6萬t/a片狀氫氧化鉀生產裝置改造

祁偉

(青海鹽湖工業股份有限公司，青海 格爾木 816099)

【蒸發與固堿】

6萬t/a片狀氫氧化鉀生產裝置改造

祁偉

(青海鹽湖工業股份有限公司，青海 格爾木 816099)

片狀氫氧化鉀;設備；腐蝕；故障;改造

針對6萬t/a片狀氫氧化鉀生產裝置運行中存在的問題(全自動包裝機故障率高，設備腐蝕泄漏嚴重，片堿機轉鼓易損壞，等等)進行了技術改造：采用單管式換熱器及汽液分離器組成的濃縮器替代列管式濃縮器，更換新式分配器，更換片堿機弧形鍋及轉鼓，采用由7組可獨立調節的刀片組成的刮刀代替原整片刮刀，采用脫鹽水代替循環水對片堿機進行冷卻，采用半自動包裝機代替全自動包裝機。改造后，裝置運行平穩，達到了預期目的。

青海鹽湖工業股份有限公司化工公司(以下簡稱“鹽湖化工公司”)蒸發固堿(氫氧化鉀)裝置于2011年3月開車，引進意大利某公司整體工藝設備。因某些原因，裝置運行過程中出現多種問題導致開停車過于頻繁，不能實現長周期穩定運行。2014年4月，鹽湖化工公司決定利用全廠停車檢修期間對固堿裝置進行整體改造。

1 原生產工藝

來自罐區的質量分數48%的氫氧化鉀堿液由輸送泵打入片堿裝置區板式換熱器中進行換熱(利用二次蒸汽冷凝液加熱)，換熱后進入裝置預濃縮器，質量分數提升至56%(利用終濃縮器的二次蒸汽加熱)；再由濃堿泵打入列管式終濃縮器中，經過熔鹽加熱后，質量分數提升至90%，溫度升至390～400 ℃;然后自流進入融熔堿罐上升側，通過負壓操作由兩根上升管進入閃蒸罐中，上升管內融熔堿利用熔鹽進行加熱，由一根下降管進入融熔堿罐下降側，質量分數提升至95%，溫度降至380 ℃；最后，經過分配器進入2臺片堿機進行冷卻結片，片堿溫度降至35 ℃后，由每臺片堿機對應的單臺自動包裝機進行包裝后外售。

原片堿生產工藝流程如圖1所示。

圖1 原片堿生產工藝流程示意圖

2 存在問題

(1)配套2臺片堿機對應的2臺全自動包裝機故障率極高。在生產過程中，自動包裝機電氣故障、熱封故障、下料振動故障頻繁發生。當包裝機故障無法正常包裝時，單臺片堿機下料倉沒有備用包裝機，導致料倉堵料，終濃縮降量。甚至存在如下情況：當一臺包裝機未排除故障時，另一臺片堿機及對應包裝機又出現故障。此時，固堿裝置只能停車。開車初期因包裝機故障導致固堿裝置停車次數就達到15次/月。堿液具有強腐蝕性，特別是在高溫狀態下，其腐蝕性更強，因此蒸發系統采用的鎳材設備經過幾年均須更換。裝置頻繁開停車對設備腐蝕尤為嚴重，每次開車，進料堿液都會沖掉鎳材表面起保護作用的氧化鎳層，繼續沖刷腐蝕下層鎳材，造成設備器壁變薄，影響使用壽命。

該裝置在生產過程中，由于包裝設備頻繁故障，裝置頻繁開停車，對鎳設備特別是終濃縮器、分配器、片堿機轉鼓、片堿機弧形鍋損壞程度較大。

(2)自2011年下半年，鹽湖化工公司加強了對該裝置的維護，并在料倉一側加裝側下料口管線。當包裝系統出現故障時，利用側下料口人工臨時包裝，避免因料倉堵料而導致降量或停車。由于人工包裝勞動強度大，且因沒有除塵設施，現場操作環境極其惡劣，因此，臨時包裝線不能長時間運行，最長僅能提供12 h搶修自動包裝機的時間，并沒有從根本上解決包裝機問題。自2012年初，終濃縮器、分配器、片堿機弧形鍋頻繁發生泄漏，特別是終濃縮降膜濃縮器，從開始的一兩根列管泄漏到最嚴重時超過50%列管泄漏。為保障生產，一方面焊接泄漏列管，另一方面對難以維修的列管進行堵塞。但終濃縮器50%的列管堵塞造成生產負荷只能維持在正常值的一半，濃縮成膜過程不能很好地進行，進一步加劇了設備的腐蝕，即使增大糖的加入量，成品堿中鎳含量仍然上升，成品片堿發黑質量事故時有發生。

分析設備腐蝕原因，技術人員認為既有開停車頻繁的因素，也有設備本身材質、施工安裝等多方面因素。鹽湖化工公司根據原設備圖紙委托某廠家重新制作了1臺鎳材列管式終濃縮器，對泄漏的列管式濃縮器進行了更換，但6個月后更換的濃縮器又發生了泄漏。

(3)片堿機轉鼓使用壽命一般為四五年，但由于裝置頻繁開停車，片堿機轉鼓筒體熱變形使焊口裂開、轉鼓表面凹凸不平，表面包鎳最薄處僅1 mm。片堿機刮刀局部與轉鼓貼合不到位，一方面刮刀不能有效地將轉鼓表面堿層完全刮下，生產不規則的大塊堿；另一方面，操作人員為提高產品品質，使刮刀盡量貼近轉鼓表面進行調刀，導致刮刀、轉鼓表面進一步受到損壞。最終不僅刮刀和轉鼓表面受到了損壞，而且不斷有大塊熔融堿產出，影響產品外觀。

此外，片堿機弧形鍋腐蝕泄漏事故頻繁發生，多次補焊后使用效果也不盡理想；因冷卻水結垢導致的片堿機噴嘴堵塞，使冷卻水不能均勻地分布到轉鼓表面，影響結片效果。

2012年5月，固堿裝置停車記錄如下：包裝機故障16次，片堿機故障4次，終濃縮器泄漏6次，分配器泄漏2次，熔鹽爐跳停1次，片堿機弧形鍋泄漏1次。

3 改造措施

針對片堿裝置出現的問題，鹽湖化工公司委托重慶某公司對裝置進行了整體改造。

3.1 濃縮系統改造

(1)采用單管式換熱器及汽液分離器組成的濃縮器替代原列管式終濃縮器。單管式濃縮器裝卸方便，單根故障時易于更換。

(2)更換了泄漏的分配器。

(3)在每根降膜管熔鹽出口加裝測溫點，將信號送至DCS，觀察每根降膜管熔鹽出口溫度的變化情況。

3.2 片堿機改造

原片堿機刮刀為整片刮刀，不利于對轉鼓局部形變進行調整，造成局部刮刀貼合不到位而不能有效地將轉鼓表面堿層完全刮下。而改造后的新式刮刀由7組可獨立調節的刀片組成，并增加轉鼓兩側刮刀，避免轉鼓邊緣產生熔融堿，減少了側面堿片掉落到弧形鍋側面形成的廢堿，降低了產品堿的損失。更換刮刀的同時，也更換了變形的2臺轉鼓，完全解決了刮刀不能完全貼合造成的成品堿夾帶大塊堿等問題。更換了片堿機弧形鍋，加裝弧形鍋電伴熱，在投堿前7 h升溫預熱，使弧形鍋溫度達到350 ℃，減輕進堿時溫差造成的熱應力，延長設備使用壽命。

原工藝中采用循環水冷卻片堿機，循環水易結垢導致片堿機噴嘴堵塞，冷卻水不能均勻分布到轉鼓表面，影響結片效果。為此，一方面對轉鼓筒體內的噴嘴進行合理分布改造，使噴射角度和噴水量更加合理；另一方面，采用脫鹽水代替循環水進行冷卻(循環水通過板式換熱器冷卻脫鹽水)，解決了因水結垢堵塞片堿機噴嘴的問題。

3.3 包裝機改造

通過考察國內外片堿包裝機，發現片堿自動包裝穩定運行技術仍然屬世界性難題。為了保障包裝系統穩定運行，拆除原2臺全自動包裝機，將1臺片堿機對應1臺全自動包裝機改為1臺片堿機對應2臺半自動包裝機(1開1備)。半自動包裝機采用國內廣泛使用的某款包裝機。在生產中，定期對備用包裝機清洗、校驗，當1#包裝機出現故障時，迅速切換至2#包裝機，保證生產系統穩定。

改造后片堿生產工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后片堿生產工藝流程示意圖

4 改造效果

鹽湖化工公司于2014年4月開始施工改造，月底竣工，5月5日一次開車成功。改造后，裝置運行穩定，故障率大大降低。

根據HG/T 3688—2010[1]標準劃分，改造前后產品指標對比如表1所示。

由表1可見：改造完成后，產品能耗降低，煤耗下降0.13 t/t；產品質量顯著提高，優等品率增加4.6百分點，一級品率增加12.5百分點，年開工率增加38.8百分點。

5 結語

鹽湖化工公司在固堿裝置整體改造過程中，在注重引進先進工藝技術及可靠設備質量的同時，又在不降低裝置整體性能的前提下最大限度地采用原裝置配套設備，既引進了先進的技術和裝備，又控制了投資。近3年穩定運行的事實證明：該固堿裝置整體改造是成功的。

[1] 中華人民共和國工業和信息化部.HG/T 3688—2010 高品質片狀氫氧化鉀[S].北京：化學工業出版社，2010.

[編輯：董紅果]

Transformation of 60-kt/a flake potash production equipment

QIWei(Qinghai Salt Lake Industry Co., Ltd., Golmud 816000, China)

flake potash; equipment; corrosion; fault; transformation

Technological transformations were carried out to solve to the problems existing in running of a 60-kt/a flake potash production device, such as high failure rate of automatic packing machine, serious leakage of equipment due to corrosion, easy damage of flake-producing machine drum, etc. A concentrator composed of a single-tube heat exchanger and a vapor-liquid separator was used to replace tubular concentrator. A new type of distributor was used. The arc pot and drum of flake-producing machine were replaced. The solid scraper was replaced by a scraper which was composed of 7 groups of independently regulated blade. Deionized water was used as coolant for flake-producing machine instead of circulating water. Fully automatic packaging machine was substituted for semi-automatic packaging machine. The device run stably and the transformations reached expected purposes.

祁偉(1982—)，男，工程師，2006年畢業于青海大學，現于青海鹽湖工業有限公司從事技術工作。

2017-01-04

TQ114.268

B

1008-133X(2017)04-0023-03