熱，且停熔鹽泵后要及時打開降膜管上熔鹽出口管道處的熔鹽回氣閥，防止熔鹽系統(tǒng)憋壓，影響熔鹽回流。

3.1.2 堿系統(tǒng)

堿系統(tǒng)作為片堿裝置生產(chǎn)中的主要工藝生產(chǎn)線，需要對其溫度、流量、液位給予重視。

開車初期需做好堿管線的伴熱工作，因熔融堿的熔點高達318.4℃，堿系統(tǒng)伴熱一般應(yīng)用電伴熱或熔鹽伴熱（該廠使用電伴熱系統(tǒng)）。

生產(chǎn)過程中要控制堿流量和與濃縮器液位的穩(wěn)定。因為預(yù)濃縮器依靠最終濃縮器的二次蒸汽作為熱源，升降生產(chǎn)負荷要慢，防止因堿流量驟降或突升引起二次蒸汽量的變化影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3.1.3 蔗糖系統(tǒng)

蔗糖作為片堿生產(chǎn)過程中氯酸鹽的還原劑，是保護鎳設(shè)備的重要添加劑，加入量有相應(yīng)的要求。添加量過低，不能有效還原堿液中的氯酸鹽，會造成降膜管的腐蝕，影響設(shè)備使用壽命。添加量過高，則會增加堿液粘稠度，一旦蔗糖在降膜管壁碳化粘結(jié)，會影響液膜分布，造成干管段干燒，引發(fā)降膜管的穿孔損傷。一般要求蔗糖添加量為理論添加量的2倍，該公司控制加糖量為理論添加量的3～5倍。

理論反應(yīng)方程式：

3.2 設(shè)備保護方面

良好的設(shè)備是生產(chǎn)運行的基礎(chǔ)，因而在生產(chǎn)過程中，要在滿足工藝生產(chǎn)要求的同時，盡可能合理保護設(shè)備，延長設(shè)備使用壽命。

3.2.1 降膜管的保護

降膜管的保護在于兩方面，一要防止鎳材腐蝕，二要防止降膜管干燒。

（1）防止鎳材的腐蝕。要定期分析原料堿中的氯酸鹽含量，合理的調(diào)控加糖量；要定期分析產(chǎn)品堿中的鎳含量，驗證氯酸鹽的還原效果。一般產(chǎn)品堿中如果鎳含量〈5×10-6，則說明鎳材基本未腐蝕；有條件應(yīng)盡可能的提高鎳含量分析頻率，該公司鎳含量分析頻率約1次/月，近兩次鎳含量分別為1.53×10-6和 0.81×10-6。

（2）防止降膜管的干燒。a.控制加糖量，防止因蔗糖在降膜管壁碳化粘結(jié)，引發(fā)局部干管現(xiàn)象，故蔗糖加入量一般不大于理論加入量的5倍，最大不大于理論加入量的10倍。 該公司控制加入量一般為理論加入量的3～5倍。平時亦可通過片堿顏色進行觀察，若蔗糖加入過量，片堿則會出現(xiàn)偏黃、黑色；b.控制進降膜管堿液最低流量，當(dāng)進堿流量偏低時，降膜管布膜不完全，易在降膜管中下段形成干管，長時間干燒，則易導(dǎo)致降膜管中下段變形、泄露。因而進堿流量一般不低于設(shè)計值的50%；c.開停車初期，熔鹽大循環(huán)升溫過程中，要對降膜管通蒸汽保護，亦可避免降膜管的干燒。

3.2.2 熔鹽爐的保護

熔鹽爐作為整套裝置的加熱設(shè)備及壓力容器，具有較高的危險性，加強熔鹽爐的監(jiān)護控制，不僅可增加設(shè)備使用壽命，更可降低生產(chǎn)中的安全隱患。

該公司利用自產(chǎn)氫氣作為熔鹽爐加熱能源，在開停車過程中的置換、分析必不可少。系統(tǒng)停車時氫氣管線系統(tǒng)用氮氣密封，氮氣置換過程必須檢測氮中含氧，含氧量低于0.1%，方可密封。系統(tǒng)開車前氫氣管線進行氫氣置換，必須檢測氫氣純度≥99%，方可開車點火。

開車初始，必須對熔鹽爐進行小火空管預(yù)熱，防止熔鹽盤管溫度驟然上升，由于突然增加的熱應(yīng)力導(dǎo)致熔鹽盤管的破損；停車過程中，要保證熔鹽盤管溫度的緩慢降低（停止燃燒器后保持鼓風(fēng)機開啟，熔鹽通過大循環(huán)逐步降溫至260℃左右，再停熔鹽泵進行熔鹽的回流操作）。

3.3 職業(yè)健康及環(huán)境保護

針對片堿包裝過程中存在堿塵現(xiàn)象，嚴(yán)重影響包裝環(huán)境及操作人員的職業(yè)健康，該廠在依靠負壓除塵系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加除塵管線沖洗水系統(tǒng)。通過增加小流量噴霧式?jīng)_洗水，增加負壓除塵系統(tǒng)的除塵吸附效果，并定期對除塵管線進行沖洗，有效降低了包裝過程中堿塵的擴散。除塵管線接入洗滌水，對堿塵進行吸收后收集至稀堿液儲槽，一方面避免了堿塵的二次排放，另一方面增加了堿的回收利用率。

4 結(jié)論

（1）國產(chǎn)片堿熔鹽法降膜生產(chǎn)裝置無論在工藝系統(tǒng)，還是在設(shè)備應(yīng)用方面都有了長足進步，具備了與國際大型片堿生產(chǎn)裝置供應(yīng)商競爭的實力，降低連續(xù)型片堿生產(chǎn)裝置的建設(shè)成本。

（2）在片堿工藝控制方面，還有很多問題需要不斷摸索，只有不斷完善、優(yōu)化片堿生產(chǎn)過程中的控制，才能增加片堿裝置的使用壽命、降低生產(chǎn)成本。