3萬t/a片堿裝置的運行總結

徐海川

（萬華化學（煙臺）氯堿熱電有限公司，山東 煙臺 264000）

萬華化學（煙臺）氯堿熱電有限公司是建設有一期20萬t/a燒堿裝置的氯堿企業，為滿足客戶需求及豐富產品種類，配套建設3萬t/a片堿裝置。隨著國內片堿工藝技術的發展趨向成熟，該公司采用國產以熔鹽為加熱介質的降膜濃縮片堿生產裝置。自2015年4月20試運，6月正式生產，裝置運行良好，產品質量穩定，現就該裝置的運行狀況及工藝操作經驗作出總結。

1 裝置概況

該裝置以氯堿自產氫氣為加熱源，以熔鹽為加熱介質，實現了氫氣的有效利用及片堿的連續生產。

1.1 工藝流程

將堿蒸發裝置界區75℃、50%的熱堿液采用單效降膜蒸發技術濃縮到62%，再采用單管式降膜管濃縮到97.5%后閃蒸至98.5%以上的產品，工藝過程中采用最終濃縮器的二次蒸汽作為預濃縮器的加熱熱源，不再使用生蒸汽，工藝流程示意圖見圖1。

1.2 操作條件

（1）熔鹽爐出口溫度：（420±10）℃;

（2）真空泵真空度：≥92 kPa；

（3）再分配器堿液出口溫度：≥380℃；

（4）出料片堿濃度：≥98.5%。

1.3 裝置特點

（1）工藝采用降膜法，提高了換熱效率；

（2）以氫氣為加熱源，降低了生產成本；

（3）相較大鍋熬堿，提高了生產效率，減少了頻繁點火的安全隱患。

2 運行情況

自2015年4月試運，至2017年5月，因生產調度、配套設備及工藝操作等各種原因停車共計六十余次。片堿主要設備運行使用狀況良好（見表1）。裝置運行負荷在設計負荷80%～96%內生產，產品質量≥98.5%（一等品）。

表1 主要設備使用情況表

3 生產運行總結

3.1 工藝控制方面

3.1.1 熔鹽系統

圖1 片堿工藝流程圖

熔鹽系統作為片堿裝置的加熱介質具有高溫易分解、低溫易結晶的特點，針對熔鹽系統，對其溫度的控制尤為重要。熔鹽的熔點為142.2℃，但為防止流動過程中在管道內受冷凝固，不但在開車階段前要對熔鹽管線進行蒸汽伴熱，而且要求開車前熔鹽儲槽內熔鹽溫度≥180℃。停車過程中為保證熔鹽在溫度降至180℃前全部回流至熔鹽儲槽，不但要開啟熔鹽管線蒸汽伴熱，且停熔鹽泵后要及時打開降膜管上熔鹽出口管道處的熔鹽回氣閥，防止熔鹽系統憋壓，影響熔鹽回流。

3.1.2 堿系統

堿系統作為片堿裝置生產中的主要工藝生產線，需要對其溫度、流量、液位給予重視。

開車初期需做好堿管線的伴熱工作，因熔融堿的熔點高達318.4℃，堿系統伴熱一般應用電伴熱或熔鹽伴熱（該廠使用電伴熱系統）。

生產過程中要控制堿流量和與濃縮器液位的穩定。因為預濃縮器依靠最終濃縮器的二次蒸汽作為熱源，升降生產負荷要慢，防止因堿流量驟降或突升引起二次蒸汽量的變化影響產品質量。

3.1.3 蔗糖系統

蔗糖作為片堿生產過程中氯酸鹽的還原劑，是保護鎳設備的重要添加劑，加入量有相應的要求。添加量過低，不能有效還原堿液中的氯酸鹽，會造成降膜管的腐蝕，影響設備使用壽命。添加量過高，則會增加堿液粘稠度，一旦蔗糖在降膜管壁碳化粘結，會影響液膜分布，造成干管段干燒，引發降膜管的穿孔損傷。一般要求蔗糖添加量為理論添加量的2倍，該公司控制加糖量為理論添加量的3～5倍。

理論反應方程式：

3.2 設備保護方面

良好的設備是生產運行的基礎，因而在生產過程中，要在滿足工藝生產要求的同時，盡可能合理保護設備，延長設備使用壽命。

3.2.1 降膜管的保護

降膜管的保護在于兩方面，一要防止鎳材腐蝕，二要防止降膜管干燒。

（1）防止鎳材的腐蝕。要定期分析原料堿中的氯酸鹽含量，合理的調控加糖量；要定期分析產品堿中的鎳含量，驗證氯酸鹽的還原效果。一般產品堿中如果鎳含量〈5×10-6，則說明鎳材基本未腐蝕；有條件應盡可能的提高鎳含量分析頻率，該公司鎳含量分析頻率約1次/月，近兩次鎳含量分別為1.53×10-6和 0.81×10-6。

（2）防止降膜管的干燒。a.控制加糖量，防止因蔗糖在降膜管壁碳化粘結，引發局部干管現象，故蔗糖加入量一般不大于理論加入量的5倍，最大不大于理論加入量的10倍。 該公司控制加入量一般為理論加入量的3～5倍。平時亦可通過片堿顏色進行觀察，若蔗糖加入過量，片堿則會出現偏黃、黑色；b.控制進降膜管堿液最低流量，當進堿流量偏低時，降膜管布膜不完全，易在降膜管中下段形成干管，長時間干燒，則易導致降膜管中下段變形、泄露。因而進堿流量一般不低于設計值的50%；c.開停車初期，熔鹽大循環升溫過程中，要對降膜管通蒸汽保護，亦可避免降膜管的干燒。

3.2.2 熔鹽爐的保護

熔鹽爐作為整套裝置的加熱設備及壓力容器，具有較高的危險性，加強熔鹽爐的監護控制，不僅可增加設備使用壽命，更可降低生產中的安全隱患。

該公司利用自產氫氣作為熔鹽爐加熱能源，在開停車過程中的置換、分析必不可少。系統停車時氫氣管線系統用氮氣密封，氮氣置換過程必須檢測氮中含氧，含氧量低于0.1%，方可密封。系統開車前氫氣管線進行氫氣置換，必須檢測氫氣純度≥99%，方可開車點火。

開車初始，必須對熔鹽爐進行小火空管預熱，防止熔鹽盤管溫度驟然上升，由于突然增加的熱應力導致熔鹽盤管的破損；停車過程中，要保證熔鹽盤管溫度的緩慢降低（停止燃燒器后保持鼓風機開啟，熔鹽通過大循環逐步降溫至260℃左右，再停熔鹽泵進行熔鹽的回流操作）。

3.3 職業健康及環境保護

針對片堿包裝過程中存在堿塵現象，嚴重影響包裝環境及操作人員的職業健康，該廠在依靠負壓除塵系統的基礎上，增加除塵管線沖洗水系統。通過增加小流量噴霧式沖洗水，增加負壓除塵系統的除塵吸附效果，并定期對除塵管線進行沖洗，有效降低了包裝過程中堿塵的擴散。除塵管線接入洗滌水，對堿塵進行吸收后收集至稀堿液儲槽，一方面避免了堿塵的二次排放，另一方面增加了堿的回收利用率。

4 結論

（1）國產片堿熔鹽法降膜生產裝置無論在工藝系統，還是在設備應用方面都有了長足進步，具備了與國際大型片堿生產裝置供應商競爭的實力，降低連續型片堿生產裝置的建設成本。

（2）在片堿工藝控制方面，還有很多問題需要不斷摸索，只有不斷完善、優化片堿生產過程中的控制，才能增加片堿裝置的使用壽命、降低生產成本。