片堿與49%液堿同時生產(chǎn)的技術(shù)改造

昂衛(wèi)國，王亞

（中鹽安徽紅四方股份有限公司，安徽合肥 231602）

中鹽安徽紅四方股份有限公司擁有15萬噸/年燒堿生產(chǎn)裝置，其中片堿裝置設(shè)計能力5萬噸/年，采用瑞士博特公司（BCPL）的二效降膜蒸發(fā)器和降膜濃縮器，切換生產(chǎn)模式后，可生產(chǎn)49%液堿或98%以上片堿。

本次生產(chǎn)裝置改造達到同時生產(chǎn)49%液堿或98%以上片堿的目的，滿足市場對不同產(chǎn)品的需求，減少切換生產(chǎn)模式物料損失，提高裝置長周期平穩(wěn)運行及產(chǎn)品質(zhì)量。

1 原生產(chǎn)工藝流程簡介

原有片堿裝置有兩種生產(chǎn)模式：一種模式為液堿生產(chǎn)，另一種模式為片堿生產(chǎn)（見圖1）。

圖1 原片堿裝置工藝流程圖

1.1 片堿生產(chǎn)模式

32%堿液通過泵從貯槽送入一效降膜式蒸發(fā)器EV-1101，經(jīng)蒸發(fā)提高濃度后用一效堿泵P-1101 從EV-1101 抽出，經(jīng)過39%燒堿2#預(yù)熱器HE-1551 加熱后進入二效降膜蒸發(fā)器EV-1301，通過EV-1301時堿液濃度提高到60%，然后用二效堿泵P-1301 把堿液從EV-1301 打入降膜濃縮器EV-2301。為防NaClO3腐蝕設(shè)備，堿液在進入EV-1301之前加一定量5%濃度的糖溶液。通過EV-2301 時60%堿液脫水，達到高濃度98%以上的熔融堿。

高濃度的熔堿通過分配罐依靠重力作用流入兩臺片堿機冷卻制片，片堿進入片堿槽送至包裝秤包裝，從包裝秤接口處漏下的堿塵被除塵器吸走[1]。

1.2 49%液堿生產(chǎn)模式

32%堿液通過泵從貯槽送入一效降膜式蒸發(fā)器EV-1101，在真空情況下加熱濃度從32%上升至39%左右，39%的堿液通過泵從抽出經(jīng)過換熱器HE-1511和 HE-1551 到達 EV-1301，堿液通過 EV-1301 時被濃縮到49%，49%的堿液用泵從EV-1301 中抽出，經(jīng)過HE-1511和HE-1531后被送入貯槽，利用泵打出界區(qū)。

2 存在問題

本裝置在設(shè)計之初，綜合考慮物料及熱量平衡，生產(chǎn)過程中需調(diào)整EV-1101、EV-1301 溫度等工藝參數(shù)，停開降膜濃縮器，達到生產(chǎn)49%液堿或片堿的目的，片堿和49%液堿并不能滿足同時生產(chǎn)的需求。這一設(shè)計上的缺陷，導(dǎo)致單一的片堿/49%液堿生產(chǎn)裝置處于較為被動的狀態(tài)。

原生產(chǎn)工藝中，在生產(chǎn)片堿時，液堿的庫存隨著每天銷量而逐漸減少。同樣當(dāng)生產(chǎn)液堿產(chǎn)品時，片堿庫存也會相應(yīng)減少。單一的生產(chǎn)模式容易造成片堿/液堿產(chǎn)品缺貨或無貨，銷售人員每天都在關(guān)注兩種產(chǎn)品的庫存，擔(dān)心無堿可售而引起顧客抱怨，造成顧客流失。為了滿足需求，車間需經(jīng)常性地進行片堿/液堿生產(chǎn)模式切換，不僅影響設(shè)備的使用壽命，還會產(chǎn)生廢堿，增加污水處理車間的壓力。

3 改造方案

為更好地滿足49%液堿市場需求，計劃在生產(chǎn)片堿時從二效出口分流部分56%堿用以配制49%液堿，達到液堿、片堿同時生產(chǎn)的目的。

通過方案比選，選擇增加靜態(tài)混合器與攪拌配堿罐，兩步配制50%堿的方案。

具體方案：在現(xiàn)有固堿裝置廠房空余場地，新增兩臺不銹鋼儲槽，一臺為50%堿罐（內(nèi)加蒸汽盤管），一臺為49%堿配制槽（加攪拌、伴熱）；槽頂部各加一路純水管；兩臺堿泵同時與兩臺儲槽相連，通過泵進出口閥門控制堿液流向；在39%堿1#換熱器和48%堿冷卻器之間的堿管道抽頭，另配一根堿管到新增50%堿罐，在此堿管上配有靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器前配32%堿管。

來自HE-1511的60%堿液與32%堿液混合后，通過冷卻器冷卻后進入50%堿罐。50%堿儲槽堿由泵經(jīng)過流量計打入49%堿罐，經(jīng)過高純水流量計調(diào)節(jié)流量并充分攪拌混合，最終調(diào)配成合格的49%液堿，輸送至酸堿站產(chǎn)品49%液堿儲槽（見圖2）。

圖2 片堿和49%液堿同時生產(chǎn)技改工藝流程圖

3.1 片堿、液堿同時開車

打開堿泵機封水，將32%堿管流量控制閥切換為手動控制，投用蒸汽伴熱。啟動32%堿泵，向管道混合器送堿。混合后堿液進入50%堿槽，液位達到50%時打開進49%液堿槽閥門并啟動堿泵，通過流量計將高純水加入49%液堿儲槽，待液位達到50%啟動攪拌器，液位達到70%時停泵。攪拌均勻，測密度并取樣分析堿濃度，合格后啟動堿泵送往酸堿站；不合格則通過49%液堿泵打入32%堿儲槽，生產(chǎn)片堿使用。

3.2 片堿、液堿同時生產(chǎn)時液堿停車

關(guān)管道混合器32%、60%堿閥門，開32%堿進閥組排放閥，將管道中堿液排掉。將50%堿槽堿打入49%液堿儲槽，調(diào)配合格后送酸堿站49%液堿儲槽。關(guān)閉分配臺進出儲槽閥門，開啟酸堿站49%液堿儲槽閥門，用蒸汽將管道中液堿吹除至酸堿站儲槽，從進、出儲槽管道低位放盡管道中液堿，保持管道伴熱。

4 改造效果

4.1 提高設(shè)備的使用壽命

化工連續(xù)生產(chǎn)的方式對設(shè)備延長使用壽命有利[2]。在片堿、液堿頻繁的轉(zhuǎn)換生產(chǎn)過程中，由于溫度變化及設(shè)備氧化對降膜濃縮器的使用壽命影響較大，根據(jù)資料及運行經(jīng)驗顯示，降膜濃縮器的開停車次數(shù)達到19 次時，降膜管基本損壞需更換。改造后兩種模式同時穩(wěn)定連續(xù)的經(jīng)濟運行方式，減少了降膜濃縮器的開停車次數(shù)，降低了降膜管腐蝕損壞的機率，延長了更換周期，提高了關(guān)鍵設(shè)備的使用壽命。

通過本次技改，每年可避免降膜濃縮器開停車12次，從而有效延長了設(shè)備的使用壽命，同時也為后期的設(shè)備維護、保養(yǎng)節(jié)省了開支。通過兩年來的運行效果評價，每年可節(jié)約設(shè)備維護費用約30萬元。

4.2 節(jié)約成本、減少浪費

原生產(chǎn)工藝頻繁地切換49%液堿和片堿的生產(chǎn)模式，必須對管道進行排空，片堿機浸槽堿排放，不可避免產(chǎn)生浪費。通過本次技改，徹底地解決了這一問題。經(jīng)統(tǒng)計，每次切換時浪費約2 t氫氧化鈉（折百），按全年12次的切換總量計算，每年可增加24 t 堿（折百）產(chǎn)量，每噸片堿制造成本約2 000 元，累計可節(jié)約制造成本：24 t×2 000元/t=48 000元。

與此同時，減少廢堿排放，也減少了水處理車間處理這部分堿液所產(chǎn)生的鹽酸消耗。以每次排放一噸（折百）堿需要0.912 5 （t折百）鹽酸中和進行計算，每噸鹽酸制造成本約500 元，累計節(jié)約污水處理費用為：24 t×0.912 5 t/31%×500元/t=35 223元。

因此，片堿與49%液堿同時生產(chǎn)不僅增加氫氧化鈉的產(chǎn)量，同時也減少污水處理費用，每年可節(jié)約成本約8.3萬元。

4.3 能源得以充分利用

（1）副產(chǎn)蒸汽的充分利用

本次技改中所有高濃度的液堿管道、液堿儲槽的伴熱蒸汽，都是來自二合一生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的低壓蒸汽，避免了多余的蒸汽出現(xiàn)放空浪費情況，能源的綜合利用效率得到提高。

（2）氫氣的充分利用

以前49%液堿生產(chǎn)時，片堿裝置處于停車狀態(tài)，氫氣放空量就會增大，由于得不到很好的利用而造成浪費。技改后兩種模式同時生產(chǎn)，可以充分利用這部分放空的氫氣，減少浪費。

4.4 穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和市場份額

經(jīng)過本次技改，兩種產(chǎn)品在同時生產(chǎn)的模式下，車間可穩(wěn)定片堿產(chǎn)量（3 m3/h）的同時，增加49%液堿的產(chǎn)出量（4 m3/h），可以保證片堿每天生產(chǎn)60 t左右，產(chǎn)品的質(zhì)量經(jīng)過摸索、調(diào)整，出堿濃度基本上穩(wěn)定在49.2%～49.5%，產(chǎn)品的質(zhì)量得到有效保障。同時每天可多生產(chǎn)120～150 t 的49%液堿，在每月連續(xù)運行的情況下，可生產(chǎn)49%液堿4 000 t左右。

此次技改使得公司的產(chǎn)品能夠持續(xù)地滿足不同顧客的需求，穩(wěn)定了49%液堿和片堿產(chǎn)品銷售市場份額，提高了公司燒堿產(chǎn)品的市場競爭力，在燒堿產(chǎn)品銷售市場利好的外部環(huán)境下，為公司創(chuàng)造了更多的利潤。

4.5 操作簡便

技改以前，操作人員需要根據(jù)市場需求的變化，頻繁進行液堿和片堿的切換。液堿管道的排放清洗、片堿機的清洗等操作過程，由于接觸到高濃度的堿液，風(fēng)險等級較高，不安全因素較大。技改后裝置不需要頻繁切換，減少了員工的工作量；穩(wěn)定、連續(xù)的生產(chǎn)方式，方便員工操作，減少了在切換過程中誤操作現(xiàn)象的發(fā)生。

5 結(jié)束語

本次片堿和49%液堿同時生產(chǎn)的技術(shù)改造項目實施后，公司49%液堿、98%及99%片堿產(chǎn)品質(zhì)量均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。裝置運行平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，有利于滿足顧客對不同產(chǎn)品的需求，穩(wěn)定市場占有率，同時避免了頻繁切換生產(chǎn)模式對設(shè)備的損害以及氫氧化鈉的浪費，不僅延長了設(shè)備的使用壽命，同時也減少了污水處理費用，經(jīng)濟效益明顯。