淺析水合機(jī)結(jié)疤的原因及防結(jié)疤技術(shù)

付生鵬

(中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司，青海德令哈 817099)

淺析水合機(jī)結(jié)疤的原因及防結(jié)疤技術(shù)

付生鵬

(中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司，青海德令哈 817099)

文章分析了水合機(jī)在實(shí)際工況中結(jié)疤的原因，并提出相應(yīng)的防結(jié)疤技術(shù)及建議，通過(guò)實(shí)踐總結(jié)出水合機(jī)自身防結(jié)疤的特點(diǎn)，及生產(chǎn)過(guò)程中的防結(jié)疤技術(shù)。

結(jié)疤；水合機(jī)；重質(zhì)純堿；固相水合法；水堿比

中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司氨堿系統(tǒng)固相水合法生產(chǎn)重質(zhì)純堿裝置，自2011年投產(chǎn)以來(lái)，其重灰工序的關(guān)鍵崗位——水合崗位，存在著水合機(jī)內(nèi)部易結(jié)疤及結(jié)疤后清理困難的問(wèn)題。這兩個(gè)問(wèn)題一方面影響了重質(zhì)純堿產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量；另一方面在清理結(jié)疤過(guò)程中，大大增加了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。本文從水合機(jī)的構(gòu)造以及水合機(jī)工作原理分析入手，結(jié)合長(zhǎng)期以來(lái)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析并總結(jié)了φ3144×5200型水合機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)工況中結(jié)疤的原因，以及相應(yīng)的防結(jié)疤技術(shù)改造，實(shí)踐總結(jié)了一套清理結(jié)疤的方法。

1 水合法生產(chǎn)重質(zhì)純堿的原理

以輕質(zhì)純堿為原料，在回轉(zhuǎn)式水合機(jī)內(nèi)與一定比例的化合水進(jìn)行水合反應(yīng)。在一定溫度下生成一水碳酸鈉，即一水堿，反應(yīng)時(shí)放出大量的熱，其化學(xué)反應(yīng)方程式為： Na2CO3(s)+H2O(l)=Na2CO3·H2O(s)+14.1 kJ/mol，水合反應(yīng)在不同的溫度下生成不同的水合產(chǎn)物，因此水合反應(yīng)的最佳溫度應(yīng)控制在95～105 ℃之間，保證進(jìn)水合機(jī)的輕質(zhì)純堿溫度在>140 ℃，出料溫度控制在85～95 ℃范圍內(nèi)。

2 水合機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

我廠水合機(jī)由成都天保重型裝備股份有限公司制造，主體是不銹鋼(304)材質(zhì)制成的臥式回轉(zhuǎn)設(shè)備，由于外形像一個(gè)腰鼓，所以也叫腰鼓式水合機(jī)。其腰鼓式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)說(shuō)明了水合機(jī)進(jìn)料端與出料端均為60°角的錐體，化合水進(jìn)入后能迅速地沿錐體斜邊往下流，分散到一水堿中。隨著水合機(jī)的旋轉(zhuǎn)，水合機(jī)內(nèi)的抄板將一水堿和熱的輕質(zhì)純堿迅速均勻混合。由于水合機(jī)尾部是變徑的錐體，在消除了出料死角的前提下，還大大縮短物料在水合機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間，使物料在溫度還未開(kāi)始下降時(shí)就已導(dǎo)出，避免因溫度下降造成的結(jié)疤。外形尺寸為φ3144×5200，并以360°螺旋點(diǎn)陣分布安裝抄板，主要由進(jìn)、出料裝置，托輪，滾圈，擋輪，大、小齒輪，進(jìn)料絞刀，進(jìn)水口，觀察口，傳動(dòng)裝置等組成。水合機(jī)生產(chǎn)能力為600～760 t/d·臺(tái)(以干重灰產(chǎn)品計(jì))。

3 水合機(jī)結(jié)疤的原因

通過(guò)實(shí)踐操作，可以分析得出水合機(jī)結(jié)疤主要有以下四種原因：

3.1 水合反應(yīng)溫度控制不當(dāng)

通過(guò)實(shí)踐與理論分析得出，水合反應(yīng)溫度控制的過(guò)高或過(guò)低對(duì)水合反應(yīng)都是不利的。通過(guò)實(shí)踐觀察水合反應(yīng)溫度過(guò)低，主要發(fā)生在剛開(kāi)車或輕灰工序過(guò)來(lái)的輕質(zhì)純堿溫度過(guò)低，水合機(jī)出料結(jié)晶細(xì)、游離水含量高，易造成水合機(jī)結(jié)疤；而當(dāng)水合反應(yīng)溫度過(guò)高，水合機(jī)出料發(fā)白，高溫還促使水合反應(yīng)逆反應(yīng)生成碳酸鈉和過(guò)飽和堿液的混合物，造成水合機(jī)結(jié)疤。

1.除塵口 2.大齒輪 3.滾圈 4.純堿液入口 5.進(jìn)料電機(jī) 6.進(jìn)料減速機(jī) 7.進(jìn)料絞刀 8.運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī) 9.運(yùn)轉(zhuǎn)減速機(jī) 10.小齒輪 11.托輪 12.一水堿出料口圖1 水合機(jī)三維成型模型圖

3.2 水堿比控制不當(dāng)

對(duì)于采用固相水合法生成重質(zhì)純堿的工藝系統(tǒng)，水堿比的控制非常重要。若投入化合水過(guò)多，即水堿比過(guò)大，不僅增加了煅燒爐的蒸汽消耗，而且造成煅燒爐、水合機(jī)內(nèi)刷漿，導(dǎo)致煅燒爐爐頭抄板、水合機(jī)抄板結(jié)疤。如果投入化合水過(guò)少，即水堿比過(guò)小，會(huì)造成水合反應(yīng)率下降，負(fù)壓操作所帶走的堿塵增加，嚴(yán)重時(shí)造成產(chǎn)品質(zhì)量事故，即重灰粒度低。

3.3 輕質(zhì)純堿結(jié)晶不好

如果碳化工序重堿結(jié)晶不好，在輕灰工序通過(guò)煅燒爐煅燒，輸送到水合機(jī)，在水合機(jī)里反應(yīng)的輕質(zhì)純堿含有重堿成分，在這種情況下水合反應(yīng)不完全，再加上反應(yīng)溫度控制不當(dāng)，水堿比控制不好，此時(shí)水合反應(yīng)效果極差，水合機(jī)出料松散發(fā)白，容易結(jié)疤。

3.4 化合水管線腐蝕

在水合機(jī)進(jìn)料端，有一根DN50管線(碳鋼材質(zhì))進(jìn)入水合機(jī)，即水合反應(yīng)所需的化合水管線，此管線由于使用期限較長(zhǎng)，加上管線內(nèi)介質(zhì)化合水具有一定的腐蝕性，管線腐蝕嚴(yán)重，所加的化合水在水合機(jī)內(nèi)無(wú)規(guī)則的流淌，造成水合機(jī)進(jìn)料絞刀底部易結(jié)疤，致使在生產(chǎn)過(guò)程中絞刀結(jié)疤越嚴(yán)重造成絞刀負(fù)荷過(guò)大自停，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

4 防結(jié)疤的方法

4.1 控制好水合反應(yīng)溫度

水合反應(yīng)的操作，不僅要負(fù)壓操作，還需要將水合反應(yīng)產(chǎn)生的熱量帶走，保證水合反應(yīng)的溫度控制在95～105 ℃范圍內(nèi)。

4.2 控制好水堿比

我公司固相水合法的水堿比控制是采用變頻調(diào)節(jié)進(jìn)料絞刀的轉(zhuǎn)速，控制輕質(zhì)純堿進(jìn)入量，人工調(diào)節(jié)化合水配比量。這種方法不可避免受到人為調(diào)節(jié)滯后影響，導(dǎo)致水堿比控制不夠及時(shí)、準(zhǔn)確。建議的方法是將進(jìn)堿量與進(jìn)水量通過(guò)自動(dòng)化控制，設(shè)定堿量與水量的配比比列，其水堿比為1∶(0.35～0.45)，能進(jìn)多少堿就能進(jìn)符合工藝要求的多少水，不進(jìn)堿則不進(jìn)水，實(shí)現(xiàn)即時(shí)、精確的配比水堿比。此法若能完成，將對(duì)重灰工序能耗及生產(chǎn)連續(xù)起到極大作用。

4.3 控制好輕質(zhì)純堿的質(zhì)量

對(duì)于輕質(zhì)純堿的質(zhì)量把控，牽扯到工序間的不同工藝問(wèn)題，首先應(yīng)加強(qiáng)各工序的工藝指標(biāo)控制，保證輕質(zhì)純堿質(zhì)量合格。如果出現(xiàn)不合格的輕質(zhì)純堿，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系生產(chǎn)調(diào)度及公司領(lǐng)導(dǎo)，將生產(chǎn)出的重質(zhì)純堿隔離。

進(jìn)水合機(jī)的輕灰滿足的條件：

溫度 140～160 ℃

壓力 常壓

進(jìn)料量 25 000～31 000 kg/h·臺(tái)

總堿度(以Na2CO3計(jì)) ≥99.2 wt%

氯化物(以NaCl計(jì)) ≤0.7 wt%

鐵(Fe) ≤0.0035 wt%

水不溶物 ≤0.03 wt%

灼燒損失 ≤0.5 wt%

4.4 改造化合水管線

首先將碳鋼材質(zhì)的管線更換為不銹鋼材質(zhì)，耐腐蝕，以延長(zhǎng)使用壽命；其次將化合水管線伸入水合機(jī)部分做加長(zhǎng)處理(原設(shè)計(jì)進(jìn)入水合機(jī)管線長(zhǎng)300 mm，加長(zhǎng)500 mm),并安裝向下斜45°方向彎頭一個(gè)，使進(jìn)的化合水向下噴，通過(guò)延長(zhǎng)管線避過(guò)絞刀頭部，避免結(jié)疤。

5 水合機(jī)防結(jié)疤改造前后對(duì)比

在沒(méi)有進(jìn)行改造前，正常生產(chǎn)重灰時(shí)一天三個(gè)班組，每個(gè)班組要停一臺(tái)水合機(jī)，進(jìn)入水合機(jī)進(jìn)行絞刀頭部堿疤的清理工作，若堿疤松散不硬用時(shí)1 h清理完成；如若粘接的堿疤硬，清理需要1.5～2 h。在清理一臺(tái)水合機(jī)期間，由于設(shè)備是停用的，是不能生產(chǎn)重灰的，大大造成產(chǎn)量損失。通過(guò)改造之后，清理絞刀頭部堿疤的頻率下降了，由原來(lái)每班清理一次，變成兩天清理一次，且清理所用時(shí)間也短，無(wú)形之中由于縮短了清理時(shí)間而大大增加了重灰產(chǎn)量，保證了重灰生產(chǎn)能連續(xù)平穩(wěn)。

[1] 中國(guó)純堿工業(yè)協(xié)會(huì).純堿工學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990

[2] 王楚.純堿生產(chǎn)工藝與設(shè)備計(jì)算[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995

TQ114.15

B

1005-8370(2017)01-23-03

2016-11-09

付生鵬(1986—)，工程師，畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院，現(xiàn)從事中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司煅燒車間設(shè)備管理工作。