氯氣輸送系統(tǒng)的優(yōu)化改進

王國慶

(攀鋼集團有限公司海綿鈦分公司，四川 攀枝花 617000)

攀鋼集團有限公司海綿鈦分公司的鎂熱還原法生產(chǎn)海綿鈦所需的液鎂，約90%來自其鎂電解作業(yè)區(qū)。鎂電解作業(yè)區(qū)采用從烏克蘭引進的無隔板循環(huán)電解槽技術(shù)進行氯化鎂電解而產(chǎn)生液鎂，同步產(chǎn)生陽極氯氣送至氯化作業(yè)區(qū)的氯化爐循環(huán)使用(電解中石墨陽極處產(chǎn)生的氯氣稱為陽極氯氣)。由于陽極氯氣是危化品，須確保生產(chǎn)環(huán)境及環(huán)保的絕對可靠；同時作為承上的產(chǎn)品(電解產(chǎn)生)及啟下的原料(氯化爐使用)，其安全穩(wěn)定的輸送關(guān)系到電解及氯化作業(yè)區(qū)生產(chǎn)的穩(wěn)定。

2011年海綿鈦開始生產(chǎn)，其后不久啟動了電解系統(tǒng)對氯化鎂電解產(chǎn)液鎂供海綿鈦生產(chǎn)。經(jīng)過近4年的生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)陽極氯氣中夾帶的升華物(MgCl2、 KCl、NaCl等)多，自身溫度高(通過布袋除塵器后設(shè)計為約80 ℃)及水分含量高(初期開工檢測值雨季時質(zhì)量分數(shù)近0.1%)等問題，極易造成輸送系統(tǒng)堵塞及關(guān)鍵輸送設(shè)備氯壓機腐蝕、磨蝕等損壞，為此于2015年初對陽極氯氣輸送系統(tǒng)進行了改造。

1 改造前的工藝、問題及危害

1.1除塵與降溫效果差的危害

來自無隔板循環(huán)電解槽產(chǎn)生的高含量MgCl2、 KaCl、NaCl等升華物的溫度近400 ℃的氣固混合物狀態(tài)的陽極氯氣，在系統(tǒng)后置的氯壓機抽吸下，通過抽吸管道及鏈板式輸送機的裸露降溫并通過鏈板式輸送機將陽極氯氣輸送到布袋除塵器中除塵與降溫后，再通過裸露管道進一步降溫后被抽吸至氯壓機而壓送至氯化爐。在鏈板輸送機的頭輪處，部分升華物被刮除到玻璃鋼水洗槽內(nèi)，達到一定量時加堿中和送廢水處理站[1]。

這種僅靠布袋除塵器去除大部分升華物的方法，比通過布袋除塵器及管道裸露降溫的效果差(實測：最好除塵效果僅約50%、進氯壓機的陽極氯氣溫度遠超其設(shè)備要求的不高于35 ℃，最高時接近75 ℃)，由此大量的升華物要么堵塞在布袋除塵器前的各管道內(nèi)，要么布袋除塵器的布袋在大量升華物的頻繁沖刷磨蝕下?lián)p壞而穿濾。穿濾的高溫升華物后移至氯壓機及其前的抽吸管道，為此出現(xiàn)管道及各類后續(xù)設(shè)備設(shè)施堵塞及高溫磨蝕損壞氯壓機(最差時，幾乎每天都要更換布袋、清理各類抽吸管道及檢修氯壓機)，生產(chǎn)舉步維艱。

1.2無干燥除水的危害

由于輸送系統(tǒng)在氯壓機的抽吸前未設(shè)置干燥裝置，在管道長而連接處多與設(shè)備設(shè)施的密封點又極多的情況下，致使雨季抽吸負壓狀態(tài)的陽極氯氣極易帶水，嚴重時質(zhì)量分數(shù)接近0.01%。大量的水一方面使升華物吸潮發(fā)黏堵塞各類設(shè)備設(shè)施而抽吸困難；另一方面造成氯壓機(采用濃硫酸作為介質(zhì)載體的納氏泵)及后續(xù)壓送至氯化爐的各類設(shè)備及管道等被腐蝕損壞[2]。

圖1為改造前陽極氯氣輸送工藝簡圖，主要設(shè)備有鏈板式輸送機、布袋除塵器、玻璃鋼水洗槽、堿液罐、氯壓機、濃硫酸槽、換熱器、酸分離罐、氣液分離器等。

2 改造后的工藝、主要改造內(nèi)容及效果

2.1主要改造內(nèi)容

經(jīng)過計算，在輸送系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備氯壓機的抽吸壓力足夠的前提下，進行了如下的主要改造內(nèi)容。

(1)在原鏈板輸送機后與布袋除塵器前兩者間加設(shè)了一、二級共兩級過濾器。一方面，將鏈板輸送機內(nèi)的部分升華物刮除到一級過濾器內(nèi)，在底部排出后進行干式收集(避免原刮除到水洗槽時，濕式處理下的腐蝕嚴重問題)；另一方面，通過加強布袋除塵器的升華物去除效果，降低入布袋除塵器的陽極氯氣溫度，降低了布袋除塵器的處理負荷，延長了布袋使用壽命[3]。

(2)布袋除塵器的布袋材質(zhì)由玻璃纖維改為耐腐蝕的PTFE。

(3)在輸送系統(tǒng)的氯壓機前加設(shè)濃硫酸干燥裝置。通過濃硫酸的洗滌凈化與干燥作用，不僅有效減弱了升華物帶入氯壓機及后續(xù)系統(tǒng)的堵塞與磨蝕等危害，同時有效降低了陽極氯氣的含水與進氯壓機的氣體溫度，避免了對氯壓機及后續(xù)設(shè)備的腐蝕。

2.2改造后的工藝流程

圖2為改造后陽極氯氣輸送工藝簡圖。

2.3改造效果對比表

改造前，入氯壓機的氯氣中含水質(zhì)量分數(shù)最高為0.1%，一般為0.03%～0.05%；改造后均小于0.002 5%。改造前，含塵質(zhì)量分數(shù)最高為0.045%，一般為0.015%～0.05%；改造后均小于0.003%。改造前，溫度最高為75 ℃，一般為50～65 ℃；改造后均小于30 ℃。

改造前，氯壓機使用壽命最長是1個月，嚴重時近每天處理1次；改造后正常是4個月，最高達7個月。改造前，布袋使用壽命最長是3個月，嚴重時近1周處理1次；改造后半年定期檢查或更換1次。改造前，系統(tǒng)清理周期最長是3個月，嚴重時近3天處理1次；改造后是每半年定期清理1次。

本次改造效果明顯，有力地保證了陽極氯氣的安全輸送，確保了生產(chǎn)的平穩(wěn)運行。

[1] 張永健.鎂電解生產(chǎn)工藝學[M].長沙：中南大學出版社，2006:409-411.

[2] 李洪偉，劉方.鎂電解生產(chǎn)中氯壓機系統(tǒng)的改進構(gòu)想[J].輕金屬，2005(7)：42-44.

[3] 李大成，周大利，劉恒.鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009:211-214.