全卤制碱过程中预处理器结构损坏的原因及预防措施

王会林，罗 梁，魏自强，刘春光

（陕西北元化工集团股份有限公司，陕西 榆林719319）

陕西北元化工集团股份有限公司（以下简称“北元化工”）利用陕北地区煤炭、岩盐、电石等资源优势，形成了独具特色的循环产业链。2015年4月起公司实现全卤制碱，卤水指标相对稳定且水质清澈，盐水精制过程中预处理器运行相对稳定。北元集团80万t/a烧碱项目一期（40万t/a）一次盐水精制装置中设计有3台预处理器，设备最大直径15.5 m，高19.4 m，盐水处理能力为200 m3/h。本次损坏的一期预处理器A，于2009年9月建造完成，2009年12月投入使用。因上部浮泥槽防腐破损后设备本体腐蚀严重，2019年11月起停一期预处理器A对上部浮泥槽进行更换。2020年1月，在维修后投料过程中预处理器A斜板发生大面积坍塌。

1 原因分析

预处理器在进水当日环境温度为-16℃，物料（粗盐水）温度为61.9℃，温差达到77.9℃。开始注水后未进行预热，保持流量90 m3/h持续向凝聚反应室注水，导致凝聚反应室受热膨胀，与底部支撑筋板焊缝薄弱处拉裂。预处理器在进水时沿凝聚反应室筒体切线进水，一处焊缝拉裂后底部8组独立支撑受力失去平衡，凝聚反应室发生晃动后导致其余焊缝拉裂并发生坍塌，重量全部压在最内层斜板，导致斜板由内向外逐层坍塌。其次，预处理器底部使用14#槽钢支撑，运行10年后，检查原玻璃鳞片防腐破损，槽钢存在一定的腐蚀，强度减小。且在后期维修拆卸斜板过程中，9层斜板表面共计清理积泥约50 m3，再加预处理器进水过程中满液的凝聚反应室未受浮力支撑，底部支撑承受载荷过大。

2 预防措施

（1）设备

根据预处理器坍塌原因，对预处理器进行了局部优化，将下部支撑由均匀分布的8组增加为均匀分布的16组，所有支撑全部做玻璃鳞片防腐，保证其强度及抗腐蚀能力，支撑布置示意图见图1。

图1 支撑布置示意图

（2）防腐

将防腐材料更换为耐氯离子腐蚀性能更好的乙烯基酯树脂玻璃鳞片，选用耐高温型牌号，提高设备的耐腐蚀性能。

（3）工艺

为了防止在进水与放水时发生凝聚反应室满液状态下失去浮力支撑，将进液管道与上排泥竖管连接，并在排泥总管增加控制阀门，在进水与放水时保证凝聚反应室内外液位保持一致，避免盐水浮力或重力对支撑件的作用力。同时，在进水过程中采用阶段性进水，避免温度变化过快导致应力集中，预处理器示意图见图2。

图2 预处理器示意图

a.放水操作。停预处理器进液泵并断电挂牌，关闭泵进口、出口阀门，关闭预处理器进液阀门FV5103，改造管线对凝聚反应室及筒体同时进行放净。操作时先打开阀A、阀B、阀D、阀E、阀HV5102，再打开阀C进行放净，并根据放净流量调整阀C开度。放净需安排专人进行调整。

b.进水操作。利用改造管线对预处理器上下同时进行注水。首先打开阀FV5103、阀A、阀B、阀D、阀E，阀HV5102，关闭阀C，启动预处理器进液泵后通过泵出口阀门及变频器控制进液流量。待下部液面接触到凝聚反应室底部后凝聚反应室内外液面开始同时上升。注水采用间歇性注水，即注1 h水，停半小时后继续注水，且控制流量不得大于60 m3/h，为保证预处理器运行效果，待液位至斜板上部后静置8 h，静置期间每小时排泥1 min。静置结束后从预处理器进口开始注水（关闭阀B、阀D、阀E，HV5102），此时注水流量不得大于80 m3/h。待预处理器正常出水2 h后，方可缓慢提升流量，流量变化速率不得大于20 m3/h。

3 结语

（1）盐水精制工艺设备在设计、制造时应该考虑选用耐氯离子腐蚀的材质。使用碳钢材质设备时必须要增加可靠的内防腐并定期检查内部防腐层完好情况，在防腐层出现破损时及时修复或更换，避免设备本体腐蚀后出现结构损坏事故。

（2）在大型设备检修时一定要系统性考虑，论证形成合理的检修方案。在此次预处理器维修中，由于前期将上部浮泥槽进行了更换并做了内外防腐，后期更换斜板时考虑经济性未将浮泥槽拆除，导致施工周期大大增加，且施工过程中对前期做过的防腐有不同程度的破坏。