影響氫氧化鉀片堿生產(chǎn)的關(guān)鍵因素及注意事項

楊得紅

（青海鹽湖工業(yè)化工公司氯堿廠，青海 格爾木 816000）

1 保持片堿穩(wěn)定生產(chǎn)的意義

目前，氫氧化鉀片堿生產(chǎn)工藝，較普遍地采用降膜蒸發(fā)工藝，氫氧化鉀溶液在進(jìn)入降膜蒸發(fā)器及降膜濃縮器的降膜管中，沿加熱管內(nèi)壁形成均勻的液膜并依靠重力下降受熱蒸發(fā)。降膜蒸發(fā)器的加熱管外采用來自外管網(wǎng)的0.9 MPa的低壓蒸汽以及降膜濃縮器產(chǎn)生的二次蒸汽加熱，降膜濃縮器的加熱管外采用熔鹽加熱，通過間接傳熱，以及真空負(fù)壓技術(shù)，逐步提高氫氧化鉀溶液溫度從而達(dá)到沸騰，溶液中的水分部分蒸發(fā)，并最終得到熔融的90%～95%氫氧化鉀，后經(jīng)片堿機(jī)轉(zhuǎn)鼓冷卻刮片，進(jìn)入成品包裝。

堿液蒸發(fā)是個典型的傳熱過程，此過程可由以下傳熱方程式表示。

式中：Q—傳熱速率，W；K—傳熱系數(shù)，w/（m2·℃）;F—傳熱面積，m2；△t—傳熱溫度，℃。

在氫氧化鉀片堿的實際生產(chǎn)中，卻因設(shè)備熱應(yīng)力、熔融堿的強(qiáng)氧化腐蝕、堿液冷卻固化等一系列問題造成生產(chǎn)的被動局面，因此氫氧化鉀片堿生產(chǎn)要求長周期穩(wěn)定運行，每一次的開停車，空氣都會進(jìn)入系統(tǒng)，更難免使設(shè)備表面的氧化鎳層脫落，使其下層出現(xiàn)新的表面腐蝕。因此應(yīng)盡可能減少停車次數(shù)，防止因開停車頻繁加劇設(shè)備的腐蝕，縮短設(shè)備的使用壽命。

在片堿生產(chǎn)過程中，有來自公用工程的低壓蒸氣、天然氣、氮氣、循環(huán)水、冷卻純水、生產(chǎn)水以及工廠風(fēng)（壓縮空氣）、儀表氣等外界工藝條件，任何一項的斷流，甚至不穩(wěn)定都會導(dǎo)致片堿系統(tǒng)的生產(chǎn)停車，而其系統(tǒng)自身的工藝操作故障、設(shè)備運行故障、儀表控制故障、電氣運行故障等，有時也會成為系統(tǒng)停車的關(guān)鍵因素。

2 片堿生產(chǎn)中的注意事項

2.1 保證最低生產(chǎn)運行負(fù)荷

為保證氫氧化鉀溶液能在降膜蒸發(fā)器換熱管內(nèi)能形成均勻的液膜，防止因液膜斷裂形成干壁區(qū)造成對列管熱應(yīng)力腐蝕，要求最低負(fù)荷不低于設(shè)計負(fù)荷的30%，正常生產(chǎn)時要求在60%～100%額定產(chǎn)量范圍內(nèi)投料生產(chǎn)；開車投料期間不宜投料太多，以防止因開始投料過多，堿液在列管內(nèi)不能成膜或膜太厚，堿液內(nèi)水分不完全蒸發(fā)，濃縮過程不能很好進(jìn)行，在此階段，流量過大或過小都會腐蝕鎳材，損壞設(shè)備，增加片堿中的鎳含量。

2.2 設(shè)備預(yù)熱及蒸汽吹掃

片堿生產(chǎn)開車前期的設(shè)備管道預(yù)熱尤為重要，濃縮降膜蒸發(fā)器、濃縮分離器、95%堿罐及堿分配器都有低壓蒸汽伴管或電伴熱等預(yù)熱設(shè)施，熔鹽管道用蒸汽伴管預(yù)熱、熔融堿管道用電伴熱進(jìn)行預(yù)熱。要求在開車前8 h提前進(jìn)行設(shè)備及管道的預(yù)熱處理，以減少或消除在投料時的設(shè)備及管道的急劇熱應(yīng)力變化。在開車前應(yīng)用蒸汽吹掃系統(tǒng)，一方面吹掃設(shè)備及管道內(nèi)殘留固堿及雜物，確保開車投料時管道的流暢，還可預(yù)熱設(shè)備和置換系統(tǒng)內(nèi)空氣，減少系統(tǒng)內(nèi)的氧含量，降低投料初期對鎳設(shè)備的氧化腐蝕。在停車時，用蒸汽進(jìn)行吹掃，可阻止投料后空氣進(jìn)入系統(tǒng)，對尚處于高溫的設(shè)備產(chǎn)生氧化腐蝕，又可對設(shè)備有效降溫。

2.3 熔鹽系統(tǒng)

熔鹽是片堿生產(chǎn)過程中的主要熱交換介質(zhì)，通過熔鹽燃燒爐進(jìn)行加熱。在生產(chǎn)過程中，要控制燃?xì)馀c空氣風(fēng)量配比合適，爐內(nèi)負(fù)壓正常，控制為-20～-30 Pa，爐膛內(nèi)壓力過大、過小，都容易導(dǎo)致燃?xì)庀ɑ穑斐善瑝A質(zhì)量不合格甚至系統(tǒng)停車。在熔鹽升溫過程中，要控制升溫速率，以減少管道的熱應(yīng)力劇烈變化，要求升溫速率控制為30℃/h左右，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實際，控制熔鹽溫度為380～400℃，以確保生產(chǎn)片堿的正常熱量。熔鹽溫度過低，會造成片堿濃度不達(dá)標(biāo)，過高，不僅造成熱量浪費，消耗上升，而且易造成熔鹽在高溫時（超過420℃）的分解，影響熔鹽質(zhì)量。長期停車后，還應(yīng)注意熔鹽保溫，以防因溫度下降，造成熔鹽結(jié)晶，應(yīng)用蒸汽預(yù)熱保溫，確保熔鹽保持熔化狀態(tài)。

2.4 真空及濃縮閃蒸系統(tǒng)

片堿生產(chǎn)一般選用多效提濃的過程，堿液蒸發(fā)分離器與真空系統(tǒng)連接，采用真空負(fù)壓的形式可有效降低堿液的沸點，減少熱量消耗，提高堿液中水分的蒸發(fā)效率，正常情況下，系統(tǒng)負(fù)壓控制在-0.06～-0.09 MPa范圍內(nèi)。另外，在堿濃縮生產(chǎn)片堿過程中，還選用閃蒸器蒸發(fā)系統(tǒng)，進(jìn)一步對熔融堿進(jìn)行閃蒸提濃，堿液通過閃蒸器換熱管進(jìn)一步換熱升溫，在閃蒸器內(nèi)真空負(fù)壓的作用下進(jìn)一步蒸發(fā)水分，提高濃度。在閃蒸系統(tǒng)開啟時，要求閃蒸系統(tǒng)的負(fù)壓為20 kPa左右，以確保堿液在閃蒸系統(tǒng)的流通和提濃。

2.5 氮封和糖液的防腐措施

堿液濃縮系統(tǒng)氮封的作用，是隔絕空氣，防止空氣中的氧氣進(jìn)入高溫堿系統(tǒng)，造成對鎳設(shè)備的氧化腐蝕。堿液系統(tǒng)的氮封應(yīng)在設(shè)備預(yù)熱之前開啟，以確保在設(shè)備受熱之前，氮氣盡可能地充滿系統(tǒng)，空氣盡可能地被置換干凈，在正常生產(chǎn)時，要確保氮氣的壓力，保持氮封的長期作用。熔鹽系統(tǒng)氮封的作用是隔絕空氣，防止空氣中的氧氣進(jìn)入高溫熔鹽系統(tǒng)，造成熔鹽組分氧化分解變質(zhì)。糖液加入堿液系統(tǒng)，是為了和堿液中的氯酸鹽反應(yīng)，降低堿液中的氯酸鹽含量，以防在堿液高溫濃縮的過程中，氯酸鹽發(fā)生分解反應(yīng)生成氧，對高溫鎳設(shè)備氧化腐蝕。通常是在56%堿液進(jìn)入濃縮蒸發(fā)器之前加入糖液和堿液混合，糖液的加入量為理論量的6～8倍，依據(jù)分析堿液中的氯酸鹽含量，調(diào)整糖液的加入量，糖液量過多或過少均會影響片堿的質(zhì)量，加入量過少，未中和的氯酸鹽分解會腐蝕鎳設(shè)備，片堿顏色會發(fā)綠；加入量過多，不僅片堿顏色容易發(fā)黑，影響質(zhì)量。過多的糖也會在高溫堿的作用下脫水形成黑色碳化物，這種碳化物會積聚，堵塞堿液管道，使堿液流通受阻。

2.6 熔融堿冷卻成片過程

經(jīng)過濃縮的高溫熔融堿依靠重力經(jīng)管道流入片堿機(jī)弧形鍋，到達(dá)一定液面后，粘在片堿機(jī)轉(zhuǎn)鼓上，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有循環(huán)冷卻水噴頭，熱堿在轉(zhuǎn)鼓上立即受冷后結(jié)晶，通過片堿機(jī)另一側(cè)的刮刀刮成厚度為0.8～1.2 mm的片堿。在開車投料之前，調(diào)整刮刀與轉(zhuǎn)鼓的間隙，要求為0.2 mm左右；檢查循環(huán)冷卻水的流通情況，視生產(chǎn)負(fù)荷和片堿成片情況，調(diào)整循環(huán)水的流量。循環(huán)水流量過小，轉(zhuǎn)鼓不能及時降溫，會在轉(zhuǎn)鼓上形成熔融堿，此時，應(yīng)立即開大循環(huán)水量或者搖下弧形鍋，待轉(zhuǎn)鼓冷卻，轉(zhuǎn)鼓上的熔融堿結(jié)晶后，用刮刀刮下，再慢慢調(diào)小水量或搖上弧形鍋，以防因熔融堿刮下后，再結(jié)晶堵塞片堿輸送及包裝系統(tǒng)；循環(huán)水流量過大，會使熔融堿在剛接觸轉(zhuǎn)鼓時就立即被冷卻結(jié)晶，在轉(zhuǎn)鼓上形成大片堿塊，此時，應(yīng)逐漸關(guān)小循環(huán)水量，以防大片堿塊進(jìn)入片堿輸送及包裝系統(tǒng)形成“架橋”現(xiàn)象，堵塞片堿輸送和包裝通道。另外，應(yīng)及時注意片堿機(jī)刮刀的使用情況，如果刮刀磨損嚴(yán)重，將影響片堿成片和生產(chǎn)能力，應(yīng)及時更換。