熔盐在片碱生产中的应用

杨霞 ，张鹏飞

(内蒙古亿利化学工业有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 014300)

内蒙古亿利化学工业有限公司10万t/a片碱装置采用的是SET公司的双效逆流降膜浓缩工艺，最终浓缩器的热载体采用热介质熔盐，它是目前片碱生产中最为理想的热载体。

1 熔盐的性质[1]

片碱生产中所用的熔盐是由硝酸盐混合物组成,其化学组成为40% NaNO2、7% NaNO3、53% KNO3, 这种熔融碱金属硝酸盐混合物具有均热性好、导热性高、流动性及化学稳定性强的特点。工业上普遍采用该配方，这一配方又称为“HTS”。

HTS熔盐的熔融热为74.986 kJ/(kg·℃),平均相对分子质量89.2，熔点为142.2 ℃，温度升高会加速熔盐的分解。

熔盐的分解主要是NaNO2的分解：

HTS的热分解与表面材料互有影响，它在碳钢和低合金钢设备中的分解比不锈钢设备中的分解更为明显，铁能夺取硝酸盐中的氧。温度过高时，硝酸盐分解放出氧气，腐蚀管道和设备。当KNO3过热时，它与铁或铸铁会产生激烈的放热反应，有引起爆炸的危险。

熔盐是一种强氧化剂，使用中不得混入易燃可燃物，否则会引起燃烧，甚至发生爆炸。

不同组成熔盐的熔点如表1所示。

表1 不同组成的混合熔盐的熔点

续表

2 熔盐工艺流程

熔盐由熔盐泵从熔盐槽内抽出，经熔盐管道送至熔盐炉内进行加热，出熔盐炉的熔盐一部分经熔盐回流阀回到熔盐槽(称为“小循环”)，大部分熔盐进入Ⅰ效降膜浓缩器与碱液进行换热，出Ⅰ效降膜浓缩器的熔盐回到熔盐槽内(称为“大循环”)，如此往复循环。熔盐工艺流程如图1所示。

图1 熔盐工艺流程示意图

3 熔盐的配制

按照规定的比例即40% NaNO2、7% NaNO3、53% KNO3，计算所需的质量后，按比例分批将其倒入熔盐槽内，并开启熔盐槽底部和内部盘管的中压蒸汽伴热以及内部的电加热器，对固态混合盐进行加热熔化，直到液态熔盐达到规定液位。在配制过程中，操作人员必须佩戴好防尘口罩和防护手套，并严格核对3种硝酸盐的数量，确保配比正确。配比不同易造成熔盐熔点升高，影响正常使用。其中的NaNO2具有毒性，食用1 g以上就会致人死亡，因此，配制完成后，操作人员必须用大量清水洗漱。

4 熔盐的升温

片碱生产中，熔盐温度要求控制在420～425 ℃。因此，投料前必须进行熔盐升温。熔盐升温所需的热量是由天然气提供的。升温前，先要对熔盐炉盘管进行预热，待盘管温度达到280 ℃时，启动熔盐泵，进行熔盐大循环。升温速率控制在30 ℃/h，直到升温至生产所需温度。这一过程需要6～8 h。升温过程中，要加强现场巡检，发现熔盐漏点要及时处理，否则容易引起火灾。

5 熔盐的保护

(1)熔盐管道要有一定的倾斜度，最高点设置放空阀。便于停车时熔盐迅速回流至熔盐槽，防止熔盐在熔盐管道内积存。

(2)熔盐在427 ℃以下非常稳定，可使用多年而不变质；427 ℃以上熔盐会发生分解，同时熔点升高。超过550 ℃，熔盐分解速度加快。超过600 ℃，分解明显，由透明的琥珀色变为棕黑色。因此，在片碱生产中，熔盐温度不能超过427 ℃。

图2 熔盐氮气保护方法示意图

(4)熔盐的正常使用寿命一般为3～5年，如保护不当，最快使用半年就要全部更换。

6 熔盐的更换

熔盐的更换分为全部更换和部分更换，全部更换就是将熔盐槽内熔盐全部清空，然后按照配比重新装填熔盐。部分更换就是根据现有分析出的熔盐组分比例，添加一定量熔盐，使其组分达到规定的比例。

7 废熔盐的处置

熔盐中的NaNO2对人体有致癌作用，废弃的熔盐不能用水稀释后直接排入下水道。先加入硫酸溶液酸化(使pH值为3左右)后，加入NaClO水溶液,将NaNO2氧化成NaNO3，然后再加入碱进行中和，当溶液的pH值达到7后稀释排放。

8 熔盐系统常见问题

8.1 熔盐阀门内漏

因熔盐阀门为金属密封面，长期开关会造成密封面磨损，从而造成阀门内漏。阀门内漏后，熔盐回流量大，参与换热的熔盐量减少；另外，停车后，由于熔盐内漏，造成管道堵塞，影响正常生产。因此，熔盐采用双阀门控制，其中一个为常开状态。如果控制阀门出现内漏，则采用常开阀门进行控制，同时更换内漏阀门。

8.2 熔盐管道法兰连接处泄漏

在生产过程中，熔盐密闭循环，高温高压。为防止泄漏，熔盐管道大部分采用焊接，但部分连接必须采用法兰，法兰连接处容易泄漏。为减少漏点，一般要对法兰螺栓进行热紧，就是在熔盐温度升高后，对法兰螺栓进行二次紧固，这样可以最大限度地减少熔盐的泄漏。

8.3 熔盐槽内熔盐结晶

熔盐的熔点较高，容易结晶,一旦结晶，熔化比较困难。因此，若要停车，则待熔盐全部倒流回熔盐槽后，将熔盐槽的蒸汽伴热打开，进行保温 ，确保下次开车顺利。

8.4 熔盐回流自控阀阀芯脱落

因每次停车后阀门和阀体内有少量残留熔盐，这些熔盐结晶后，造成阀门开关困难。随着开停车次数的增加，在阀杆的薄弱处易产生裂纹，最终造成阀芯脱落，导致阀门无法打开，熔盐积聚在管道内，无法倒流回熔盐槽。因此，在熔盐循环时，应在熔盐流过阀门后，再对回流阀进行动作，目的是用高温熔盐将阀门内残留熔盐熔化，使阀门动作自如。

8.5 熔盐泄漏引起着火

因熔盐具有强氧化性，一旦泄漏到可燃物上，会引起着火，如发现不及时，会造成严重后果。因此，要经常巡查，如发现熔盐泄漏引起着火，要立即用干粉灭火器进行灭火，并进行系统紧急停车。

9 结语

熔盐作为片碱生产较为理想的热载体，在片碱生产中应用十分广泛。只有科学合理地使用熔盐，才能确保片碱生产系统的安全，同时生产出优质片碱。