影響氫氧化鉀片堿生產的關鍵因素及注意事項

楊得紅

（青海鹽湖工業化工公司氯堿廠，青海 格爾木 816000）

1 保持片堿穩定生產的意義

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

堿液蒸發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，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中，卻因設備熱應力、熔融堿的強氧化腐蝕、堿液冷卻固化等一系列問題造成生產的被動局面，因此氫氧化鉀片堿生產要求長周期穩定運行，每一次的開停車，空氣都會進入系統，更難免使設備表面的氧化鎳層脫落，使其下層出現新的表面腐蝕。因此應盡可能減少停車次數，防止因開停車頻繁加劇設備的腐蝕，縮短設備的使用壽命。

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

2 片堿生產中的注意事項

2.1 保證最低生產運行負荷

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

2.2 設備預熱及蒸汽吹掃

片堿生產開車前期的設備管道預熱尤為重要，濃縮降膜蒸發器、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熱設施，熔鹽管道用蒸汽伴管預熱、熔融堿管道用電伴熱進行預熱。要求在開車前8 h提前進行設備及管道的預熱處理，以減少或消除在投料時的設備及管道的急劇熱應力變化。在開車前應用蒸汽吹掃系統，一方面吹掃設備及管道內殘留固堿及雜物，確保開車投料時管道的流暢，還可預熱設備和置換系統內空氣，減少系統內的氧含量，降低投料初期對鎳設備的氧化腐蝕。在停車時，用蒸汽進行吹掃，可阻止投料后空氣進入系統，對尚處于高溫的設備產生氧化腐蝕，又可對設備有效降溫。

2.3 熔鹽系統

熔鹽是片堿生產過程中的主要熱交換介質，通過熔鹽燃燒爐進行加熱。在生產過程中，要控制燃氣與空氣風量配比合適，爐內負壓正常，控制為-20～-30 Pa，爐膛內壓力過大、過小，都容易導致燃氣熄火，造成片堿質量不合格甚至系統停車。在熔鹽升溫過程中，要控制升溫速率，以減少管道的熱應力劇烈變化，要求升溫速率控制為30℃/h左右，應根據生產實際，控制熔鹽溫度為380～400℃，以確保生產片堿的正常熱量。熔鹽溫度過低，會造成片堿濃度不達標，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，影響熔鹽質量。長期停車后，還應注意熔鹽保溫，以防因溫度下降，造成熔鹽結晶，應用蒸汽預熱保溫，確保熔鹽保持熔化狀態。

2.4 真空及濃縮閃蒸系統

片堿生產一般選用多效提濃的過程，堿液蒸發分離器與真空系統連接，采用真空負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效率，正常情況下，系統負壓控制在-0.06～-0.09 MPa范圍內。另外，在堿濃縮生產片堿過程中，還選用閃蒸器蒸發系統，進一步對熔融堿進行閃蒸提濃，堿液通過閃蒸器換熱管進一步換熱升溫，在閃蒸器內真空負壓的作用下進一步蒸發水分，提高濃度。在閃蒸系統開啟時，要求閃蒸系統的負壓為20 kPa左右，以確保堿液在閃蒸系統的流通和提濃。

2.5 氮封和糖液的防腐措施

堿液濃縮系統氮封的作用，是隔絕空氣，防止空氣中的氧氣進入高溫堿系統，造成對鎳設備的氧化腐蝕。堿液系統的氮封應在設備預熱之前開啟，以確保在設備受熱之前，氮氣盡可能地充滿系統，空氣盡可能地被置換干凈，在正常生產時，要確保氮氣的壓力，保持氮封的長期作用。熔鹽系統氮封的作用是隔絕空氣，防止空氣中的氧氣進入高溫熔鹽系統，造成熔鹽組分氧化分解變質。糖液加入堿液系統，是為了和堿液中的氯酸鹽反應，降低堿液中的氯酸鹽含量，以防在堿液高溫濃縮的過程中，氯酸鹽發生分解反應生成氧，對高溫鎳設備氧化腐蝕。通常是在56%堿液進入濃縮蒸發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，依據分析堿液中的氯酸鹽含量，調整糖液的加入量，糖液量過多或過少均會影響片堿的質量，加入量過少，未中和的氯酸鹽分解會腐蝕鎳設備，片堿顏色會發綠；加入量過多，不僅片堿顏色容易發黑，影響質量。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

經過濃縮的高溫熔融堿依靠重力經管道流入片堿機弧形鍋，到達一定液面后，粘在片堿機轉鼓上，轉鼓內有循環冷卻水噴頭，熱堿在轉鼓上立即受冷后結晶，通過片堿機另一側的刮刀刮成厚度為0.8～1.2 mm的片堿。在開車投料之前，調整刮刀與轉鼓的間隙，要求為0.2 mm左右；檢查循環冷卻水的流通情況，視生產負荷和片堿成片情況，調整循環水的流量。循環水流量過小，轉鼓不能及時降溫，會在轉鼓上形成熔融堿，此時，應立即開大循環水量或者搖下弧形鍋，待轉鼓冷卻，轉鼓上的熔融堿結晶后，用刮刀刮下，再慢慢調小水量或搖上弧形鍋，以防因熔融堿刮下后，再結晶堵塞片堿輸送及包裝系統；循環水流量過大，會使熔融堿在剛接觸轉鼓時就立即被冷卻結晶，在轉鼓上形成大片堿塊，此時，應逐漸關小循環水量，以防大片堿塊進入片堿輸送及包裝系統形成“架橋”現象，堵塞片堿輸送和包裝通道。另外，應及時注意片堿機刮刀的使用情況，如果刮刀磨損嚴重，將影響片堿成片和生產能力，應及時更換。