制片碱设备及管道的选材与使用维护

1、制片碱设备及管道的选材与使用维护在片碱的制造工艺中，选用恰当的耐腐蚀、耐高温的配套设备和管道，并且正确的使用和维护保养，就可以大大地减少维修费用，降低生产成本，从而增加产品的竞争优势。一、制片碱工艺简介1、液碱制片碱生产原理：以燃烧氢气为热源，采用铸铁锅直火加热，常压蒸发液碱。高浓度烧碱出料后，经过片碱机切片，进入自动包装系统，成为片状烧碱。熬制过程中，碱锅受高温浓碱的侵蚀和氯酸盐分解后的侵蚀，铁锅中的铁、锰等元素进入液碱，使液碱呈显各种颜色，造成片碱次品较多。熬制初期，二价的氧化亚铁离子为棕黄色，再继续被氧化，则生成三价的铁离子，呈棕红色。三氧化二铁在高温浓碱条件下与空气反应，生成易溶于碱的

2、铁酸钠（na2feo4），其颜色为蓝绿色，二价锰（mno）为粉紫色，四价锰（mno2）为紫色，六价锰（na2mno4）为蓝色等，都易溶于碱液中。因此，随熬制温度的升高，碱液颜色因杂质的氧化而不断发生变化。根据碱液的温度和颜色，加入一定的氧化剂和还原剂，除去铁、锰杂质，这个过程即“调色”技术。由于只有三价铁及四价锰的颗粒较粗，容易沉淀，因此分离铁、锰杂质，需要把颗粒细、沉淀较困难的二价铁和六价锰转变为三价铁和四价锰。实际生产中，使用硝酸钠氧化，再用硫进行还原。即在熬制碱液开始时就加入硝酸钠，既能使碱锅表面钝化，缓解腐蚀，又能使溶于碱液中的金属离子氧化。铁在高温下被碱腐蚀生成的氢氧化铁，经氧化、脱

3、水后生成三氧化二铁沉淀：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 加入适量的硫，使高价锰的化合物还原成低价二氧化锰沉淀，与碱液分离。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 若加硫过量，碱液呈粉红色，此时可再加硝酸钠（或氯酸钾）进行回调。2、液碱制片碱工艺流程

4、：现有的工艺流程是来自离子膜电解工序32%（或者蒸发工段的45%）的液碱，进入两个150m3液碱贮罐，由泵打入30m3高位槽，再从高位槽内自流到预热锅内，在预热锅内冷碱经过预热后，由液下泵打入熬煮锅内。熬煮锅内提前加入硝酸钠，氢气点火后与鼓风机供给的空气一起燃烧，开始升温，碱温逐步上升达到沸点，由于水分不断蒸发，需不断补加液碱，维持锅内液面，碱温升到440-460时停火，静置沉淀杂质，降至440加硫磺，降至430时加硝酸钠进行调色。调色结束后，碱液由泵打入出料槽中，再自流进片碱机，经过冷却、凝固、切片、降温等过程后进行包装，包装后锅底剩余碱经刷锅清理后，再加碱继续熬制。氢气燃烧后产生的少量废气

5、经烟道从烟囱排入到大气。二、制片碱工艺中的主要设备与管道材质的选用在制片碱工艺中，选择合适的设备不仅可以保证生产正常运行，保证产品的质量，而且可以有效的防止液碱对设备的腐蚀，节约维修费用，降低成本。1、液碱储罐对于用离子膜烧碱制片碱工艺，其液碱较纯，杂质较少，如果采用碳钢材质的储罐，液碱就会腐蚀储罐，且造成液碱含有其它杂质，尤其是液碱中含铁量升高，影响片碱的质量。2、熬煮锅一般情况下在液碱升温到450时，液碱对设备腐蚀较重，通常采用的熬煮锅是耐高温的铸铁，并且在生产过程中要根据情况不断的调整熬煮锅的转向通常叫做转锅，因为氢气燃烧时并不是在锅底形成均匀的火势，其接触熬煮锅的位置，锅的腐蚀较重，为

6、了延长熬煮锅的使用寿命，需要定时转锅。在刚开始使用的情况下十锅次后必须转锅一次，每次以转45角度为限，然后转锅频率逐步固定，依据工艺规程操作即可。3、补料泵补料泵是制片碱工艺中不可缺少的设备，补料泵的好坏直接影响片碱生产的质量及成本。补料泵通常采用液下泵，液碱在预热锅内的温度一般在200左右，由于液碱腐蚀性强，且预热锅内温度较高，在液下泵材质的选用上尤其重要，本厂选用dby型液下泵作为补料泵，但是在200的液碱中我们发现液下泵腐蚀很快，维修频次及费用较高。为了解决此问题，我们分析不同温度、不同浓度的碱对各种材质的腐蚀情况，将原来的液下泵轴的轴头换掉，更换为不锈钢轴头，并且液下泵的叶轮、轴套等都

7、换成同型号的不锈钢材质的备件，投入运行后效果良好。针对液下泵轴，我们也曾将其换成不锈钢材质的，但由于液下泵轴较长，在此温度下不锈钢材质的轴发软，极易发生轴的弯曲、变形，造成泵的损坏，因此，我们不采用不锈钢轴。4、出料泵出料泵的选择，除去流量、扬程等一些需要常规考虑的因素外，还要多考虑泵的结构、耐高温性与耐腐蚀性。以目前我们公司使用的出料泵为例，出料泵要耐腐蚀、耐460的高温，因此轴颈的粗细、材质等成为运行当中的关键因素。尽管在常温条件下，不锈钢304或316等对烧碱有良好的耐腐蚀性，但是在400摄氏度时，其耐腐蚀性表现性能远不及普通碳钢。即便为了达到耐蚀效果，强行采用不锈钢部件，其成本也是非常

8、高。以插入熬煮锅内测量温度的温度计为例，不锈钢护套在运行1个月左右的时间后出现腐蚀，但是碳钢材质护套却未见腐蚀。因此出料泵整体材质仍选用铸铁，轴颈采用碳钢，轴颈控制在28mm左右，轴的结构上选用整体轴较为合适。5、片碱机目前的制片机系统主要还是采用滚筒式，即：浓缩的碱液附着在滚筒上逐步冷却，经切片形成片碱。在这一过程中，滚筒、刮刀等直接与碱液接触，料斗直接与成品片碱接触，各部件的耐腐蚀性直接影响了片碱机的使用寿命及维护成本。首先在材质上对转鼓选用16mnr，以目前我们公司选用重庆某厂家的片碱机来看运转一年未见明显腐蚀。主刮刀采用铜质合金，侧刮刀采用不锈钢，由于铜质合金较软，因此在耐用性上有待提

9、高，侧刮刀采用不锈钢基本能满足要求。料斗采用304不锈钢，片碱温度约为60，耐腐蚀性较好。同时，考虑到整机在运转过程中采用全封闭结构，内壁难免会有碱雾等腐蚀，因此，整机采用304不锈钢护罩，提高了设备的使用寿命。三、制片碱工艺中采用的各种防腐蚀措施由以上制片碱工艺流程可以看出在熬制液碱的过程中，在不同的时期液碱的温度和浓度是不同的，其腐蚀对不同材质的金属也是不同的，为达到制片设备及管道的防腐蚀的目的，采取的措施如下：1、为了达到减少碱锅腐蚀的目的，在加入液碱之前，先加硝酸钠，使铸铁表面被氧化，形成一种钝化保护层，这样不容易形成碱脆，被碱腐蚀。2、在熬煮锅内液碱中水分不断被蒸发掉，碱液浓缩，液碱

10、温度达到450左右，液碱中水分被蒸发掉，达到出料要求，此时用液下泵进行出料，根据各种材质在不同温度、不同浓度碱液中的腐蚀程度，选用铸铁长杆液下泵进行出料，不能用各种不锈钢材质的液下泵。（附材质与碱液温度对照表）3、加入熬煮锅内的碱液温度不能太低，以防熬煮锅被冷的碱液击碎，通常加入到熬煮锅内的液碱要在预热锅内预热，预热锅内的碱液是利用熬煮锅下热气的余温进行加热，通常在200左右，这样充分利用预热，并使碱液水分稍有蒸发，也避免冷碱直接进入熬煮锅内对锅造成伤害。 4、为了减少液碱对液下泵的腐蚀，当补料或出料完毕时，液下泵一定要从锅内取出，离开液碱及有碱雾的区域，以达到减少对泵腐蚀的目的。5、液碱在不

11、断蒸发的过程中，蒸汽内会带有一定的碱雾，一般情况下，锅上都有电动葫芦等，为了不使碱雾在锅的上方对设备的腐蚀，所以拔气筒一定要畅通，做到定时清理拔气筒内的碱垢，保持拔气筒的畅通。6、由附表可以看出：在高温下出料时出料管道不能用不锈钢材质的，为了减少液碱对管道的腐蚀我们选用经济、易采购且耐高温的20g的锅炉钢材质的管道。7、出料用的出料罐不能用不锈钢材质的，因为不锈钢材质的罐不耐高温液碱的腐蚀，通常我们选用铸铁材质的出料罐，以延长出料罐的使用寿命。8、在出料过程中，片碱机中会有碱雾出现，为了减少碱雾对其他部件的腐蚀，碱雾要及时排出，所以片碱机上方一定要安装引风机，以便于把碱雾及时引出；同时每次停车

12、时，应用清水清洗片碱机转鼓，每周向机身内部通蒸汽1次，借助蒸汽将粘附在内壁上的结碱清除。对料液槽也应做同样的定期清理。另外，为了保证碱雾的及时排出，还要做到定时清理引风机叶轮处的结垢及引风机进出口管道。9、为了减少液碱对锅的腐蚀，还要定时刷锅，定期转锅。另外，为了延长锅的使用寿命，还有一点需要特别注意：在清刷锅的时候，一定要用温度较高的水进行清刷，如果用冷水由于温差较大容易将锅击碎。四、结束语总之，对制片碱过程中设备及管道采用适当防腐蚀措施，可以有效提高设备设施的使用寿命，延长其使用周期，减少维修频次，降低生产成本，应该引起我们足够的重视。附表：设备材质与碱液温度对照附表：材料代号 a：铸铁和铸钢； b：铬13不锈钢（12%铬钢）； c：铬18镍9奥氏体不锈钢（304）；d：铬18镍12钼（钛）奥氏体不锈钢（316）； e：铬20镍22-30不锈钢（20号合金）；f：镍铬铁钼合金（哈氏合金b）； g：镍70铜30合金（monel）；h：耐酸青铜； i：钛及钛合金上标表示适用温度范围，无上标表示25、50、80、100四种温度。 a表示25 b表示50 c表示80 d表示100腐蚀性能代号：1：耐腐蚀性能优良（腐蚀率1.5mm/年）。介质浓度%材质abcdefghi氢氧化钠201a2b