6万t/a片状氢氧化钾生产装置改造

祁伟

(青海盐湖工业股份有限公司，青海 格尔木 816099)

【蒸发与固碱】

6万t/a片状氢氧化钾生产装置改造

祁伟

(青海盐湖工业股份有限公司，青海 格尔木 816099)

片状氢氧化钾;设备；腐蚀；故障;改造

针对6万t/a片状氢氧化钾生产装置运行中存在的问题(全自动包装机故障率高，设备腐蚀泄漏严重，片碱机转鼓易损坏，等等)进行了技术改造：采用单管式换热器及汽液分离器组成的浓缩器替代列管式浓缩器，更换新式分配器，更换片碱机弧形锅及转鼓，采用由7组可独立调节的刀片组成的刮刀代替原整片刮刀，采用脱盐水代替循环水对片碱机进行冷却，采用半自动包装机代替全自动包装机。改造后，装置运行平稳，达到了预期目的。

青海盐湖工业股份有限公司化工公司(以下简称“盐湖化工公司”)蒸发固碱(氢氧化钾)装置于2011年3月开车，引进意大利某公司整体工艺设备。因某些原因，装置运行过程中出现多种问题导致开停车过于频繁，不能实现长周期稳定运行。2014年4月，盐湖化工公司决定利用全厂停车检修期间对固碱装置进行整体改造。

1 原生产工艺

来自罐区的质量分数48%的氢氧化钾碱液由输送泵打入片碱装置区板式换热器中进行换热(利用二次蒸汽冷凝液加热)，换热后进入装置预浓缩器，质量分数提升至56%(利用终浓缩器的二次蒸汽加热)；再由浓碱泵打入列管式终浓缩器中，经过熔盐加热后，质量分数提升至90%，温度升至390～400 ℃;然后自流进入融熔碱罐上升侧，通过负压操作由两根上升管进入闪蒸罐中，上升管内融熔碱利用熔盐进行加热，由一根下降管进入融熔碱罐下降侧，质量分数提升至95%，温度降至380 ℃；最后，经过分配器进入2台片碱机进行冷却结片，片碱温度降至35 ℃后，由每台片碱机对应的单台自动包装机进行包装后外售。

原片碱生产工艺流程如图1所示。

图1 原片碱生产工艺流程示意图

2 存在问题

(1)配套2台片碱机对应的2台全自动包装机故障率极高。在生产过程中，自动包装机电气故障、热封故障、下料振动故障频繁发生。当包装机故障无法正常包装时，单台片碱机下料仓没有备用包装机，导致料仓堵料，终浓缩降量。甚至存在如下情况：当一台包装机未排除故障时，另一台片碱机及对应包装机又出现故障。此时，固碱装置只能停车。开车初期因包装机故障导致固碱装置停车次数就达到15次/月。碱液具有强腐蚀性，特别是在高温状态下，其腐蚀性更强，因此蒸发系统采用的镍材设备经过几年均须更换。装置频繁开停车对设备腐蚀尤为严重，每次开车，进料碱液都会冲掉镍材表面起保护作用的氧化镍层，继续冲刷腐蚀下层镍材，造成设备器壁变薄，影响使用寿命。

该装置在生产过程中，由于包装设备频繁故障，装置频繁开停车，对镍设备特别是终浓缩器、分配器、片碱机转鼓、片碱机弧形锅损坏程度较大。

(2)自2011年下半年，盐湖化工公司加强了对该装置的维护，并在料仓一侧加装侧下料口管线。当包装系统出现故障时，利用侧下料口人工临时包装，避免因料仓堵料而导致降量或停车。由于人工包装劳动强度大，且因没有除尘设施，现场操作环境极其恶劣，因此，临时包装线不能长时间运行，最长仅能提供12 h抢修自动包装机的时间，并没有从根本上解决包装机问题。自2012年初，终浓缩器、分配器、片碱机弧形锅频繁发生泄漏，特别是终浓缩降膜浓缩器，从开始的一两根列管泄漏到最严重时超过50%列管泄漏。为保障生产，一方面焊接泄漏列管，另一方面对难以维修的列管进行堵塞。但终浓缩器50%的列管堵塞造成生产负荷只能维持在正常值的一半，浓缩成膜过程不能很好地进行，进一步加剧了设备的腐蚀，即使增大糖的加入量，成品碱中镍含量仍然上升，成品片碱发黑质量事故时有发生。

分析设备腐蚀原因，技术人员认为既有开停车频繁的因素，也有设备本身材质、施工安装等多方面因素。盐湖化工公司根据原设备图纸委托某厂家重新制作了1台镍材列管式终浓缩器，对泄漏的列管式浓缩器进行了更换，但6个月后更换的浓缩器又发生了泄漏。

(3)片碱机转鼓使用寿命一般为四五年，但由于装置频繁开停车，片碱机转鼓筒体热变形使焊口裂开、转鼓表面凹凸不平，表面包镍最薄处仅1 mm。片碱机刮刀局部与转鼓贴合不到位，一方面刮刀不能有效地将转鼓表面碱层完全刮下，生产不规则的大块碱；另一方面，操作人员为提高产品品质，使刮刀尽量贴近转鼓表面进行调刀，导致刮刀、转鼓表面进一步受到损坏。最终不仅刮刀和转鼓表面受到了损坏，而且不断有大块熔融碱产出，影响产品外观。

此外，片碱机弧形锅腐蚀泄漏事故频繁发生，多次补焊后使用效果也不尽理想；因冷却水结垢导致的片碱机喷嘴堵塞，使冷却水不能均匀地分布到转鼓表面，影响结片效果。

2012年5月，固碱装置停车记录如下：包装机故障16次，片碱机故障4次，终浓缩器泄漏6次，分配器泄漏2次，熔盐炉跳停1次，片碱机弧形锅泄漏1次。

3 改造措施

针对片碱装置出现的问题，盐湖化工公司委托重庆某公司对装置进行了整体改造。

3.1 浓缩系统改造

(1)采用单管式换热器及汽液分离器组成的浓缩器替代原列管式终浓缩器。单管式浓缩器装卸方便，单根故障时易于更换。

(2)更换了泄漏的分配器。

(3)在每根降膜管熔盐出口加装测温点，将信号送至DCS，观察每根降膜管熔盐出口温度的变化情况。

3.2 片碱机改造

原片碱机刮刀为整片刮刀，不利于对转鼓局部形变进行调整，造成局部刮刀贴合不到位而不能有效地将转鼓表面碱层完全刮下。而改造后的新式刮刀由7组可独立调节的刀片组成，并增加转鼓两侧刮刀，避免转鼓边缘产生熔融碱，减少了侧面碱片掉落到弧形锅侧面形成的废碱，降低了产品碱的损失。更换刮刀的同时，也更换了变形的2台转鼓，完全解决了刮刀不能完全贴合造成的成品碱夹带大块碱等问题。更换了片碱机弧形锅，加装弧形锅电伴热，在投碱前7 h升温预热，使弧形锅温度达到350 ℃，减轻进碱时温差造成的热应力，延长设备使用寿命。

原工艺中采用循环水冷却片碱机，循环水易结垢导致片碱机喷嘴堵塞，冷却水不能均匀分布到转鼓表面，影响结片效果。为此，一方面对转鼓筒体内的喷嘴进行合理分布改造，使喷射角度和喷水量更加合理；另一方面，采用脱盐水代替循环水进行冷却(循环水通过板式换热器冷却脱盐水)，解决了因水结垢堵塞片碱机喷嘴的问题。

3.3 包装机改造

通过考察国内外片碱包装机，发现片碱自动包装稳定运行技术仍然属世界性难题。为了保障包装系统稳定运行，拆除原2台全自动包装机，将1台片碱机对应1台全自动包装机改为1台片碱机对应2台半自动包装机(1开1备)。半自动包装机采用国内广泛使用的某款包装机。在生产中，定期对备用包装机清洗、校验，当1#包装机出现故障时，迅速切换至2#包装机，保证生产系统稳定。

改造后片碱生产工艺流程如图2所示。

图2 改造后片碱生产工艺流程示意图

4 改造效果

盐湖化工公司于2014年4月开始施工改造，月底竣工，5月5日一次开车成功。改造后，装置运行稳定，故障率大大降低。

根据HG/T 3688—2010[1]标准划分，改造前后产品指标对比如表1所示。

由表1可见：改造完成后，产品能耗降低，煤耗下降0.13 t/t；产品质量显著提高，优等品率增加4.6百分点，一级品率增加12.5百分点，年开工率增加38.8百分点。

5 结语

盐湖化工公司在固碱装置整体改造过程中，在注重引进先进工艺技术及可靠设备质量的同时，又在不降低装置整体性能的前提下最大限度地采用原装置配套设备，既引进了先进的技术和装备，又控制了投资。近3年稳定运行的事实证明：该固碱装置整体改造是成功的。

[1] 中华人民共和国工业和信息化部.HG/T 3688—2010 高品质片状氢氧化钾[S].北京：化学工业出版社，2010.

[编辑：董红果]

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.

祁伟(1982—)，男，工程师，2006年毕业于青海大学，现于青海盐湖工业有限公司从事技术工作。

2017-01-04

TQ114.268

B

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