全鹵制堿過程中預處理器結構損壞的原因及預防措施

王會林，羅 梁，魏自強，劉春光

（陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 榆林719319）

陜西北元化工集團股份有限公司（以下簡稱“北元化工”）利用陜北地區煤炭、巖鹽、電石等資源優勢，形成了獨具特色的循環產業鏈。2015年4月起公司實現全鹵制堿，鹵水指標相對穩定且水質清澈，鹽水精制過程中預處理器運行相對穩定。北元集團80萬t/a燒堿項目一期（40萬t/a）一次鹽水精制裝置中設計有3臺預處理器，設備最大直徑15.5 m，高19.4 m，鹽水處理能力為200 m3/h。本次損壞的一期預處理器A，于2009年9月建造完成，2009年12月投入使用。因上部浮泥槽防腐破損后設備本體腐蝕嚴重，2019年11月起停一期預處理器A對上部浮泥槽進行更換。2020年1月，在維修后投料過程中預處理器A斜板發生大面積坍塌。

1 原因分析

預處理器在進水當日環境溫度為-16℃，物料（粗鹽水）溫度為61.9℃，溫差達到77.9℃。開始注水后未進行預熱，保持流量90 m3/h持續向凝聚反應室注水，導致凝聚反應室受熱膨脹，與底部支撐筋板焊縫薄弱處拉裂。預處理器在進水時沿凝聚反應室筒體切線進水，一處焊縫拉裂后底部8組獨立支撐受力失去平衡，凝聚反應室發生晃動后導致其余焊縫拉裂并發生坍塌，重量全部壓在最內層斜板，導致斜板由內向外逐層坍塌。其次，預處理器底部使用14#槽鋼支撐，運行10年后，檢查原玻璃鱗片防腐破損，槽鋼存在一定的腐蝕，強度減小。且在后期維修拆卸斜板過程中，9層斜板表面共計清理積泥約50 m3，再加預處理器進水過程中滿液的凝聚反應室未受浮力支撐，底部支撐承受載荷過大。

2 預防措施

（1）設備

根據預處理器坍塌原因，對預處理器進行了局部優化，將下部支撐由均勻分布的8組增加為均勻分布的16組，所有支撐全部做玻璃鱗片防腐，保證其強度及抗腐蝕能力，支撐布置示意圖見圖1。

圖1 支撐布置示意圖

（2）防腐

將防腐材料更換為耐氯離子腐蝕性能更好的乙烯基酯樹脂玻璃鱗片，選用耐高溫型牌號，提高設備的耐腐蝕性能。

（3）工藝

為了防止在進水與放水時發生凝聚反應室滿液狀態下失去浮力支撐，將進液管道與上排泥豎管連接，并在排泥總管增加控制閥門，在進水與放水時保證凝聚反應室內外液位保持一致，避免鹽水浮力或重力對支撐件的作用力。同時，在進水過程中采用階段性進水，避免溫度變化過快導致應力集中，預處理器示意圖見圖2。

圖2 預處理器示意圖

a.放水操作。停預處理器進液泵并斷電掛牌，關閉泵進口、出口閥門，關閉預處理器進液閥門FV5103，改造管線對凝聚反應室及筒體同時進行放凈。操作時先打開閥A、閥B、閥D、閥E、閥HV5102，再打開閥C進行放凈，并根據放凈流量調整閥C開度。放凈需安排專人進行調整。

b.進水操作。利用改造管線對預處理器上下同時進行注水。首先打開閥FV5103、閥A、閥B、閥D、閥E，閥HV5102，關閉閥C，啟動預處理器進液泵后通過泵出口閥門及變頻器控制進液流量。待下部液面接觸到凝聚反應室底部后凝聚反應室內外液面開始同時上升。注水采用間歇性注水，即注1 h水，停半小時后繼續注水，且控制流量不得大于60 m3/h，為保證預處理器運行效果，待液位至斜板上部后靜置8 h，靜置期間每小時排泥1 min。靜置結束后從預處理器進口開始注水（關閉閥B、閥D、閥E，HV5102），此時注水流量不得大于80 m3/h。待預處理器正常出水2 h后，方可緩慢提升流量，流量變化速率不得大于20 m3/h。

3 結語

（1）鹽水精制工藝設備在設計、制造時應該考慮選用耐氯離子腐蝕的材質。使用碳鋼材質設備時必須要增加可靠的內防腐并定期檢查內部防腐層完好情況，在防腐層出現破損時及時修復或更換，避免設備本體腐蝕后出現結構損壞事故。

（2）在大型設備檢修時一定要系統性考慮，論證形成合理的檢修方案。在此次預處理器維修中，由于前期將上部浮泥槽進行了更換并做了內外防腐，后期更換斜板時考慮經濟性未將浮泥槽拆除，導致施工周期大大增加，且施工過程中對前期做過的防腐有不同程度的破壞。