化工论文
摘 要： 针对原生产工艺片碱和49%液碱不能同时生产的缺陷，分析原因并采取技术改造措施，实现片碱和49%液碱同时生产，稳定了产量，提升了质量，节约了成本，装置平稳运行率得以显着提高，实现了稳定市场份额，提高公司市场竞争力的目标。
关键词 : 片碱; 49%液碱;技术改造;同时生产;
Abstract： Aim at the defect that caustic soda and 49% liquid soda can't be produced at the same time in the original production process. We analyze the reasons and take technical transformation measures to effectively improve the passive situation. By now the caustic soda and 49% liquid soda can be produced at the same time. The output have been stabilized,the quality have been improved and the cost have been saved. The smooth operation rate of the device have been significantly improved. Achieve the goal that stabilize the market share and improve the market competitiveness of the company.
Keyword： caustic soda; 49% liquid soda; technical transformation; produced at the same time;
中盐安徽红四方股份有限公司拥有15万吨/年烧碱生产装置，其中片碱装置设计能力5万吨/年，采用瑞士博特公司（BCPL）的二效降膜蒸发器和降膜浓缩器，切换生产模式后，可生产49%液碱或98%以上片碱。
本次生产装置改造达到同时生产49%液碱或98%以上片碱的目的，满足市场对不同产品的需求，减少切换生产模式物料损失，提高装置长周期平稳运行及产品质量。
1、 原生产工艺流程简介
原有片碱装置有两种生产模式：一种模式为液碱生产，另一种模式为片碱生产（见图1）。
1.1、 片碱生产模式
32%碱液通过泵从贮槽送入一效降膜式蒸发器EV-1101，经蒸发提高浓度后用一效碱泵P-1101从EV-1101抽出，经过39%烧碱2#预热器HE-1551加热后进入二效降膜蒸发器EV-1301，通过EV-1301时碱液浓度提高到60%，然后用二效碱泵P-1301把碱液从EV-1301打入降膜浓缩器EV-2301。为防NaClO3腐蚀设备，碱液在进入EV-1301之前加一定量5%浓度的糖溶液。通过EV-2301时60%碱液脱水，达到高浓度98%以上的熔融碱。
高浓度的熔碱通过分配罐依靠重力作用流入两台片碱机冷却制片，片碱进入片碱槽送至包装秤包装，从包装秤接口处漏下的碱尘被除尘器吸走[1]。
1.2 、49%液碱生产模式
图1 原片碱装置工艺流程图
1.32%碱槽2.32%碱泵3.I效降膜器4.I效碱泵5.II效降膜器6.II效碱泵7.HE1511换热器8.HE1531换热器9.HE1551换热器10.III效浓缩器11.阀门1 12.阀门2 13.片碱机
32%碱液通过泵从贮槽送入一效降膜式蒸发器EV-1101，在真空情况下加热浓度从32%上升至39%左右，39%的碱液通过泵从抽出经过换热器HE-1511和HE-1551到达EV-1301，碱液通过EV-1301时被浓缩到49%,49%的碱液用泵从EV-1301中抽出，经过HE-1511和HE-1531后被送入贮槽，利用泵打出界区。
2、 存在问题
本装置在设计之初，综合考虑物料及热量平衡，生产过程中需调整EV-1101、EV-1301温度等工艺参数，停开降膜浓缩器，达到生产49%液碱或片碱的目的，片碱和49%液碱并不能满足同时生产的需求。这一设计上的缺陷，导致单一的片碱/49%液碱生产装置处于较为被动的状态。
原生产工艺中，在生产片碱时，液碱的库存随着每天销量而逐渐减少。同样当生产液碱产品时，片碱库存也会相应减少。单一的生产模式容易造成片碱/液碱产品缺货或无货，销售人员每天都在关注两种产品的库存，担心无碱可售而引起顾客抱怨，造成顾客流失。为了满足需求，车间需经常性地进行片碱/液碱生产模式切换，不仅影响设备的使用寿命，还会产生废碱，增加污水处理车间的压力。
3 、改造方案
为更好地满足49%液碱市场需求，计划在生产片碱时从二效出口分流部分56%碱用以配制49%液碱，达到液碱、片碱同时生产的目的。
通过方案比选，选择增加静态混合器与搅拌配碱罐，两步配制50%碱的方案。
具体方案：在现有固碱装置厂房空余场地，新增两台不锈钢储槽，一台为50%碱罐（内加蒸汽盘管），一台为49%碱配制槽（加搅拌、伴热）；槽顶部各加一路纯水管；两台碱泵同时与两台储槽相连，通过泵进出口阀门控制碱液流向；在39%碱1#换热器和48%碱冷却器之间的碱管道抽头，另配一根碱管到新增50%碱罐，在此碱管上配有静态混合器，静态混合器前配32%碱管。
来自HE-1511的60%碱液与32%碱液混合后，通过冷却器冷却后进入50%碱罐。50%碱储槽碱由泵经过流量计打入49%碱罐，经过高纯水流量计调节流量并充分搅拌混合，最终调配成合格的49%液碱，输送至酸碱站产品49%液碱储槽（见图2）。
3.1、 片碱、液碱同时开车
打开碱泵机封水，将32%碱管流量控制阀切换为手动控制，投用蒸汽伴热。启动32%碱泵，向管道混合器送碱。混合后碱液进入50%碱槽，液位达到50%时打开进49%液碱槽阀门并启动碱泵，通过流量计将高纯水加入49%液碱储槽，待液位达到50%启动搅拌器，液位达到70%时停泵。搅拌均匀，测密度并取样分析碱浓度，合格后启动碱泵送往酸碱站；不合格则通过49%液碱泵打入32%碱储槽，生产片碱使用。
3.2、 片碱、液碱同时生产时液碱停车
关管道混合器32%、60%碱阀门，开32%碱进阀组排放阀，将管道中碱液排掉。将50%碱槽碱打入49%液碱储槽，调配合格后送酸碱站49%液碱储槽。关闭分配台进出储槽阀门，开启酸碱站49%液碱储槽阀门，用蒸汽将管道中液碱吹除至酸碱站储槽，从进、出储槽管道低位放尽管道中液碱，保持管道伴热。
图2 片碱和49%液碱同时生产技改工艺流程图
4、 改造效果
4.1、 提高设备的使用寿命
化工连续生产的方式对设备延长使用寿命有利[2]。在片碱、液碱频繁的转换生产过程中，由于温度变化及设备氧化对降膜浓缩器的使用寿命影响较大，根据资料及运行经验显示，降膜浓缩器的开停车次数达到19次时，降膜管基本损坏需更换。改造后两种模式同时稳定连续的经济运行方式，减少了降膜浓缩器的开停车次数，降低了降膜管腐蚀损坏的机率，延长了更换周期，提高了关键设备的使用寿命。
通过本次技改，每年可避免降膜浓缩器开停车12次，从而有效延长了设备的使用寿命，同时也为后期的设备维护、保养节省了开支。通过两年来的运行效果评价，每年可节约设备维护费用约30万元。
4.2 、节约成本、减少浪费
原生产工艺频繁地切换49%液碱和片碱的生产模式，必须对管道进行排空，片碱机浸槽碱排放，不可避免产生浪费。通过本次技改，彻底地解决了这一问题。经统计，每次切换时浪费约2 t氢氧化钠（折百），按全年12次的切换总量计算，每年可增加24 t碱（折百）产量，每吨片碱制造成本约2 000元，累计可节约制造成本：24t×2 000元/t=48 000元。
与此同时，减少废碱排放，也减少了水处理车间处理这部分碱液所产生的盐酸消耗。以每次排放一吨（折百）碱需要0.912 5 t（折百）盐酸中和进行计算，每吨盐酸制造成本约500元，累计节约污水处理费用为：24 t×0.912 5 t/31%×500元/t=35 223元。
因此，片碱与49%液碱同时生产不仅增加氢氧化钠的产量，同时也减少污水处理费用，每年可节约成本约8.3万元。
4.3、 能源得以充分利用
(1）副产蒸汽的充分利用
本次技改中所有高浓度的液碱管道、液碱储槽的伴热蒸汽，都是来自二合一生产过程中副产的低压蒸汽，避免了多余的蒸汽出现放空浪费情况，能源的综合利用效率得到提高。
(2）氢气的充分利用
以前49%液碱生产时，片碱装置处于停车状态，氢气放空量就会增大，由于得不到很好的利用而造成浪费。技改后两种模式同时生产，可以充分利用这部分放空的氢气，减少浪费。
4.4 、稳定产品质量和市场份额
经过本次技改，两种产品在同时生产的模式下，车间可稳定片碱产量（3 m3/h）的同时，增加49%液碱的产出量（4 m3/h），可以保证片碱每天生产60 t左右，产品的质量经过摸索、调整，出碱浓度基本上稳定在49.2%～49.5%，产品的质量得到有效保障。同时每天可多生产120～150 t的49%液碱，在每月连续运行的情况下，可生产49%液碱4 000 t左右。
此次技改使得公司的产品能够持续地满足不同顾客的需求，稳定了49%液碱和片碱产品销售市场份额，提高了公司烧碱产品的市场竞争力，在烧碱产品销售市场利好的外部环境下，为公司创造了更多的利润。
4.5、 操作简便
技改以前，操作人员需要根据市场需求的变化，频繁进行液碱和片碱的切换。液碱管道的排放清洗、片碱机的清洗等操作过程，由于接触到高浓度的碱液，风险等级较高，不安全因素较大。技改后装置不需要频繁切换，减少了员工的工作量；稳定、连续的生产方式，方便员工操作，减少了在切换过程中误操作现象的发生。
5 、结束语
本次片碱和49%液碱同时生产的技术改造项目实施后，公司49%液碱、98%及99%片碱产品质量均符合国家标准。装置运行平稳，产品质量稳定，有利于满足顾客对不同产品的需求，稳定市场占有率，同时避免了频繁切换生产模式对设备的损害以及氢氧化钠的浪费，不仅延长了设备的使用寿命，同时也减少了污水处理费用，经济效益明显。
参考文献
[1]朱石磊,周红燕片碱机运行总结J].中国氯碱, 2020(8):5-6,36.
[2]陈志海有效使用化工工艺设备加强维护与保养[J].中国科技投资, 2012(21):72.