增強聚丙烯管在一水堿溜管的應用①

張彪

摘 要：一水堿生產是水合法重質純堿生產核心工序，一水堿質量好壞、運行的穩定性等直接影響著重灰系統的生產。在現有的一水堿生產系統中，一水堿溜管的頻繁堵塞制約著重灰生產的穩定運行。該文以工業生產實際為依托，通過生產實踐對一水堿導料溜管易結疤的因素進行了提煉，提出了利用增強聚丙烯圓形管代替傳統純堿工業設計中常用的碳鋼或304不銹鋼矩形截面一水堿溜管思路，并通過掛片實驗、實際生產創新改造試驗等手段，驗證了該改造思路的可行性，實現了一水堿溜管應用增強聚丙烯溜管后，系統的長周期穩定運行。

關鍵詞：一水堿 增強聚丙烯 溜管 穩定運行

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

純堿作為重要的基礎化工原料，廣泛用于玻璃、制藥、洗滌劑、冶金等工業行業。重質純堿性能穩定、堿塵飛揚小、便于包裝與運輸等優點。在我國，重質純堿的生產主要以水合法技術為主，水合法生產重質純堿的關鍵過程是一水堿結晶（一水合碳酸鈉俗稱，Na2CO3·H2O）的控制，一水堿生成溫度約為85～95℃，且因其有結晶水及一定的游離水，故在輸送至煅燒爐過程中容易粘結的導料溜管壁面，造成一水堿沿壁面粘接甚至堵塞溜管，影響生產的穩定運行。該文就一水堿溜管材質改型優化進行了實驗研究，并最終選用了增強聚丙烯管作為一水堿導料溜管，生產應用效果良好。

1 一水堿生產原理及流程

1.1 一水堿生產原理

一水堿是輕質純堿與水進行水化反應后，晶格結構重排后的一種物質，這種結晶比輕質純堿的結晶密實、光滑，結晶顆粒大且均勻，在光學作用下，呈現特殊的淡灰色，結晶散落時由于晶棱折射光線而閃閃發光。

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

Na2CO3+H2O →Na2CO3·H2O-14.1kJ/mol（放熱）

一水堿的生成反應是一個放熱反應。

1.2 生產流程簡述

水合法生產重質純堿根據生產工藝技術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純堿為原料，在水合機內與噴灑化合水（一般為含CO32-30-40ti的水溶液）反應，生成一水堿，并由水合機尾部取出經出料螺旋輸送機輸送至一水堿導料溜管送往蒸汽煅燒爐生產重質純堿。液相水合法同樣是以合格的高溫輕質純堿為原料，在液相水合器內與循環母液充分混合溶解，再經重結晶過程，生成一水堿晶漿液，通過離心機脫水分離后得一水堿經導料溜管送往蒸汽煅燒爐生產重質純堿。

1.3 存在問題

（1）傳統的重質純堿生產工業設計及應用中，一水堿溜管大多采用的是碳鋼或304不銹鋼的矩形溜管。實際生產中，因溜管壁傳熱系數較大，一水堿特別容易沿溜管內壁粘附，隨著一水堿粘附層逐漸增厚，導致一水堿溜管堵塞，影響生產的穩定運行。

（2）碳鋼或不銹鋼一水堿溜管因在使用過程中易結疤堵塞，清理時，敲打使溜管壁面變形損壞嚴重，補焊修復頻繁，檢修勞動強度大，溜管使用周期約為1.5年，更換時搬運、吊裝質量大，不方便。

2 增強聚丙烯材料選用

結合生產實際，根據一水堿的溫度、顆粒性狀、溜管強度等因素綜合考慮，經過多次選材實驗最終確定使用增強聚丙烯

2.1 性能測試實驗

為了測試增強聚丙烯耐溫性、表面是否易粘結附著一水堿及，其耐磨性，材質選型時進行了不同位置的掛片實驗。實驗結論見下表（表1）。

試驗結論：

（1）實驗進行時，取一100*100*20mm的板狀模型進行掛片實驗，實驗后掛片表面沒有明顯粘附一水堿現象，偶爾取出后實驗板片表面附著一水堿細小顆粒也比較容易擦除，沒有較強的粘結傾向。

（2）在出料箱及出氣箱內接觸的物料及溫度均為一水堿實際生產溫度（爐氣溫度為生產實際中，材質接觸的最高溫度），在該溫度下，材質未發生變形現象。

（3）增強聚丙烯材質在實驗過程中，表面未發生明顯被一水堿顆粒磨損現象，材質表面硬度能夠滿足作為一水堿導料溜管使用。

2.2 增強聚丙烯溜管選型及安裝

2.2.1 溜管形狀

傳統純堿生產裝置設計時，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。現考慮矩形溜管存在輸送死角，容易導致物料下落速度不均，沿夾角處粘附現象顯著，且增強聚丙烯圓形溜管加工制作及現場安裝方便，故受原設備接口尺寸限制，在此選用為規格為Φ450*20mm圓形溜管，經校核，該溜管能夠滿足生產負荷的要求。

2.2.2 溜管上下接口設計

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現管口的連接及新溜管的固定。

3 應用效果查定

3.1 運行負荷及周期

改造完成后，按照改造之前運行負荷進行生產運行查定，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負荷。實際運行中，一水堿生產系統運行周期顯著延長，由原來沒8h清理一次延長至24h系統清理時，同步檢查清理一次，大大的降低了化工生產操作人員的勞動強度，實現了生產系統長周期穩定運行。

3.2 溜管強度

自安裝運行至今，增強聚丙烯溜管已經運行數月，查定時，流管內壁并沒有發生較明顯的磨損痕跡，內壁光潔程度未產生影響。同時溜管安裝后，在高溫作業情況下，沒有發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

該增強聚丙烯溜管投用后，溜管上下接頭方變圓及拋料機部分沒有再發生堵塞現象，不需求高強度的敲打，大大降低了檢修頻次，同時也降低了檢修工及備件的財務支出，降低了生產成本。

4 結語

通過掛片實驗測試及生產實際應用效果查定，可以充分的證明增強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，并在延長生產系統運行周期、減輕操作人工強度、減少檢修頻次等多方面有著較好的優化與提升。

參考文獻

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