延長固堿鍋使用壽命的探討

李文超

（天津渤天化工有限責任公司，天津 300480）

延長固堿鍋使用壽命的探討

李文超

（天津渤天化工有限責任公司，天津 300480）

介紹了天津渤天化工有限責任公司固堿鍋的使用情況，分析了損壞原因，提出了延長固堿鍋使用壽命的措施。

固堿；固堿鍋；使用壽命

目前，固堿生產(chǎn)主要有大鍋熬制法和熔鹽加熱降膜法2種工藝，天津渤天化工有限責任公司（以下簡稱“渤天化工”）采用傳統(tǒng)的鍋式法，2個固堿工段共有鍋位27個，前后鍋共54口，99%片堿產(chǎn)量為6萬t/a。鍋式法熬制固堿是在堿鍋里用火直接加熱進行，火焰溫度為1 000℃以上，高溫濃堿對堿鍋腐蝕性極強，造成大鍋損壞嚴重,長的可以熬制200鍋次以上，短的只能熬制20鍋次左右，每口大鍋價值為9萬元左右，因此，延長固堿鍋的使用壽命對于降低固堿生產(chǎn)成本、減少堿液流失有很重要的意義。

1 固堿鍋的材質和使用環(huán)境

渤天化工使用的固堿鍋為含鎳鑄鐵鍋，容積為11 m3。堿鍋內部接觸介質主要是燒堿，熬制固堿時，先將NaOH質量分數(shù)為45%、溫度為40~50℃的堿液加入預熱鍋，通過煙道余熱將其加熱至140~180℃，之后，用泵打入熬制鍋，堿鍋外部由燃料加熱，燃料為天然氣和氫氣，熬制22~27 h后，堿液溫度達到450℃（新鍋為500℃），NaOH質量分數(shù)為 99%，然后，封火保溫。在390~420℃時，進行調色處理，之后沉降8 h或8 h以上，在370~380℃時出堿，然后處理鍋底堿，清洗堿鍋。

2 固堿鍋主要的損壞情況

2.1 固堿鍋損壞部位

固堿鍋損壞部位大部分都位于鍋底部，裂紋呈放射性向上延伸，并伴有因堿液腐蝕而出現(xiàn)的小坑、麻點；其次位于鍋側壁，特別是火焰直接加熱一側；還有少部分是由于鑄造缺陷如結渣、砂眼等造成的泄漏。

2.2 固堿鍋損壞原因

由于固堿鍋是鑄造而成的，在鑄造工藝中，高溫鐵水由液態(tài)轉為固態(tài)，由于鍋壁較厚，鐵水冷卻溫度內外不一樣，就會產(chǎn)生應力。固堿鍋在使用過程中熬制堿液時，鍋外溫度達到1 000℃以上，鍋內壁溫度為450℃左右，也使堿鍋產(chǎn)生熱應力，這種在高溫濃堿中產(chǎn)生的應力腐蝕現(xiàn)象稱為堿脆，堿脆是造成固堿鍋損壞的主要原因，只要采取此種熬制方法則不可避免。

3 延長固堿鍋使用壽命的方法

3.1 提高堿液起始溫度

目前，普遍做法是設置預熱鍋，利用煙道余熱加熱鍋中堿液。渤天化工每個鍋位設有前后2口鍋，45%堿液從貯罐中先加入到預熱鍋中，溫度為40~50℃，在加熱前鍋的同時煙道余熱預熱后鍋堿液，溫度可達140~180℃，再將后鍋堿液倒入前鍋加熱，這樣，可大大縮短熬制時間，達到延長固堿鍋使用壽命的目的。2種溫度堿液熬制時間見表1。

表1 2種起始溫度堿液熬制時間對比

熬制鍋中的堿液沸騰后，由于水分蒸發(fā)，還要不斷向鍋中兌入堿液，使堿液面保持在指定液位，兌入鍋中堿液的溫度也影響熬制時間，渤天化工兌堿用的是40~50℃的原料堿液，效果不好。因此，應提高兌入鍋中堿液的溫度，可考慮用煙道余熱預熱或蒸汽伴熱等方法。

3.2 選用優(yōu)質燃料

盡量使用優(yōu)質燃料，以減少熬制時間，避免堿鍋較長時間處于高溫濃堿腐蝕狀態(tài)。渤天化工2009年進行燃料改造，2#固堿工段燃料由重油改為天然氣后，有效地延長了固堿鍋的使用壽命，2種燃料熬制鍋次對比見表2。

盡量采用同一種燃料熬制，避免本鍋次用一種燃料，下一鍋次改用其他燃料多種燃料混燒。由于不同燃料燃燒熱值不同，造成堿鍋每次升溫不均勻，經(jīng)常受到不均勻的周期性加熱會降低堿鍋的使用壽命。渤天化工2#固堿工段燃料為天然氣，堿鍋平均熬制鍋次為121次，1#固堿工段燃料為天然氣和氫氣，堿鍋平均熬制鍋次僅為103次。

表2 2#固堿工段燃料改造前后熬制鍋次對比

3.3 選擇合理燃燒設備

火焰加熱的位置對鍋的使用壽命有較大的影響，要選用合理的加熱方式，淘汰單噴嘴中心噴射的加熱方式。渤天化工燃料改造前，重油通過單噴嘴油槍噴射燃燒，燃燒火焰過于集中，改造后，天然氣燃燒設備選用一體化燃燒機，多噴嘴噴射燃燒，并且，火焰長度、火焰加熱位置可進行調節(jié)，堿鍋受熱更加均勻。為了避免火焰集中加熱同一部位，定期轉鍋，每隔30鍋次沿一個方向轉鍋90°，改變加熱位置以消除熱應力。

3.4 其他措施

（1）在熬制過程中要蓋嚴鍋蓋，排氣筒排氣量要能保證使高溫堿蒸汽迅速抽出。

（2）清洗鍋底堿，盡量采用熱水或熱堿，避免溫差過大炸裂鍋底。

（3）堿鍋繼續(xù)熬制要保持連續(xù)性，盡量避免間隔太久，減少溫差變化。

（4）爐灶設計要合理，確保堿鍋均勻受熱；損壞要及時修理，避免局部過熱；同時要保證煙道暢通。

（5）有條件的應使堿鍋停用一段時間，進行自然時效反應，消除熱應力后再繼續(xù)熬制。

Discussion of prolong service life of solid caustic soda pots

LI Wen-chao
(Tianjin Botian Chemical Co.，Ltd.，Tianjin 300480，China)

The service condition of the solid caustic soda pots were introduced,and the damage reasons were analyzed.The measures of prolong the service life of solid caustic soda pots were put forward.

solid caustic soda；solid caustic soda pot；service life

TQ114.26+8

B

1009－1785(2012)03-0013-02

李文超（1978—），男，工程師，現(xiàn)為天津渤天化工有限責任公司制堿廠設備員。

2011-11-27