燒堿生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題及應(yīng)對措施

劉艷，李春鋼，王奮斗

(陜西金泰氯堿化工有限公司，陜西 榆林 718199)

陜西金泰氯堿化工有限公司(以下簡稱“金泰氯堿”)是氯堿行業(yè)第一家實現(xiàn)全鹵制堿的企業(yè)，現(xiàn)有2套燒堿生產(chǎn)裝置：一線裝置于2005年10月開車，二線裝置于2013年12月開車。通過近幾年的運行，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)過一些問題，都已得到有效解決，為裝置后續(xù)安全平穩(wěn)生產(chǎn)提供了保障。現(xiàn)將出現(xiàn)的問題總結(jié)如下，希望對同行業(yè)有一定的借鑒作用。

1 儲鹵池內(nèi)沉積大量雜質(zhì)，有效容積急劇減小

1.1 問題描述

金泰氯堿采用全鹵制堿，一、二線燒堿裝置共有2個直徑50 m、容積10 793 m3的儲鹵池，主要起儲存鹵水和緩沖生產(chǎn)的作用。正常運行時，鹽井返出的鹵水通過返鹵總管分別進(jìn)入1#、2#鹵池，1#鹵池只向一線一次鹽水供應(yīng)鹵水，2#鹵池只向二線一次鹽水供應(yīng)鹵水。自2004年鹵池建成投運以來，由于種種原因一直未清淤。但隨著運行時間的延長，返鹵夾帶的的泥沙不斷沉積，鹵池有效容積不斷減少。運行至2018年，2#鹵池的有效容積已減小至33%。為增大鹵池有效容積，2018年4月曾用挖掘機(jī)從2#鹵池中清理出淤泥約1 000 m3，但挖出的鹽泥較稀，堆放和運輸困難，易造成環(huán)保事件，且挖掘機(jī)的臂長有限，只對鹵池邊緣進(jìn)行了少量清理。運行至2019年6月，2#鹵池的有效容積已降至總?cè)莘e的20%，鹵池空位急劇降低，鹽井出現(xiàn)故障或大修停車，鹽井泄壓排水將無法平衡，對公司滿負(fù)荷平穩(wěn)生產(chǎn)構(gòu)成威脅。

1.2 采取措施

針對上述問題，金泰氯堿前期做了大量調(diào)研和試驗，包括與同行業(yè)交流。經(jīng)過反復(fù)討論，最終決定在不影響生產(chǎn)的前提下，將現(xiàn)有電解樹脂塔再生廢水送至白水池(淡鹽水和一次水等的收集池)管線，將鹵水池內(nèi)抽出的鹽泥反竄回一次鹽水渣池，然后通過板框壓濾機(jī)壓濾后隨鹽泥一并外運處理。經(jīng)過前期的周密準(zhǔn)備，2019年9月20日，金泰氯堿成功將2#鹵池的泥漿送入渣池，每天清淤量約100 m3，目前已騰出空位約1 000 m3，效果明顯。待2#鹵池清淤完成后，切換至1#鹵池進(jìn)行清淤。

2 二線氫處理水封槽溢流管線堵塞

2.1 問題描述

金泰氯堿二線燒堿裝置于2013年底開車。運行2年后，發(fā)現(xiàn)二線氫氣處理水封槽冷凝水溢流管水量越來越小。拆下管道，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)壁沉積了大量的白色物質(zhì)。為了查清原因，利用大修停車機(jī)會，分別打開一線和二線水封槽人孔，發(fā)現(xiàn)一線水封槽(運行15年從未打開)內(nèi)無沉積物(見圖1)；而二線只運行2年，水封槽底部沉積了大量的白色物質(zhì)。經(jīng)分析，主要為氫氧化鈣(見圖2)。

圖2 二線氫氣放空槽內(nèi)部示意圖Fig.2 The inside of second-line hydrogen vent tank

2.2 原因分析

兩套裝置工藝流程一樣，且一線運行時間較長，二線運行時間短，為什么二線氫氣水封槽內(nèi)會出現(xiàn)白色沉積物呢？為此，技術(shù)人員進(jìn)行了深入細(xì)致的分析。經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)造成上述問題的主要原因是兩套裝置工藝配管不同。一線氫處理水封槽放空圖3所示：一線氫氣處理進(jìn)水封槽管線是從氫氣總管上部引出，高度約500 mm，正常運行時，來自一線電解的濕氫氣中冷凝下來的含堿冷凝液隨氫氣帶入了洗滌塔。由圖4二線氫處理水封槽放空示意圖可以看出：二線氫氣處理進(jìn)水封槽管線是從氫氣總管底部引出，來自二線電解的濕氫氣中冷凝下來的含堿冷凝液直接進(jìn)入了水封槽。

由于從電解槽出來的濕氫氣中夾帶部分堿霧，在輸送過程中隨水分冷凝下來，二線冷凝液直接流入了水封槽，再加上水封槽內(nèi)補充的是一次水，水中的Ca2+與冷凝液中的堿反應(yīng)生成Ca(OH)2，從而造成溢流管線結(jié)垢。氫處理水封槽內(nèi)冷凝液含堿分析值如表1所示。

圖3 一線氫處理水封槽放空示意圖Fig.3 Diagram of emptying water seal tank for hydrogen handling in the first line

圖4 二線氫處理水封槽放空示意圖Fig.4 Diagram of emptying water seal tank for hydrogen handling in the second line

監(jiān)測點氫處理水封槽內(nèi)冷凝水含堿量/(g/L)洗滌塔出口循環(huán)水含堿量/(g/L)裝置一線二線一線裝置二線裝置分析值00.120.060.03

由表1可知：由于一線氫氣處理進(jìn)水封槽管線是從氫氣總管上部引出，冷凝液大部分帶入氫氣洗滌塔，所以一線氫氣水封槽內(nèi)的堿含量很少；而二線氫氣處理進(jìn)水封槽管線是從氫氣總管底部引出，濕氫氣中冷凝下來的含堿冷凝液直接進(jìn)入了水封槽，所以其中堿含量較高。同理，可以看出一線洗滌塔出口循環(huán)水中堿含量明顯低于二線洗滌塔。

2.3 采取措施

將二線氫氣水封槽溢流管線閥門移至水封槽根部(見圖5)，同時預(yù)制了1根DN50的溢流管線，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溢流管線水量減小時，短時間內(nèi)關(guān)閉水封槽根部閥門，然后快速將預(yù)制好的管線更換上去，清理換下的結(jié)垢的管線，以備下次使用。同時利用每年大修停車機(jī)會，清理水封槽內(nèi)部。

圖5 二線氫處理水封槽溢流管線示意圖Fig.5 Diagram of overflow pipeline of the water seal tank for hydrogen treatment in the second line

3 一線合成爐蒸汽總管放空消音器夾帶水情況嚴(yán)重

3.1 問題描述

一線氯化氫合成爐正常運行時，產(chǎn)生的低壓蒸汽主要用于加熱工藝物料和冬季采暖。夏季由于產(chǎn)生的蒸汽無法完全利用，部分蒸汽放空，現(xiàn)場噪聲較大。為消除蒸汽放空產(chǎn)生的噪聲，從而改善現(xiàn)場環(huán)境，2015年在蒸汽放空管線上安裝了1臺消音器，投入運行后效果良好，但在蒸汽放空過程中，從消音器中排出的蒸汽帶水量較大，夾帶出的水落下后對周圍的管道保溫、儀表閥門、廠房墻面造成了不同程度的損壞和銹蝕。

二線氯化氫裝置最初設(shè)計時就有消音器，2013年開車運行至今，蒸汽放空消音器出口從未出現(xiàn)帶水情況。

3.2 原因分析

一線合成爐蒸汽總管放空示意圖如圖6所示。

圖6 一線合成爐蒸汽總管放空示意圖Fig.6 Diagram of emptying steam main of hydrogen chloride synthesis furnace in the first line

通過分析，從圖6可以看出：一線消音器底部標(biāo)高明顯低于蒸汽出口總管標(biāo)高，蒸汽放空時，消音器底部管線及消音器內(nèi)部會有部分積水，這部分積水無法通過蒸汽總管帶走，只能隨放空蒸汽通過消音器出口帶出。二線蒸汽總管在3樓，而消音器安裝在4樓，蒸汽中冷凝下來的水全部通過蒸汽總管被帶走，所以蒸汽放空時不夾帶水。

二線合成爐蒸汽總管放空示意圖如圖7所示。

3.3 改進(jìn)措施

將一線蒸汽放空消音器移至4樓(見圖8)，使消音器底部高于蒸汽總管標(biāo)高，徹底解決了消音器夾帶水問題。

4 二次鹽水加熱器頻繁堵塞

4.1 問題描述

一線二次鹽水加熱采用列管式換熱器，二線采用板式換熱器，一線裝置開車至今，運行良好，從未出現(xiàn)過內(nèi)部堵塞而影響鹽水加熱。二線裝置開車至今，板式換熱器頻繁出現(xiàn)堵塞，每次清理后最長運行2個月，就出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，影響鹽水通量和加熱溫度。每次只能采取打開板式換熱器旁路來保證鹽水通量。

圖7 二線合成爐蒸汽總管放空示意圖Fig.7 Diagram of emptying steam main of hydrogen chloride synthesis furnace in the second line

圖8 一線合成爐蒸汽總管放空管線改進(jìn)示意圖Fig.8 Diagram of improved vent line of steam main of hydrogen chloride synthesis furnace in the first line

4.2 原因分析

解體二線二次鹽水板式換熱器檢查，發(fā)現(xiàn)每次堵塞都是在板式換熱器鹽水進(jìn)口處堆積了大量的白色片狀物質(zhì)，經(jīng)分析主要為碳酸鈣。在運行時，管道內(nèi)壁生成一層薄垢，當(dāng)鹽水流量變化或遇到精鹽水倒泵時，管壁上附著的垢層脫落，隨鹽水管道堆積在板式換熱器進(jìn)口處，造成通道減小，引起流量下降。

4.3 采取措施

在板式換熱器進(jìn)口管道上安裝了過濾器，當(dāng)鹽水流量降低時，短時間內(nèi)停止鹽水泵，快速清理過濾器后恢復(fù)生產(chǎn)。增加過濾器后，目前運行良好。新建氯堿企業(yè)在考慮鹽水加熱器時，建議選用列管式加熱器，雖然一次性投資較大，但列管式具有密封點少、泄漏率小、檢修維護(hù)費用低等優(yōu)點。

5 結(jié)語

燒堿生產(chǎn)過程中總會出現(xiàn)各類問題，只要技術(shù)人員提前預(yù)防，經(jīng)常性深入現(xiàn)場，善于觀察、分析總結(jié)，所有的問題都能得到及時、有效解決；同時，同行業(yè)之間應(yīng)加強交流溝通，尤其是將各自發(fā)生的各類問題進(jìn)行經(jīng)常性交流，相互提供借鑒，避免相同、類似問題重復(fù)發(fā)生。