張彪

摘 要：一水堿生產(chǎn)是水合法重質(zhì)純堿生產(chǎn)核心工序，一水堿質(zhì)量好壞、運(yùn)行的穩(wěn)定性等直接影響著重灰系統(tǒng)的生產(chǎn)。在現(xiàn)有的一水堿生產(chǎn)系統(tǒng)中，一水堿溜管的頻繁堵塞制約著重灰生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。該文以工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際為依托，通過生產(chǎn)實(shí)踐對一水堿導(dǎo)料溜管易結(jié)疤的因素進(jìn)行了提煉，提出了利用增強(qiáng)聚丙烯圓形管代替?zhèn)鹘y(tǒng)純堿工業(yè)設(shè)計(jì)中常用的碳鋼或304不銹鋼矩形截面一水堿溜管思路，并通過掛片實(shí)驗(yàn)、實(shí)際生產(chǎn)創(chuàng)新改造試驗(yàn)等手段，驗(yàn)證了該改造思路的可行性，實(shí)現(xiàn)了一水堿溜管應(yīng)用增強(qiáng)聚丙烯溜管后，系統(tǒng)的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：一水堿 增強(qiáng)聚丙烯 溜管 穩(wěn)定運(yùn)行

中圖分類號：TQ31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0084-02

純堿作為重要的基礎(chǔ)化工原料，廣泛用于玻璃、制藥、洗滌劑、冶金等工業(yè)行業(yè)。重質(zhì)純堿性能穩(wěn)定、堿塵飛揚(yáng)小、便于包裝與運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。在我國，重質(zhì)純堿的生產(chǎn)主要以水合法技術(shù)為主，水合法生產(chǎn)重質(zhì)純堿的關(guān)鍵過程是一水堿結(jié)晶（一水合碳酸鈉俗稱，Na2CO3·H2O）的控制，一水堿生成溫度約為85～95℃，且因其有結(jié)晶水及一定的游離水，故在輸送至煅燒爐過程中容易粘結(jié)的導(dǎo)料溜管壁面，造成一水堿沿壁面粘接甚至堵塞溜管，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。該文就一水堿溜管材質(zhì)改型優(yōu)化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并最終選用了增強(qiáng)聚丙烯管作為一水堿導(dǎo)料溜管，生產(chǎn)應(yīng)用效果良好。

1 一水堿生產(chǎn)原理及流程

1.1 一水堿生產(chǎn)原理

一水堿是輕質(zhì)純堿與水進(jìn)行水化反應(yīng)后，晶格結(jié)構(gòu)重排后的一種物質(zhì)，這種結(jié)晶比輕質(zhì)純堿的結(jié)晶密實(shí)、光滑，結(jié)晶顆粒大且均勻，在光學(xué)作用下，呈現(xiàn)特殊的淡灰色，結(jié)晶散落時(shí)由于晶棱折射光線而閃閃發(fā)光。

輕質(zhì)純堿與水反應(yīng)在不同的溫度下會生成三種不同的水合碳酸鈉結(jié)晶，分別是十水合碳酸鈉、七水合碳酸鈉以及一水合碳酸鈉，重質(zhì)純堿生產(chǎn)過程中，水合反應(yīng)往往控制在85～95℃，使輕質(zhì)純堿與水發(fā)生水合反應(yīng)生成一水合碳酸鈉（俗稱一水堿，理論上生成一水堿的反應(yīng)溫度范圍為32.4～112.5℃），化學(xué)反應(yīng)方程式可以表示如下：

Na2CO3+H2O →Na2CO3·H2O-14.1kJ/mol（放熱）

一水堿的生成反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)。

1.2 生產(chǎn)流程簡述

水合法生產(chǎn)重質(zhì)純堿根據(jù)生產(chǎn)工藝技術(shù)的不同又可以分為固相水合法與液相水合法。固相水合法是以合格的高溫輕質(zhì)純堿為原料，在水合機(jī)內(nèi)與噴灑化合水（一般為含CO32-30-40ti的水溶液）反應(yīng)，生成一水堿，并由水合機(jī)尾部取出經(jīng)出料螺旋輸送機(jī)輸送至一水堿導(dǎo)料溜管送往蒸汽煅燒爐生產(chǎn)重質(zhì)純堿。液相水合法同樣是以合格的高溫輕質(zhì)純堿為原料，在液相水合器內(nèi)與循環(huán)母液充分混合溶解，再經(jīng)重結(jié)晶過程，生成一水堿晶漿液，通過離心機(jī)脫水分離后得一水堿經(jīng)導(dǎo)料溜管送往蒸汽煅燒爐生產(chǎn)重質(zhì)純堿。

1.3 存在問題

（1）傳統(tǒng)的重質(zhì)純堿生產(chǎn)工業(yè)設(shè)計(jì)及應(yīng)用中，一水堿溜管大多采用的是碳鋼或304不銹鋼的矩形溜管。實(shí)際生產(chǎn)中，因溜管壁傳熱系數(shù)較大，一水堿特別容易沿溜管內(nèi)壁粘附，隨著一水堿粘附層逐漸增厚，導(dǎo)致一水堿溜管堵塞，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）碳鋼或不銹鋼一水堿溜管因在使用過程中易結(jié)疤堵塞，清理時(shí)，敲打使溜管壁面變形損壞嚴(yán)重，補(bǔ)焊修復(fù)頻繁，檢修勞動強(qiáng)度大，溜管使用周期約為1.5年，更換時(shí)搬運(yùn)、吊裝質(zhì)量大，不方便。

2 增強(qiáng)聚丙烯材料選用

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，根據(jù)一水堿的溫度、顆粒性狀、溜管強(qiáng)度等因素綜合考慮，經(jīng)過多次選材實(shí)驗(yàn)最終確定使用增強(qiáng)聚丙烯

2.1 性能測試實(shí)驗(yàn)

為了測試增強(qiáng)聚丙烯耐溫性、表面是否易粘結(jié)附著一水堿及，其耐磨性，材質(zhì)選型時(shí)進(jìn)行了不同位置的掛片實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論見下表（表1）。

試驗(yàn)結(jié)論：

（1）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，取一100*100*20mm的板狀模型進(jìn)行掛片實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后掛片表面沒有明顯粘附一水堿現(xiàn)象，偶爾取出后實(shí)驗(yàn)板片表面附著一水堿細(xì)小顆粒也比較容易擦除，沒有較強(qiáng)的粘結(jié)傾向。

（2）在出料箱及出氣箱內(nèi)接觸的物料及溫度均為一水堿實(shí)際生產(chǎn)溫度（爐氣溫度為生產(chǎn)實(shí)際中，材質(zhì)接觸的最高溫度），在該溫度下，材質(zhì)未發(fā)生變形現(xiàn)象。

（3）增強(qiáng)聚丙烯材質(zhì)在實(shí)驗(yàn)過程中，表面未發(fā)生明顯被一水堿顆粒磨損現(xiàn)象，材質(zhì)表面硬度能夠滿足作為一水堿導(dǎo)料溜管使用。

2.2 增強(qiáng)聚丙烯溜管選型及安裝

2.2.1 溜管形狀

傳統(tǒng)純堿生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，受一水堿溜管上下接口均為矩形，且矩形溜管更換拼接方便，修復(fù)平面大等因素影響，原一水堿溜管形狀為：大端450*700，小端為450*500的梯形體溜管?，F(xiàn)考慮矩形溜管存在輸送死角，容易導(dǎo)致物料下落速度不均，沿夾角處粘附現(xiàn)象顯著，且增強(qiáng)聚丙烯圓形溜管加工制作及現(xiàn)場安裝方便，故受原設(shè)備接口尺寸限制，在此選用為規(guī)格為Φ450*20mm圓形溜管，經(jīng)校核，該溜管能夠滿足生產(chǎn)負(fù)荷的要求。

2.2.2 溜管上下接口設(shè)計(jì)

因原溜管上下接口均為矩形口，改作圓形溜管后，需要增加方變圓接頭及卡具實(shí)現(xiàn)管口的連接及新溜管的固定。

3 應(yīng)用效果查定

3.1 運(yùn)行負(fù)荷及周期

改造完成后，按照改造之前運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行查定，一水堿溜管截面由矩形改為圓形后，面積縮小部分沒有制約作業(yè)負(fù)荷。實(shí)際運(yùn)行中，一水堿生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行周期顯著延長，由原來沒8h清理一次延長至24h系統(tǒng)清理時(shí)，同步檢查清理一次，大大的降低了化工生產(chǎn)操作人員的勞動強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 溜管強(qiáng)度

自安裝運(yùn)行至今，增強(qiáng)聚丙烯溜管已經(jīng)運(yùn)行數(shù)月，查定時(shí)，流管內(nèi)壁并沒有發(fā)生較明顯的磨損痕跡，內(nèi)壁光潔程度未產(chǎn)生影響。同時(shí)溜管安裝后，在高溫作業(yè)情況下，沒有發(fā)生形變及其他外觀變化，故溜管能夠滿足工況的需求。

3.3 檢修情況

該增強(qiáng)聚丙烯溜管投用后，溜管上下接頭方變圓及拋料機(jī)部分沒有再發(fā)生堵塞現(xiàn)象，不需求高強(qiáng)度的敲打，大大降低了檢修頻次，同時(shí)也降低了檢修工及備件的財(cái)務(wù)支出，降低了生產(chǎn)成本。

4 結(jié)語

通過掛片實(shí)驗(yàn)測試及生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用效果查定，可以充分的證明增強(qiáng)聚丙烯管能夠替代原碳鋼或304不銹鋼制作的矩形一水堿溜管，并在延長生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行周期、減輕操作人工強(qiáng)度、減少檢修頻次等多方面有著較好的優(yōu)化與提升。

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