片碱装置国产化改造及运行总结

易多涛，英 强，姚志国，胡学东

（中盐吉兰泰氯碱化工有限公司氯碱厂，内蒙古 750336）

2017年2月，中盐吉兰泰氯碱化工有限公司氯碱厂在原有的片碱生产工艺基础上进行改进，以大方向不做改动为前提进行研究，从多方面处理浓缩器换热列管底部换热管与进行膨胀节连接部位设备腐蚀问题。通过对设备换热列管、静电消除装置、换热管底部腐蚀问题等技术参数进行解决。为了保障改型浓缩一效安全稳定运行，对加糖系统、碱液分配、二次汽、熔盐等装置系统等片碱附属装置也进行改造。

1 浓缩一效项目改造要点

（1）换热管布膜问题处理与研究

为达到均匀进液和布膜，防止列管出现干烧现象，将分布器采用螺纹连接，螺旋进液，靠离心力将液体均匀分布在管壁，达到很好布膜效果。分布器外部采用夹套，换热列管顶部延长15 mm，在延长部分外加一个螺纹接头并加工外螺纹，与分布器间隙配合的套管加工内螺纹，与螺纹接头连接，调整分布器的高度。分布器外径与列管内径间隙为1 mm。

（2）设备使用周期问题处理

换热器底部列管增加牺牲管长30 mm。牺牲管与底部换热管采用焊接连接。在牺性管下部可以继续增加一段间隙配合连接管。

（3）解决热胀冷缩应力

原来换热器膨胀节为厚度为10 mm，热胀冷缩伸缩量很小，现在计划将管壁变薄，并且由原来4波变为6波。波纹管材质采用哈氏6625，外护套采用不锈钢材质。

（4）解决电位腐蚀

原来换热器无接地装置，为防止换热器发生电位腐蚀，增加接地。

（5）主体换热管问题处理

原换热器换热列管为276根，新换热器由于考虑分布器及夹套的固定等因素，最终在换热管外部安装的套管外径为Ø48 mm，在不改变换热器直径情况下，将换热列管由276根缩减到198根，产能不变。换热器列管规格Ø38.1×2.11，材质为Ni205。

（6）换热管变形预防

换热器内的折流板同原来线拉杆定距，改为拉杆定距，同时在拉杆上增加定位套管，保证折流板的稳定，减少对列管的损坏。

（7）解决应力损伤问题

采用下管板为40 mm，上管板为70 mm。主要让设备组装造成的应力集中在下管板，而上管板增加厚度就是增加强度，保证分布器能够保证在同一水平面。下管板集中有应力，采用机械振动来消除，主要用锺子敲击。

（8）换热列管下断口腐蚀问题处理

由于原设备装置的换热器频繁出现换热列管下端腐蚀，最终衍生到周围换热列管也出现相同腐蚀问题。为了解决换热器下部腐蚀，在换热列管底部增加50 mm的牺牲管，牺牲管与换热列管底部套接，并在牺牲管底部采用精加工管板固定。如果出现腐蚀，先腐蚀牺牲管，避免换热列管腐蚀，影响装置开工率和生产负荷。

2 片碱装置改造

（1）熔盐系统进行检查维修

由于前期对熔盐管线进行检测，检测壁厚部分管壁变薄，为了保障片碱开车后熔盐管线正常运行避免熔盐泄漏出现安全事故，对熔盐管线进行更换。

由于片碱在原设备运行过程中部分碱液泄漏进入熔盐系统，为了避免泄漏碱液对设备及管线造成腐蚀，在片碱开车前30天安排更换熔盐，将原系统熔盐全部排出，并对熔盐罐进行检查，合格后投入新熔盐。

（2）对片碱加糖系统进行改造

原来片碱系统加糖位置在62%碱进浓缩一效之前，糖液与碱液中的氯酸盐反应时间短，不能充分反应，造成氯酸盐对设备腐蚀。为降低氯酸盐对设备腐蚀，将片碱加糖位置变更到50%碱浓缩二效之前，并增加管道混合器和过滤器，增加了糖液与氯酸盐反应时间，使碱液氯酸盐充分与糖液反应，降低了氯酸盐腐蚀。

（3）碱液分配装置改造

旧系统碱液分配盘达不到设计效果，造成片碱机故障时碱液不能切除系统，进而碱液浪费增加各项能耗。后期进行自主设计改造，碱液分配装置能达到预期效果。

（4）浓缩一效蒸发器

旧系统蒸发器变形严重，并且多出存在漏点。现场环境得不到有效改善，对现场作业也造成一定的安全隐患。为了改造作业环境，对浓缩一效蒸发器进行维修，维修过程中使用报废蒸发器进行维修，尽可能修旧利废，降低维修费用。

3 设备调试

片碱装置于2017年10月21日改造完成，在改造前期由于分布器在布水中分布不均匀和螺纹接头处有漏液，经过将螺纹接头与上管板进行焊接，控制了碱液渗漏的问题。

由于分布器分布不均匀及试水过程液体表面张力无法消除，致使换热列管进液不均匀，后来通过手工打磨将分布器套筒下液口扩大至8 mm×10 mm的三角下液口。液体表面张力通过在开车过程中开始满负荷进液2～3 min靠外力将液体表面张力进行破除，最终使换热列管基本均匀进液，避免设备干烧。

4 设备运行

片碱于2017年10月21日检修完成，开始进入开车准备阶段，在熔盐升温阶段保持熔盐炉不超过25℃/h的加热速率加热熔盐。

10月22日片碱熔盐温度及其他设备都具备开车条件，安排片碱进行开车进碱。

在开车后先期按照70%生产负荷运行，当运行稳定后各项参数均在工艺控制范围内，24 h后将生产负荷提高到100%。片碱生产添加糖液解决氯酸盐腐蚀问题，在开车时先参照原工艺加糖数据，将糖量控制在400 g/t，后期根据生产运行状况进行逐步调节。当镍含量逐步稳定后将加糖量逐步开始下调至350 g/t以下，再观察运行效果。

在片碱加糖调整至350 g/t以下以后，片碱各项参数未发生变化，片碱质量未发生变化，一直在98.5%以下。为了提高片碱质量，后期又将片碱加糖恢复到400 g/t左右，碱质量也未出现上升趋势。

改造后片碱装置运行正常，片碱中含镍在2.5×10-6左右，与62%碱差值在1.75×10-6左右，均低于片碱工艺控制要求。但是为了有效控制碱中氯酸盐对设备腐蚀及优化片碱工艺控制参数，降低片碱生产各项消耗，分阶段对片碱装置加糖量进行调整实验。

第一阶段已经实验完成，第一阶段逐步将片碱加糖量由400 g/t提高至500 g/t，分2次提升，但是提升后碱温未发生明显变化，碱质量也未出现变化。在第一阶段调试过程中，片碱出一效碱温最高值为410.5℃，碱中含镍与未实验运行期间基本未发生明显变化，均在2.6×10-6左右。

第二阶段根据实验数据，片碱加糖量按照当时氯酸盐含量，控制在350 g/t时，片碱含镍及相关工艺参数较为稳定；片碱加糖量高于400 g/t时，各项工艺参数未发生明显变化。因此，建议将加糖量控制在400 g/t以下，根据实验参数，片碱加糖下限值控制在300 g/t。

片碱生产系统生产片碱约为9 t/h，加糖为（350±20）g/t，碱温为 405 ℃左右，改造后，碱中含镍为2.1×10-6。片碱装置运行55天后，各项参数均在控制范围内，碱中含镍也得到有效控制，生产负荷也能达到设计产能。

5 产能效益

改造后片碱装置每天生产片碱210 t，月产6300 t，片碱装置完成了年度片碱生产计划任务80000 t，并实现超产计划。

片碱二期装置共计计划投资422.2万元，按照片碱市场价格计算，每吨片碱折算50%碱出厂价后创收214元左右，片碱二期每月创造经济效益134.9万元，预计100天收回投资。