磷酸三鈉在石墨合成爐夾套純水pH 值調(diào)整中的應(yīng)用

孔凡銳

（德州實(shí)華化工有限公司，山東 德州253000）

氯氫合成的石墨合成爐燈頭處氯氣、氫氣燃燒火焰中心溫度達(dá)2 500 ℃， 氯化氫氣體溫度2 000 ℃，為冷卻氯化氫氣體合成爐， 蒸汽段采用高耐腐蝕性及高導(dǎo)熱性的石墨材料， 石墨筒體與鋼制夾套之間用純水換熱，副產(chǎn)0.25 MPa 的蒸汽。

實(shí)際運(yùn)行中夾套內(nèi)熱水顯酸性，造成管道、夾套腐蝕穿孔，被動(dòng)停爐檢修，現(xiàn)經(jīng)過(guò)調(diào)研查閱資料，提出用磷酸三鈉調(diào)整水質(zhì)的方案。

1 合成爐蒸汽段運(yùn)行現(xiàn)狀

向合成爐夾套補(bǔ)充的純水由夾套底部進(jìn)入，進(jìn)口補(bǔ)水自控閥與蒸汽閃蒸罐內(nèi)水液位聯(lián)鎖動(dòng)作，液位低時(shí)自動(dòng)補(bǔ)水。夾套內(nèi)石墨筒體采用“塊孔式石墨塊”增加了換熱面積和換熱系數(shù)[1]，水汽經(jīng)頂部閃蒸罐汽水分離后，熱水循環(huán)回流至夾套內(nèi)。單臺(tái)爐滿負(fù)荷時(shí)氫氣進(jìn)爐流量為2 000 m3/h，蒸汽產(chǎn)量為3.5 t/h，進(jìn)夾套的純水pH 值為6.8～7.5，偏弱堿性。

由于純水未經(jīng)除氧和除二氧化碳工藝[2]，造成夾套內(nèi)熱水顯酸性， 試紙測(cè)試及化驗(yàn)排污水pH 值為5.0～6.0，高溫、高流量的蒸汽沖刷導(dǎo)致夾套鐵皮、蒸汽熱水管道、閃蒸罐內(nèi)壁嚴(yán)重腐蝕、穿孔，夾套內(nèi)壁出現(xiàn)麻坑狀點(diǎn)腐蝕， 石墨筒體外壁的改性浸漬樹(shù)脂全部脫落，底部排污水顯示為鐵紅色，夾帶著樹(shù)脂粉末。 紅色鐵銹污泥沉積在夾套底部， 淤積堵塞排污管、石墨筒體換熱孔影響傳熱效果[3]。

夾套內(nèi)熱水沸騰， 造成大量金屬離子碳酸鹽生成，水質(zhì)變硬，沉積在夾套底部。 夾套與汽水分離閃蒸罐連接的DN300 管道流速快[4]、沖擊力大，90°彎頭處原來(lái)為6.0 mm 的壁厚， 后改為壁厚8.0 mm 的彎頭，但依然很快腐蝕泄漏，造成生產(chǎn)上很被動(dòng)。

2 造成腐蝕的因素分析

進(jìn)爐純水中有一定量的游離CO2及O2，含有碳酸化合物CO和HCO離子， 水沸騰后會(huì)分解放出CO2。 游離的CO2腐蝕性受溫度影響較大，水溫高時(shí)碳酸的電離度增大加劇腐蝕。

腐蝕速度取決于溫度、CO2和O2的濃度， 腐蝕產(chǎn)生物是Fe3O4與FeO 及含水氧化物的生成物，當(dāng)O2與CO2同時(shí)存在時(shí)會(huì)加速腐蝕，CO2使水呈微酸性破壞管路保護(hù)膜，隨著O2含量增加，管道呈潰瘍狀腐蝕，排污水顯示磚紅色、鐵含量大。

3 加磷酸三鈉溶液的可行性

磷酸三鈉是一種性價(jià)比很高的鍋爐軟水劑[5]，為強(qiáng)堿弱酸鹽，有較高的溶解度，通過(guò)水解反應(yīng)而呈現(xiàn)弱堿性，配置1%的水溶液測(cè)試pH 值為11.5～12.1。

磷酸三鈉能與水中容易結(jié)成水垢的可溶性鈣鹽、鎂鹽等起作用，生成不溶性的磷酸鈣Ca3（PO4）2、磷酸鎂Mg3（PO4）2等沉淀物懸浮于水中，松軟脫落形成水渣且沒(méi)有粘性，有利于水渣隨排污水排除，減緩?qiáng)A套底部的淤積。

4 添加磷酸三鈉的加藥方案

（1）配置方案

加1 kg 磷酸三鈉至溶液配制罐（容積1 m3），配制成1 g/L 的稀溶液，通過(guò)計(jì)量隔膜泵打入純水泵進(jìn)口，計(jì)量泵量程為10 L/h，磷酸三鈉溶液隨純水進(jìn)入夾套， 配制罐液位低到30%液位時(shí)及時(shí)配制標(biāo)液。溶液溶度及加入量要依據(jù)夾套水質(zhì)情況和計(jì)量泵量程做出調(diào)整。

班長(zhǎng)負(fù)責(zé)溶液的配制和計(jì)量泵運(yùn)行的常規(guī)檢查，配置時(shí)帶好橡膠手套，防護(hù)眼鏡，防止灼傷皮膚和眼睛。

（2）合成爐排污

夾套底部有兩個(gè)不同方向的DN25 球閥排污口，閃蒸罐底部一個(gè)DN50 的截止閥排污，各排污口串聯(lián)最終流到一樓地溝。排污時(shí)緩慢打開(kāi)閥門(mén)，每班排污兩次，一次5 min，排污時(shí)觀察水質(zhì)情況，若水較清可關(guān)閉閥門(mén)， 較渾濁則適當(dāng)增加排污次數(shù)和排污時(shí)間，排污時(shí)隨時(shí)與主控工聯(lián)系，密切關(guān)注夾套和閃蒸罐液位。 冬天排污可小流量長(zhǎng)流水。

（3）檢測(cè)指標(biāo)

化驗(yàn)分析泵進(jìn)口純水、夾套排污水的pH 值，監(jiān)測(cè)指標(biāo)范圍為進(jìn)爐水8.0～9.5，排污水為7.0～9.5，每班化驗(yàn)一次。夾套底部排污水由班長(zhǎng)負(fù)責(zé)取樣，同時(shí)利用pH 試紙測(cè)試水的酸堿性，便于做出及時(shí)調(diào)整。

5 運(yùn)行效果

初期通過(guò)連續(xù)加藥及加大排污量， 各排污水明顯變清，試紙測(cè)驗(yàn)pH 值為7.5，效果可行。 合成爐拆爐檢修時(shí)， 發(fā)現(xiàn)石墨筒體外壁改性樹(shù)脂未見(jiàn)明顯脫落，蒸汽管道未再泄漏，檢測(cè)管壁厚度減薄不大。 可見(jiàn)純水中添加磷酸三鈉溶液效果可行， 可在合成爐生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。