降低片碱生产过程中的碱损耗

王潇  

摘要：针对片碱生产中各个碱损的控制点进行分析并制定管理方法和应对措施,通过精细化管理,细节把控,实现了废碱、废水的回收利用。对片碱生产各个生产环节进行控制,通过现场数据采集和取样分析,对生产及时进行调整,确保生产稳定、连续、安全运行,降低了片碱生产过程中的碱损,降低了企业的生产成本。

关键词：片碱生产；碱损耗；措施

1片碱生产过程

天伟化工采用膜式法生产片碱,膜式法生产片碱可分为3个阶段:(1)碱液从32%(质量分数,下同)浓缩至60%,这个阶段可在降膜蒸发器中进行。加热源采用高压蒸汽及二次蒸汽,并在真空下进行蒸发。在降膜蒸发过程中,要避免出现壁面液膜的断裂变干现象;另一方面,要避免碱液流量太大而导致过热度不足,不能形成薄膜蒸发。因此,控制好进入蒸发器中碱液的流量及加热源的温度,在膜式蒸发中至关重要。(2)60%碱液经升膜浓缩器浓缩至73%。加热源采用高压蒸汽。(3)以熔融盐为热载体,73%碱液通过降膜浓缩器,在常压下浓缩成熔融碱,再经片碱机制成片状固碱。

2三效逆流降膜蒸发工艺流程

三效逆流降膜蒸发工艺共分为蒸发工序和片碱工序，其中蒸发工序主要是将系统所产32%碱液通过一系列的热能交换实现提浓至50%的目的；而片碱工段则是将50%的碱液作为原料，利用熔盐及二次蒸汽的富余热能，制得片碱后包装成品。

2.1蒸发工序

来自电解工序所产32%碱液先打至车间外的32%碱罐处，再通过32%碱泵泵至一效降膜蒸发器中，碱液浓度增加到36%，加热介质使用的是二效降膜蒸发器所产生的二次蒸汽，二次蒸汽与碱液逆流换热，一效降膜蒸发器产生的二次蒸汽通过表面冷凝器冷凝，冷凝液可收集回用，不凝性气体由水环真空泵抽走，同时降低效体中的压力，有利于碱液蒸发。

36%浓度的碱液经泵至换热器与50%碱及蒸汽冷凝液预热后温度提升至102℃，再送至二效降膜蒸发器，碱液浓度提升至42%，加热介质使用三效降膜蒸发器产生的二次蒸汽，由二效降膜蒸发器产生的二次蒸汽则逆流送至一效降膜蒸发器作加热介质使用。

42%浓度的碱液通过换热器与50%碱及蒸汽冷凝液换热后温度提升至155℃，再送至三效降膜蒸发器，碱浓度提升至50%，碱液温度控制在158.3℃，热源使用生蒸汽加热，产生的二次蒸汽逆流送至二效降膜蒸发器中作加热介质使用。

生蒸汽换热后产生的冷凝液温度较高，经收集后可送至前段的换热器，用来加热42%碱液和32%碱液。而经三效降膜蒸发器后所得50%碱液温度也偏高，可通过泵送至前段，预热42%碱液和32%碱液，换热后降温至30℃的50%碱液送至储槽储存，以备下个工序使用。

在此过程中，存在另一部分未经循环水冷却的碱液温度在80℃左右，可送到片碱工段直接使用。

2.2片碱工序

未经冷却的50%浓度的碱液经泵泵至预浓缩器中进行蒸发浓缩，碱液浓度提高至62%，加热介质使用最终浓缩器产生的二次蒸汽，预浓缩器产生的二次蒸汽由配套的表面冷凝器冷凝，不凝性气体由水环真空泵抽走，同时营造负压环境，降低碱液沸点，利于碱液浓缩。

62%浓度碱液通过泵泵至最终浓缩器中，碱浓度提高至98.2%，加热介质采用高温三元熔盐，再通过闪蒸罐将碱浓度提高至98.5%。闪蒸后所得的熔融碱通过重力作用进入碱液分配器，经分配器分流后进入片碱机冷却结片，最终片碱流入包装系统，经装袋、称重、喷码及码垛后送至片碱仓库。

3降低片碱生产过程中的碱损耗措施

3.1加糖量调节

当燃炉的温度达到进碱要求,打开61%进碱阀时,加糖阀门进行切换,根据设定值迅速加入碱系统。如加入量不准确,或加入不及时,会造成设备的非正常腐蚀,同时造成片碱颜色异常。

3.2脱盐水流量调节

片碱机转鼓在转动过程中,浸槽中的熔融碱附着在转鼓表面,形成0.6~1.2mm厚的薄膜,通过转鼓内部喷嘴不断喷洒脱盐水进行降温,使转鼓表面上附着的熔融碱不断冷却结晶;当转鼓转到刮刀附近时,通过刮刀把附着在转鼓上的结晶碱刮下形成片碱。此处使用脱盐水可降低结垢风险,提高换热效率。

开车时,片碱机转鼓开始粘碱后,根据粘碱情况迅速调节脱盐水流量,从而控制转鼓温度。如流量过小,转鼓温度过高,则不易刮片;流量过大,转鼓温度过低,则会出现双层碱或自动起壳掉落,片碱形状过大而堵塞下料口。

3.3二次蒸汽压力调节

稳定的二次蒸汽压力能够保证61%碱液的浓度。开车前,将二次蒸汽控制阀手动旁路阀全开,防止二次蒸汽压力气动阀全开后压力过高;当开车正常后,在保证二次蒸汽压力的情况下,1人慢慢关闭手动旁路阀,DCS人员慢慢开启二次蒸汽压力气动阀;当气动阀在40%~50%时,手动阀不再动作。

3.4金检机正常工作

为防止异物进入产品,必须保证金检机的正常工作。生产过程中都按食品级要求进行管理和操作。每4h对金检机进行一次校验,每次停车对金检机进行维护保养,每年由厂家对其进行维护保养、检测一次。

3.5保护降膜浓缩管

根据销售情况调整生产负荷,不能低于设计值的60%。进碱量过小,碱液不能在每根降膜浓缩管内形成稳定的碱膜,对内部镍管造成损坏,影响使用寿命。可根据销售情况,将降膜浓缩管堵几根进行生产。

3.6开停车控制

(1)制定片碱工序开停车计划,并严格按计划执行。

(2)做好开停车检查准备工作:片碱系统的清洗、包装设备的清洗、包装设备的检查维护。

(3)开车过程中的运行维护:各岗位人员严格巡检,做好设备运行记录和润滑保养记录。由于系统开停车时会产生不合格碱,通过有计划的检修和日常的维护,可减少开停车次数,降低碱损。

(4)岗位人员对各自负责的工段指标进行严格把控,减少开停车过程中产生的不合格碱。(1)中控人员严格控制碱系统流量、温度。(2)现场人员与中控人员紧密沟通,做好现场调节工作。(3)中控人员在碱系统浓度、温度达标后,立即通知现场人员调节片碱机、包装设备,降低开车碱损量。

3.7包装线的生产控制

片碱袋重指标:25.05~25.45kg,片碱包装现场在线复检秤设置报警值。将片碱袋重指标范围缩小为25.05~25.30kg,重新设置在线复检秤报警值,通过精细化控制,在保证片碱袋重指标合格的情况下片碱平均每袋质量可下降0.05~0.1kg。1t片碱可节约2~4kg,按片碱产能12.7万/a计算,每年可节约片碱254~508t。

通过对包装质量的精细化管理和控制,降低了片碱生产成本,减少了碱损量。

3.8废碱回收利用

对片碱装置开停车及其他情形产生的不合格废碱和含碱冷凝液进行回收，全部收集至稀碱罐，再与天然气燃烧加热熔盐时产生的烟道气（主要成分为二氧化碳）反应制备碳酸钠，供一次盐水工序吸收钙离子使用。废碱液吸收二氧化碳原理如下。

2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O

利用烟道气中的二氧化碳与氢氧化钠反应制备碳酸钠，实现碳酸钠自给，既节约了生产成本，又减少了温室气体二氧化碳的排放，实现环保与效益双丰收。

结论

讨论分析了片碱生产过程中存在碱损的几种情况，从造成碱损失的原因出发，提出了相应的解决方案，有效减少了碱损，并将产生的废碱同烟道气中的二氧化碳回收利用制备碳酸钠，减少了排放量也降低了生产成本。

参考文献：

[1]吴彬,邓建康.降膜蒸发技术在烧碱蒸发浓缩装置中的应用[J].氯碱工业,2018,44(6):26-27.

[2]李春江,张志江.烧碱蒸发、制片设备及管道的防腐措施[J].氯碱工业,2019,52(12):29-30.