淺析水合機結疤的原因及防結疤技術

付生鵬

(中鹽青海昆侖堿業有限公司，青海德令哈 817099)

淺析水合機結疤的原因及防結疤技術

付生鵬

(中鹽青海昆侖堿業有限公司，青海德令哈 817099)

文章分析了水合機在實際工況中結疤的原因，并提出相應的防結疤技術及建議，通過實踐總結出水合機自身防結疤的特點，及生產過程中的防結疤技術。

結疤；水合機；重質純堿；固相水合法；水堿比

中鹽青海昆侖堿業有限公司氨堿系統固相水合法生產重質純堿裝置，自2011年投產以來，其重灰工序的關鍵崗位——水合崗位，存在著水合機內部易結疤及結疤后清理困難的問題。這兩個問題一方面影響了重質純堿產品的產量與質量；另一方面在清理結疤過程中，大大增加了操作人員的勞動強度。本文從水合機的構造以及水合機工作原理分析入手，結合長期以來的實踐經驗，分析并總結了φ3144×5200型水合機在實際生產工況中結疤的原因，以及相應的防結疤技術改造，實踐總結了一套清理結疤的方法。

1 水合法生產重質純堿的原理

以輕質純堿為原料，在回轉式水合機內與一定比例的化合水進行水合反應。在一定溫度下生成一水碳酸鈉，即一水堿，反應時放出大量的熱，其化學反應方程式為： Na2CO3(s)+H2O(l)=Na2CO3·H2O(s)+14.1 kJ/mol，水合反應在不同的溫度下生成不同的水合產物，因此水合反應的最佳溫度應控制在95～105 ℃之間，保證進水合機的輕質純堿溫度在>140 ℃，出料溫度控制在85～95 ℃范圍內。

2 水合機的結構簡介

我廠水合機由成都天保重型裝備股份有限公司制造，主體是不銹鋼(304)材質制成的臥式回轉設備，由于外形像一個腰鼓，所以也叫腰鼓式水合機。其腰鼓式的設計結構說明了水合機進料端與出料端均為60°角的錐體，化合水進入后能迅速地沿錐體斜邊往下流，分散到一水堿中。隨著水合機的旋轉，水合機內的抄板將一水堿和熱的輕質純堿迅速均勻混合。由于水合機尾部是變徑的錐體，在消除了出料死角的前提下，還大大縮短物料在水合機內的停留時間，使物料在溫度還未開始下降時就已導出，避免因溫度下降造成的結疤。外形尺寸為φ3144×5200，并以360°螺旋點陣分布安裝抄板，主要由進、出料裝置，托輪，滾圈，擋輪，大、小齒輪，進料絞刀，進水口，觀察口，傳動裝置等組成。水合機生產能力為600～760 t/d·臺(以干重灰產品計)。

3 水合機結疤的原因

通過實踐操作，可以分析得出水合機結疤主要有以下四種原因：

3.1 水合反應溫度控制不當

通過實踐與理論分析得出，水合反應溫度控制的過高或過低對水合反應都是不利的。通過實踐觀察水合反應溫度過低，主要發生在剛開車或輕灰工序過來的輕質純堿溫度過低，水合機出料結晶細、游離水含量高，易造成水合機結疤；而當水合反應溫度過高，水合機出料發白，高溫還促使水合反應逆反應生成碳酸鈉和過飽和堿液的混合物，造成水合機結疤。

1.除塵口 2.大齒輪 3.滾圈 4.純堿液入口 5.進料電機 6.進料減速機 7.進料絞刀 8.運轉電機 9.運轉減速機 10.小齒輪 11.托輪 12.一水堿出料口圖1 水合機三維成型模型圖

3.2 水堿比控制不當

對于采用固相水合法生成重質純堿的工藝系統，水堿比的控制非常重要。若投入化合水過多，即水堿比過大，不僅增加了煅燒爐的蒸汽消耗，而且造成煅燒爐、水合機內刷漿，導致煅燒爐爐頭抄板、水合機抄板結疤。如果投入化合水過少，即水堿比過小，會造成水合反應率下降，負壓操作所帶走的堿塵增加，嚴重時造成產品質量事故，即重灰粒度低。

3.3 輕質純堿結晶不好

如果碳化工序重堿結晶不好，在輕灰工序通過煅燒爐煅燒，輸送到水合機，在水合機里反應的輕質純堿含有重堿成分，在這種情況下水合反應不完全，再加上反應溫度控制不當，水堿比控制不好，此時水合反應效果極差，水合機出料松散發白，容易結疤。

3.4 化合水管線腐蝕

在水合機進料端，有一根DN50管線(碳鋼材質)進入水合機，即水合反應所需的化合水管線，此管線由于使用期限較長，加上管線內介質化合水具有一定的腐蝕性，管線腐蝕嚴重，所加的化合水在水合機內無規則的流淌，造成水合機進料絞刀底部易結疤，致使在生產過程中絞刀結疤越嚴重造成絞刀負荷過大自停，嚴重影響生產。

4 防結疤的方法

4.1 控制好水合反應溫度

水合反應的操作，不僅要負壓操作，還需要將水合反應產生的熱量帶走，保證水合反應的溫度控制在95～105 ℃范圍內。

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節進料絞刀的轉速，控制輕質純堿進入量，人工調節化合水配比量。這種方法不可避免受到人為調節滯后影響，導致水堿比控制不夠及時、準確。建議的方法是將進堿量與進水量通過自動化控制，設定堿量與水量的配比比列，其水堿比為1∶(0.35～0.45)，能進多少堿就能進符合工藝要求的多少水，不進堿則不進水，實現即時、精確的配比水堿比。此法若能完成，將對重灰工序能耗及生產連續起到極大作用。

4.3 控制好輕質純堿的質量

對于輕質純堿的質量把控，牽扯到工序間的不同工藝問題，首先應加強各工序的工藝指標控制，保證輕質純堿質量合格。如果出現不合格的輕質純堿，應及時聯系生產調度及公司領導，將生產出的重質純堿隔離。

進水合機的輕灰滿足的條件：

溫度 140～160 ℃

壓力 常壓

進料量 25 000～31 000 kg/h·臺

總堿度(以Na2CO3計) ≥99.2 wt%

氯化物(以NaCl計) ≤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

首先將碳鋼材質的管線更換為不銹鋼材質，耐腐蝕，以延長使用壽命；其次將化合水管線伸入水合機部分做加長處理(原設計進入水合機管線長300 mm，加長500 mm),并安裝向下斜45°方向彎頭一個，使進的化合水向下噴，通過延長管線避過絞刀頭部，避免結疤。

5 水合機防結疤改造前后對比

在沒有進行改造前，正常生產重灰時一天三個班組，每個班組要停一臺水合機，進入水合機進行絞刀頭部堿疤的清理工作，若堿疤松散不硬用時1 h清理完成；如若粘接的堿疤硬，清理需要1.5～2 h。在清理一臺水合機期間，由于設備是停用的，是不能生產重灰的，大大造成產量損失。通過改造之后，清理絞刀頭部堿疤的頻率下降了，由原來每班清理一次，變成兩天清理一次，且清理所用時間也短，無形之中由于縮短了清理時間而大大增加了重灰產量，保證了重灰生產能連續平穩。

[1] 中國純堿工業協會.純堿工學[M].北京：化學工業出版社，1990

[2] 王楚.純堿生產工藝與設備計算[M]. 北京：化學工業出版社，1995

TQ114.15

B

1005-8370(2017)01-23-03

2016-11-09

付生鵬(1986—)，工程師，畢業于蘭州理工大學技術工程學院，現從事中鹽青海昆侖堿業有限公司煅燒車間設備管理工作。