蒸發片堿生產中關鍵設備的使用

樊寶寶，楊 霞

（內蒙古億利化學工業有限公司，內蒙古 鄂爾多斯014300）

內蒙古億利化學工業有限公司蒸發片堿裝置是引進意大利SET 公司的工藝和設備，生產50%液堿和99%片堿，設計產能為液堿36 萬t/a，片堿10 萬t/a。裝置于2007 年投產。

1 蒸發片堿工藝流程簡述

從電解裝置送來的32%離子膜堿進入32%堿緩沖槽，用泵送入Ⅲ效降膜蒸發器，經蒸發提濃后的36%堿用泵分別送至4#堿預熱器和3#堿預熱器，預熱后進入Ⅱ效降膜蒸發器。經蒸發提濃后的42%堿用泵分別送至1#堿預熱器和2#堿預熱器，預熱后進入Ⅰ效降膜蒸發器。經蒸發提濃后的50%堿用泵分別送至1#堿預熱器和42%堿換熱，送至4#堿預熱器與36%堿換熱后，一部分經成品堿冷卻器冷卻后送往液體罐區出售；一部分直接進入Ⅱ效降膜濃縮器。經Ⅱ效濃縮后的62%堿用泵送入Ⅰ效降膜濃縮器，產出的99%熔融堿經堿分配器分配后，分別進入3 臺片堿機，冷卻成片后進入片堿料倉，通過包裝機包裝后，經碼垛機自動碼垛后入庫。

2 關鍵設備

2.1 降膜蒸發器

降膜蒸發器是蒸發片堿生產中的關鍵設備之一，主要由降膜管、分布器、分離器等部分組成。

分布器的主要作用是使堿液在降膜管內均勻成膜，以改善換熱效果。分布器材質為低碳鎳，能耐高溫強堿腐蝕。每臺蒸發器上有二百多個分布器，與降膜管數匹配。安裝時要求分布器齊平，上下偏差不超過1 mm，且分布器下端與降膜管管口無間隙，防止造成堿液成膜不均勻，影響蒸發效率。

每臺降膜蒸發器有與分布器數量相匹配的降膜管，降膜管也采用耐高溫強堿的鎳材。管壁厚度1.5～2.0 mm，在滿足強度要求的前提下，管壁越薄，換熱效果越好，蒸發效率越高。降膜管與蒸發器管板間的連接采用脹接加強度焊。堿液在降膜管內依靠自身重力和氣體拖帶作用自上而下成膜狀流動，到達降膜管下端時，濃度達到工藝要求后進入分離器。進降膜管的堿液流量不能太大或太小，流量太大造成堿液不好成膜或成膜太厚，蒸發效果差，最終達不到工藝要求的濃度；流量太小則會造成降膜管“干壁”，使其發生彎曲變形，最終造成降膜管損壞。因此，一定要控制好進降膜管的堿液流量，不能低于工藝要求的最低流量。另外，降膜蒸發器在安裝時，必須保證垂直度，防止堿液在降膜管內發生偏流，造成堿液不能均勻成膜，從而損壞降膜管。

分離器是一個圓柱形容器，采用鎳材制造。依靠法蘭和蒸發器連接，主要提供氣液分離空間，因此體積較大。分離器內堿液液位控制不能太高或太低。液位太高，會增加液柱靜壓頭，引起沸點升高，使有效溫差減少，造成蒸發量減小，導致生產強度降低；液位太低，蒸發和閃蒸劇烈，易造成跑堿，不但污染冷凝液，也會造成堿損失。為了盡可能降低堿損失，避免冷凝液含堿超標，在分離器內設計安裝了捕沫器，主要作用是將二次蒸汽中夾帶的堿沫過濾下來，達到凈化二次汽的目的。生產中最常用的捕沫器形式為鎳絲網捕沫器，其過濾效率能達到99%以上[1]。

2.2 片堿機

片堿機是片堿生產中的關鍵設備，主要包括轉鼓、刮刀和堿浸槽3 部分。

轉鼓表面材質是低碳鎳，鎳不耐硫的腐蝕，使用中應避免含硫高的物質如潤滑油、潤滑脂、油漆等接觸轉鼓表面，對檢修時接觸到的含硫物質，檢修后應用丙酮擦干凈。轉鼓轉速與進料量有關，在同樣進料量情況下，盡量在低速下操作，這樣可以降低對刮刀的磨損。片堿機轉鼓內冷卻水水溫低，熔融堿在轉鼓表面附著力小，容易刮下，能延長刮刀的使用壽命，且堿塵較小。轉鼓冷卻水溫不能太高，水溫太高冷卻效果差，對刮刀磨損嚴重，且產生的堿塵較大，容易使包裝系統堵塞，影響片堿正常生產。轉鼓內共有30 個冷卻水噴頭，材質為不銹鋼316L，為防止噴頭堵塞，冷卻水使用純水。為了保證冷卻效果，必須保證噴頭冷卻水的水量和水壓。轉鼓表面開有矩形槽，目的是增加換熱面積，改善冷卻效果。由于粘附在轉鼓表面的高溫堿與噴淋在轉鼓內表面的冷卻水換熱后降溫、結晶、固化附著在轉鼓表面上的堿膜會鼓起，堿片和轉鼓表面就產生空氣層，降低了傳熱系數。在轉鼓表面開槽后，當轉鼓表面的堿片被刮下，槽中仍有結晶堿，轉鼓旋轉后，粘附在轉鼓表面的堿和槽內的結晶堿粘結在一起，使堿片難以鼓起，消除了空氣層，提高了冷卻效果。

浸槽材質采用低碳鎳，用來接收高溫熔融堿。側上方有溢流管，主要用來保持浸槽液位和停車時清理浸槽廢堿，通過手搖式控制機構實現升降。浸槽在使用過程中，會由于各種原因產生變形，當出現變形時，要適當調整浸槽高度，并及時校正，避免浸槽與轉鼓摩擦，造成轉鼓損傷。

片堿機使用的刮刀材質為銅合金，每臺片堿機上有6 片主刮刀。主刮刀調節采用螺桿式調節，刮刀調節到位后，用鎖母定位，防止退刀。刮刀安裝時要在一條平行線上，當刮刀磨損到一定程度時，要及時更換。否則，刮刀刀架會劃傷轉鼓表面，影響轉鼓的正常使用。另外，刀片硬度一般控制在HB=5 左右，太軟容易磨損變形，太硬易對轉鼓造成損傷。

2.3 熔鹽爐

熔鹽爐是片堿生產中的關鍵設備，用來加熱熔鹽，實現熔鹽的升溫降溫。熔鹽爐一般都是盤管式，熔鹽在盤管內流動，管外熱源加熱。該廠使用的是立式圓筒形盤管熔鹽爐，主要由爐體、燃燒器2 部分組成。

熔鹽爐爐體由加熱盤管和殼體組成。加熱盤管是由直徑相同的密集鋼管沿爐身盤卷而成，進出口通過聯箱匯集成一個管口進出。為了充分吸收熱量，加熱盤管又分為輻射段和對流段，以管程密布做隔墻，控制高溫煙氣的流動方向。燃燒器置于爐底中心，火焰由下而上與下部盤管換熱后，燃燒產生的高溫煙氣由下而上進入對流段換熱后，從爐頂煙道排出。熔鹽由爐頂進口聯箱進入爐內，在爐內吸收熱量后由爐底出口聯箱排出。殼體以鋼質支架做為支撐骨架，內側采用耐火磚做為砌體，中間填充耐火纖維。

爐體上部設有2 個防爆門，防止爐內超壓造成爐體損壞。爐體中下部各設一個觀察口，用來觀察火焰燃燒情況，便于及時調整助燃氣和燃燒氣流量，確保燃料充分燃燒。燃燒器采用自動點火裝置，并有在線火焰監測，在生產過程中如火焰監測器未監測到火焰，會自動滅爐，以保護熔鹽爐不受損傷。輻射段加熱管使用的是翅片管，以增強換熱效果。熔鹽爐在使用中，要求爐內壓力為微負壓，防止高溫煙氣外泄，增加熱損失及降低對耐火材料壽命的影響。

熔鹽在熔鹽爐內升溫時，要嚴格遵守升溫規定，按照梯度升溫進行操作。每小時升溫速度不能超過30 ℃/h，避免溫度驟升驟降，損壞加熱盤管。點爐時，先要對爐內進行3 min 的空氣吹掃，目的是對爐內殘留的可燃氣體進行置換，防止在點火時發生爆炸。另外，熔鹽爐底部四周設有滅火蒸汽管，一旦爐內發生爆炸或異常燃燒情況時，立即打開蒸汽閥門進行緊急滅火，防止發生危險。

3 結語

以上設備是蒸發片堿生產中使用的關鍵設備，其使用與維護情況直接影響著生產能否正常進行。只有了解和掌握了設備的結構、各部件的作用及正確的使用方法，才能延長設備的使用壽命，提高系統運行的穩定性。但設備的穩定運行是一個長期摸索的過程，只有通過不斷的改進，才能發揮其最大效能，為實現生產系統的“安、穩、長、滿、優”運行打下堅實的基礎。

［1］程殿彬，陳伯森，施孝奎.離子膜法制堿生產技術.北京：化學工業出版社，1998.