制片堿設(shè)備及管道的選材與使用維護(hù)

1、制片堿設(shè)備及管道的選材與使用維護(hù)在片堿的制造工藝中，選用恰當(dāng)?shù)哪透g、耐高溫的配套設(shè)備和管道，并且正確的使用和維護(hù)保養(yǎng)，就可以大大地減少維修費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，從而增加產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢。一、制片堿工藝簡介1、液堿制片堿生產(chǎn)原理：以燃燒氫氣為熱源，采用鑄鐵鍋直火加熱，常壓蒸發(fā)液堿。高濃度燒堿出料后，經(jīng)過片堿機(jī)切片，進(jìn)入自動包裝系統(tǒng)，成為片狀燒堿。熬制過程中，堿鍋受高溫濃堿的侵蝕和氯酸鹽分解后的侵蝕，鐵鍋中的鐵、錳等元素進(jìn)入液堿，使液堿呈顯各種顏色，造成片堿次品較多。熬制初期，二價的氧化亞鐵離子為棕黃色，再繼續(xù)被氧化，則生成三價的鐵離子，呈棕紅色。三氧化二鐵在高溫濃堿條件下與空氣反應(yīng)，生成易溶于堿的

2、鐵酸鈉（na2feo4），其顏色為藍(lán)綠色，二價錳（mno）為粉紫色，四價錳（mno2）為紫色，六價錳（na2mno4）為藍(lán)色等，都易溶于堿液中。因此，隨熬制溫度的升高，堿液顏色因雜質(zhì)的氧化而不斷發(fā)生變化。根據(jù)堿液的溫度和顏色，加入一定的氧化劑和還原劑，除去鐵、錳雜質(zhì)，這個過程即“調(diào)色”技術(shù)。由于只有三價鐵及四價錳的顆粒較粗，容易沉淀，因此分離鐵、錳雜質(zhì)，需要把顆粒細(xì)、沉淀較困難的二價鐵和六價錳轉(zhuǎn)變?yōu)槿齼r鐵和四價錳。實際生產(chǎn)中，使用硝酸鈉氧化，再用硫進(jìn)行還原。即在熬制堿液開始時就加入硝酸鈉，既能使堿鍋表面鈍化，緩解腐蝕，又能使溶于堿液中的金屬離子氧化。鐵在高溫下被堿腐蝕生成的氫氧化鐵，經(jīng)氧化、脫

3、水后生成三氧化二鐵沉淀：fe+2h2o=fe(oh)2+h2 10 fe(oh)2+ 2nano3+6 h2o =10 fe(oh)3+2naoh+n2 2 fe(oh)3 =fe2o3+3 h2o 加入適量的硫，使高價錳的化合物還原成低價二氧化錳沉淀，與堿液分離。6 naoh+4s=2na2s+na2s2o3+3 h2o na2s+4na2mno4+4 h2o= na2so4 +8 naoh+4 mno2 na2s2o3 +4na2mno4 + 3 h2o =2 na2so4 +6 naoh+4 mno2 若加硫過量，堿液呈粉紅色，此時可再加硝酸鈉（或氯酸鉀）進(jìn)行回調(diào)。2、液堿制片堿工藝流程

4、：現(xiàn)有的工藝流程是來自離子膜電解工序32%（或者蒸發(fā)工段的45%）的液堿，進(jìn)入兩個150m3液堿貯罐，由泵打入30m3高位槽，再從高位槽內(nèi)自流到預(yù)熱鍋內(nèi)，在預(yù)熱鍋內(nèi)冷堿經(jīng)過預(yù)熱后，由液下泵打入熬煮鍋內(nèi)。熬煮鍋內(nèi)提前加入硝酸鈉，氫氣點(diǎn)火后與鼓風(fēng)機(jī)供給的空氣一起燃燒，開始升溫，堿溫逐步上升達(dá)到沸點(diǎn)，由于水分不斷蒸發(fā)，需不斷補(bǔ)加液堿，維持鍋內(nèi)液面，堿溫升到440-460時停火，靜置沉淀雜質(zhì)，降至440加硫磺，降至430時加硝酸鈉進(jìn)行調(diào)色。調(diào)色結(jié)束后，堿液由泵打入出料槽中，再自流進(jìn)片堿機(jī)，經(jīng)過冷卻、凝固、切片、降溫等過程后進(jìn)行包裝，包裝后鍋底剩余堿經(jīng)刷鍋清理后，再加堿繼續(xù)熬制。氫氣燃燒后產(chǎn)生的少量廢氣

5、經(jīng)煙道從煙囪排入到大氣。二、制片堿工藝中的主要設(shè)備與管道材質(zhì)的選用在制片堿工藝中，選擇合適的設(shè)備不僅可以保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且可以有效的防止液堿對設(shè)備的腐蝕，節(jié)約維修費(fèi)用，降低成本。1、液堿儲罐對于用離子膜燒堿制片堿工藝，其液堿較純，雜質(zhì)較少，如果采用碳鋼材質(zhì)的儲罐，液堿就會腐蝕儲罐，且造成液堿含有其它雜質(zhì)，尤其是液堿中含鐵量升高，影響片堿的質(zhì)量。2、熬煮鍋一般情況下在液堿升溫到450時，液堿對設(shè)備腐蝕較重，通常采用的熬煮鍋是耐高溫的鑄鐵，并且在生產(chǎn)過程中要根據(jù)情況不斷的調(diào)整熬煮鍋的轉(zhuǎn)向通常叫做轉(zhuǎn)鍋，因為氫氣燃燒時并不是在鍋底形成均勻的火勢，其接觸熬煮鍋的位置，鍋的腐蝕較重，為

6、了延長熬煮鍋的使用壽命，需要定時轉(zhuǎn)鍋。在剛開始使用的情況下十鍋次后必須轉(zhuǎn)鍋一次，每次以轉(zhuǎn)45角度為限，然后轉(zhuǎn)鍋頻率逐步固定，依據(jù)工藝規(guī)程操作即可。3、補(bǔ)料泵補(bǔ)料泵是制片堿工藝中不可缺少的設(shè)備，補(bǔ)料泵的好壞直接影響片堿生產(chǎn)的質(zhì)量及成本。補(bǔ)料泵通常采用液下泵，液堿在預(yù)熱鍋內(nèi)的溫度一般在200左右，由于液堿腐蝕性強(qiáng)，且預(yù)熱鍋內(nèi)溫度較高，在液下泵材質(zhì)的選用上尤其重要，本廠選用dby型液下泵作為補(bǔ)料泵，但是在200的液堿中我們發(fā)現(xiàn)液下泵腐蝕很快，維修頻次及費(fèi)用較高。為了解決此問題，我們分析不同溫度、不同濃度的堿對各種材質(zhì)的腐蝕情況，將原來的液下泵軸的軸頭換掉，更換為不銹鋼軸頭，并且液下泵的葉輪、軸套等都

7、換成同型號的不銹鋼材質(zhì)的備件，投入運(yùn)行后效果良好。針對液下泵軸，我們也曾將其換成不銹鋼材質(zhì)的，但由于液下泵軸較長，在此溫度下不銹鋼材質(zhì)的軸發(fā)軟，極易發(fā)生軸的彎曲、變形，造成泵的損壞，因此，我們不采用不銹鋼軸。4、出料泵出料泵的選擇，除去流量、揚(yáng)程等一些需要常規(guī)考慮的因素外，還要多考慮泵的結(jié)構(gòu)、耐高溫性與耐腐蝕性。以目前我們公司使用的出料泵為例，出料泵要耐腐蝕、耐460的高溫，因此軸頸的粗細(xì)、材質(zhì)等成為運(yùn)行當(dāng)中的關(guān)鍵因素。盡管在常溫條件下，不銹鋼304或316等對燒堿有良好的耐腐蝕性，但是在400攝氏度時，其耐腐蝕性表現(xiàn)性能遠(yuǎn)不及普通碳鋼。即便為了達(dá)到耐蝕效果，強(qiáng)行采用不銹鋼部件，其成本也是非常

8、高。以插入熬煮鍋內(nèi)測量溫度的溫度計為例，不銹鋼護(hù)套在運(yùn)行1個月左右的時間后出現(xiàn)腐蝕，但是碳鋼材質(zhì)護(hù)套卻未見腐蝕。因此出料泵整體材質(zhì)仍選用鑄鐵，軸頸采用碳鋼，軸頸控制在28mm左右，軸的結(jié)構(gòu)上選用整體軸較為合適。5、片堿機(jī)目前的制片機(jī)系統(tǒng)主要還是采用滾筒式，即：濃縮的堿液附著在滾筒上逐步冷卻，經(jīng)切片形成片堿。在這一過程中，滾筒、刮刀等直接與堿液接觸，料斗直接與成品片堿接觸，各部件的耐腐蝕性直接影響了片堿機(jī)的使用壽命及維護(hù)成本。首先在材質(zhì)上對轉(zhuǎn)鼓選用16mnr，以目前我們公司選用重慶某廠家的片堿機(jī)來看運(yùn)轉(zhuǎn)一年未見明顯腐蝕。主刮刀采用銅質(zhì)合金，側(cè)刮刀采用不銹鋼，由于銅質(zhì)合金較軟，因此在耐用性上有待提

9、高，側(cè)刮刀采用不銹鋼基本能滿足要求。料斗采用304不銹鋼，片堿溫度約為60，耐腐蝕性較好。同時，考慮到整機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中采用全封閉結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁難免會有堿霧等腐蝕，因此，整機(jī)采用304不銹鋼護(hù)罩，提高了設(shè)備的使用壽命。三、制片堿工藝中采用的各種防腐蝕措施由以上制片堿工藝流程可以看出在熬制液堿的過程中，在不同的時期液堿的溫度和濃度是不同的，其腐蝕對不同材質(zhì)的金屬也是不同的，為達(dá)到制片設(shè)備及管道的防腐蝕的目的，采取的措施如下：1、為了達(dá)到減少堿鍋腐蝕的目的，在加入液堿之前，先加硝酸鈉，使鑄鐵表面被氧化，形成一種鈍化保護(hù)層，這樣不容易形成堿脆，被堿腐蝕。2、在熬煮鍋內(nèi)液堿中水分不斷被蒸發(fā)掉，堿液濃縮，液堿

10、溫度達(dá)到450左右，液堿中水分被蒸發(fā)掉，達(dá)到出料要求，此時用液下泵進(jìn)行出料，根據(jù)各種材質(zhì)在不同溫度、不同濃度堿液中的腐蝕程度，選用鑄鐵長桿液下泵進(jìn)行出料，不能用各種不銹鋼材質(zhì)的液下泵。（附材質(zhì)與堿液溫度對照表）3、加入熬煮鍋內(nèi)的堿液溫度不能太低，以防熬煮鍋被冷的堿液擊碎，通常加入到熬煮鍋內(nèi)的液堿要在預(yù)熱鍋內(nèi)預(yù)熱，預(yù)熱鍋內(nèi)的堿液是利用熬煮鍋下熱氣的余溫進(jìn)行加熱，通常在200左右，這樣充分利用預(yù)熱，并使堿液水分稍有蒸發(fā)，也避免冷堿直接進(jìn)入熬煮鍋內(nèi)對鍋造成傷害。 4、為了減少液堿對液下泵的腐蝕，當(dāng)補(bǔ)料或出料完畢時，液下泵一定要從鍋內(nèi)取出，離開液堿及有堿霧的區(qū)域，以達(dá)到減少對泵腐蝕的目的。5、液堿在不

11、斷蒸發(fā)的過程中，蒸汽內(nèi)會帶有一定的堿霧，一般情況下，鍋上都有電動葫蘆等，為了不使堿霧在鍋的上方對設(shè)備的腐蝕，所以拔氣筒一定要暢通，做到定時清理拔氣筒內(nèi)的堿垢，保持拔氣筒的暢通。6、由附表可以看出：在高溫下出料時出料管道不能用不銹鋼材質(zhì)的，為了減少液堿對管道的腐蝕我們選用經(jīng)濟(jì)、易采購且耐高溫的20g的鍋爐鋼材質(zhì)的管道。7、出料用的出料罐不能用不銹鋼材質(zhì)的，因為不銹鋼材質(zhì)的罐不耐高溫液堿的腐蝕，通常我們選用鑄鐵材質(zhì)的出料罐，以延長出料罐的使用壽命。8、在出料過程中，片堿機(jī)中會有堿霧出現(xiàn)，為了減少堿霧對其他部件的腐蝕，堿霧要及時排出，所以片堿機(jī)上方一定要安裝引風(fēng)機(jī)，以便于把堿霧及時引出；同時每次停車

12、時，應(yīng)用清水清洗片堿機(jī)轉(zhuǎn)鼓，每周向機(jī)身內(nèi)部通蒸汽1次，借助蒸汽將粘附在內(nèi)壁上的結(jié)堿清除。對料液槽也應(yīng)做同樣的定期清理。另外，為了保證堿霧的及時排出，還要做到定時清理引風(fēng)機(jī)葉輪處的結(jié)垢及引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道。9、為了減少液堿對鍋的腐蝕，還要定時刷鍋，定期轉(zhuǎn)鍋。另外，為了延長鍋的使用壽命，還有一點(diǎn)需要特別注意：在清刷鍋的時候，一定要用溫度較高的水進(jìn)行清刷，如果用冷水由于溫差較大容易將鍋擊碎。四、結(jié)束語總之，對制片堿過程中設(shè)備及管道采用適當(dāng)防腐蝕措施，可以有效提高設(shè)備設(shè)施的使用壽命，延長其使用周期，減少維修頻次，降低生產(chǎn)成本，應(yīng)該引起我們足夠的重視。附表：設(shè)備材質(zhì)與堿液溫度對照附表：材料代號 a：鑄鐵和鑄鋼； b：鉻13不銹鋼（12%鉻鋼）； c：鉻18鎳9奧氏體不銹鋼（304）；d：鉻18鎳12鉬（鈦）奧氏體不銹鋼（316）； e：鉻20鎳22-30不銹鋼（20號合金）；f：鎳鉻鐵鉬合金（哈氏合金b）； g：鎳70銅30合金（monel）；h：耐酸青銅； i：鈦及鈦合金上標(biāo)表示適用溫度范圍，無上標(biāo)表示25、50、80、100四種溫度。 a表示25 b表示50 c表示80 d表示100腐蝕性能代號：1：耐腐蝕性能優(yōu)良（腐蝕率1.5mm/年）。介質(zhì)濃度%材質(zhì)abcdefghi氫氧化鈉201a2b