18萬t/a燒堿裝置開車總結

蔣屹輝

（上海天原集團華勝化工有限公司，上海 200241）

18萬t/a燒堿裝置開車總結

蔣屹輝

（上海天原集團華勝化工有限公司，上海 200241）

介紹了上海天原集團華勝化工有限公司18萬t/a燒堿裝置的開車過程，72 h考核結果表明該裝置達到了合同要求。

燒堿裝置；開車；電解槽；考核

1 項目概況

上海天原華勝化工有限公司隸屬上海氯堿化工股份有限公司，為全資子公司。該公司地處上海漕涇上海化學工業區，一期工程主要建設1套36萬t/a離子膜燒堿裝置及1套36萬t/a二氯乙烷的氧氯化裝置，占地約30公頃，投資額為18.7億元，工程于2004年2月開工建設，2006年6月建成投產。

2007年6月建設二期擴建工程，新增15萬t/a離子膜燒堿生產能力，采用藍星（北京）化工機械有限公司生產的ZMBCH-2.7高電流密度復極式自然循環電解槽。2008年10月底基本建成，2009年3月投產。燒堿規模15萬t/a，最大生產能力為18萬t/a，年作業時間8 000 h。項目總投資5.357 2億元，新增年均銷售收入5.232 1億元。

藍星（北京）化工機械有限公司為二期擴建工程提供二次鹽水精制和電解槽的基礎設計、供貨，以及開車指導服務等。

裝置的產量及商品量見表1。

目前，二期工程18萬t/a燒堿項目的離子膜裝置已一次開車成功，初步的性能考核數據達到了合同要求。

表1 產品產量及商品量 萬t/a

2 電解槽基本情況

2.1 電解槽規格

類型：ZMBCH-2.7；

膜類型：Flemion-8020/Nafion-2030、F-4403D/F-6801；

單元槽數：ZMBCH-2.7，154單元/電解槽；

陽極有效面積：2.7 m2/單元；

額定電流：16.2 kA（最高）；

額定電流密度：6 kA/m2（最高）；

電解槽數：8套。

2.2 電解槽結構

電解槽包含1個單向擠壓機，152個中框單元槽，安裝在側桿兩端的2個陽極端框單元槽和2個陰極端框，以及循環系統。154張離子膜用擠壓機擠壓緊固。

每個單元槽被陰極盤、陽極盤、復合板分成2室，即陽極室和陰極室。陽極室的內部材質為鈦材，以防止氯氣的腐蝕。陰極室的內部材質為鎳，以防止高濃度、高溫燒堿的腐蝕。在陽極盤和陰極盤上面焊接了筋板，陽極筋板以鈦、陰極筋板以鎳為材料制作。每個室都有2個接管，即電解液的出口接管和入口接管，氣體分離室在單元槽的上部。

2.3 陽極循環部分

從鹽水高位槽來的精鹽水與淡鹽水按一定比例混合后，通過主管線送到每臺電解槽的陽極液入口總管。鹽水通過與總管連接的軟管配送進陽極室。

精鹽水的流量是由安裝在每臺電解槽的FICZA來控制的。FICZA是通過供給每臺電解槽的直流電連鎖信號控制的。氯氣和淡鹽水的混合物通過軟管出來，進入電解槽的出口總管處的氣液分離器進行初步的氣液分離。淡鹽水流入淡鹽水循環槽，氯氣進入淡鹽水循環槽上部，進一步進行氣液分離，氯氣送到氯氣處理系統，淡鹽水送到淡鹽水處理系統。

2.4 陰極循環部分

陰極液由陰極入口總管通過與所有單元槽連接的軟管配送到陰極室。在陰極室電解產生氫氣和燒堿。氫氣和陰極液的混合物通過軟管出來，匯流到陰極出口總管，進行初步的氣液分離。液體流入陰極液循環槽。一部分陰極液從循環槽經循環泵打到堿液高位槽回到電解槽。另一部分陰極液分兩路，一路經冷卻后作為成品堿送到成品堿儲槽和用作開車堿。分離出來的氫氣在陰極出口總管中收集后進入氫氣總管并送到頂部的除霧器，由PV控制壓力并送到氫氣處理系統。

3 性能考核

15萬t/a離子膜燒堿項目于2009年3月18日初次送電運行，至2009年3月20日，4臺電解槽送電至12.9 kA。隨后，在整個工藝系統打通后，整套離子膜裝置（8臺電解槽）全部投入運行，并且達到初次性能考核要求。

該項目由藍星（北京）化工機械有限公司承擔完成了二次鹽水精制單元和電解單元的基礎設計，實際運行表明工藝操作穩定可靠。此次考核（操作彈性達到120%）為連續72 h電解槽初次性能考核，不僅能檢驗電解裝置及儀表、電器、閥門等相關設備的主要性能指標，還可以對今后的工藝操作提供規范性和指導性資料。

3.1 考核中取樣點、取樣頻率、分析及計算方法的說明

（1）成品堿產量依據成品堿產出流量體積、濃度、密度、溫度等考核記錄數據計算而得，是考核的一項重要指標。

（2）考核時，事先應確認成品堿流量計FIQ是準確的。成品堿體積按現場流量計值記錄累計流量，每小時記錄1次，特別是考核的起始、結束時刻的數值要準確。循環槽和高位槽等液位的考核起始、結束值如果有差異，應記錄變化量，修正成品堿產量，每小時記錄1次。考核期間成品堿累積量為1 978.9 m2。

（3）考核時，事先應確認成品堿密度計DCIA是準確的。考核時，成品堿密度取現場讀數，每小時記錄1次。考核期間，堿密度為1.306 6 t/m3。

（4）成品堿溫度的DCS顯示值TI應事先與現場儀表DCIA對比校正，并將確認的校正值進行記錄，每小時記錄1次。考核期間，堿溫度為86.0℃。

（5）成品堿濃度取自現場讀數DCIA，同時對泵出口堿濃度采用中和滴定法檢測校核。根據技術附件要求，最終采用數據為分析室的分析濃度32.1%，根據堿溫度—濃度—密度關系圖，堿密度為1.30533t/m3。

（6）電解直流電耗和理論堿產量依據運行電流值、運行電壓值、槽溫以及出槽堿濃度計算而得，也是考核的重要指標。

（7）電解槽的運行電流取自整流柜顯示的電解槽運行電流值，每小時記錄1次。根據運行情況分析，C槽顯示運行電流存在較大偏差，A、B、D3槽顯示運行電流基本符合。所以，C槽運行電流記錄值采用與C槽電壓相近的D槽的運行電流。考核期間，4臺電解槽電流平均值為12.94 kA。

（8）電解槽的運行電壓應為現場測量值，為了減輕工作量，可根據整流柜顯示的電解槽的電壓值，利用現場測量值進行偏差校正后進行考核記錄，每小時記錄1次。考核期間，4臺電解槽電壓平均值為472.2 V。

（9）槽溫是計算標準直流電耗的重要數據。采用準確校定后的電解槽陰極液出口總管溫度計顯示值，每小時記錄1次。考核期間，4臺電解槽槽溫平均值為88.4℃。

（10）出電解槽的堿濃度采用中和滴定法檢測，在電解槽陰極液出口，每2小時取樣分析并記錄1次。根據考核記錄，并經與成品堿濃度比對校核。考核期間，4臺電解槽堿濃度平均值為32.1%。

（11）氯氣純度、氯中含氧、氫氣純度、堿中含鹽、二次鹽水（ICP）指標等運行數據可按用戶生產管理制度檢測，每天分析2次，以分析室報告的分析值作為考核記錄值。

（12）考核期間的運行電流為12.94 kA，電流密度為4.793 kA/m2，電解槽配用的是杜邦公司的N2030型號的離子膜。

（13）考核期間的電解槽采用進槽鹽水不加酸工藝，可能對氯氣純度產生影響。

（14）考核方法及計算公式以《上海天原集團華勝化工有限公司15萬t/a燒堿技術改造項目技術附件》相應規定為依據。

3.2 考核結果的計算

（1）數據的選取及結果選自考核期間的資料記錄表及考核期間的測定值和分析值。

（2）數據的計算

a.實際堿產量

式中：C—實際堿產量，t/d；

V—考核期間成品堿累積流量，m3；

ρ—考核期間成品堿密度平均值，t/m3；

E—考核期間實測堿濃度平均值，%；

t—考核運行的時間，h；

L—系統高位槽、循環槽液位變化對堿產量的影響，t。

b.理論堿產量

式中：G—理論堿產量，t/a；

I—運行電流，考核期間平均值，kA；

B—單臺電解槽的電解單元數，154；

n—考核電解槽的臺數，4臺。

c.電流效率η的計算

d.噸堿直流電耗A的計算

式中：A—直流電耗，kW·h/t；

U—實測單槽電壓平均值，V；

T—實測槽溫，考核期間平均值，℃。

根據合同規定，在陰極液出口溫度低于90℃的情況下進行性能保證考核時，溫度每下降1℃，則按平均電解電耗值升高4.6 kA/m2計算。在陰極液出口濃度超過32%情況下進行性能保證考核時，濃度每上升1%，則按平均電解電耗值升高4.6 kA/m2計算。在陰極液出口濃度低于32%情況下進行性能保證考核時，濃度每下降1%，則按平均電解電耗值降低4.6 kA/m2計算。

3.3 考核結果

ZMBCH-2.7型離子膜電解槽于2009年3月18日正式運行，于 2009年 3月 23日 13：00至2009年3月26日13：00對離子膜電解槽進行了72 h性能考核。考核結果見表2。

表2 72 h性能考核結果

4 北化機電槽的槽電壓

在電流密度4.8 kA/m2，槽溫89℃時，平均單元電壓為3.07 V槽電壓的數據以電槽二端對地電壓相加而得。北化機電槽的槽電壓如圖1所示。

5 經驗總結

（1）嚴把電槽單元質量，保證電槽性能的發揮。從2008年9月1日開始，電槽管理小組對二期單元槽進行焊點的檢查，歷時23天，共檢查單元槽1266只，焊點2 106 634點，對檢查出的脫焊點逐一并進行了補焊。同時檢查電極面網平整度和涂層均勻度。

（2）所有單元都裝假膜。為了熟悉安裝過程，培訓裝膜人員，一般不需全部安裝假膜，一期只對1組電槽安裝假膜。為了嚴格要求，二期對所有電槽進行假膜安裝，同時對安裝假膜的電槽進行清洗，保證系統清潔，并進行假膜電槽試漏，保證了真膜安裝的一次成功率。

（3）人員培訓全面、技術交流周密。在裝置管道施工時，抽調一期的生產骨干作為二期的操作人員提早加入，在學習操作法的同時，參與管道設備的吹掃、清洗試壓和單機試車，分單元落實負責人，與過程施工人員一起參與施工的后期工作，及時發現施工安裝中的問題，及時整改。由于操作人員的提早加入，對現場非常熟悉，對開車后的正常運行起到了重要作用。

此外，請北化機、杜邦和旭化成的專家為操作人員上課，與技術人員交流開車方案，優化開車方案。對于技術細節和可能出現的問題交換意見，優化操作要點。

（4）領導重視，嚴格管理、細致做好開車前期工作。試車工作由有關領導統一負責組成領導小組，從工程施工、生產準備開始直至化工投料試車、生產考核完畢，負責到底。

從工程安裝、竣工到掃尾試車，具有不同性質的工作。根據試車階段的劃分及時調整，加強試車工作的領導，做到精心指揮，統一安排試車計劃，實施試車方案，檢查試車進度，負責解決試車過程中的問題。

為確保安全穩定、順利試車，嚴格執行“開車條件確認卡”制度，并逐級簽字確認批準后，方可試車。

試車前編制好試車投產進度以及試車計劃，包括原材料、產品、主要物料消耗、互供原料計劃等。要加強試車中的原始記錄、分析、計量、統計等工作。

試車工作要做到精心管理，必須從生產準備階段著手抓好管理工作，明確落實各級的責任范圍。

為確保試車的一次成功，要加強科學管理，嚴格執行與試車有關的各項規章制度。

Summary on 180 kt/a caustic soda unit running

JIANG Yi-hui
(Huasheng Chemical Co.,Ltd.,of Shanghai Tianyuan Group,Shanghai 200241,China)

The running process of 180 kt/a caustic soda unit of Huasheng Chemical Co.,Ltd.,of Shanghai Tianyuan Group was introduced.The unit met the contract requirement with the 72 hours test.

caustic soda unit;running;electrolyzer;test

TQ114.26

B

1009－1785(2010)04－0013-04

2009-06-19