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        熔鹽在片堿生產(chǎn)中的應(yīng)用

        2021-09-10 07:22:46楊霞張鵬飛
        氯堿工業(yè) 2021年5期
        關(guān)鍵詞:內(nèi)漏槽內(nèi)熔點(diǎn)

        楊霞 ,張鵬飛

        (內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 014300)

        內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司10萬t/a片堿裝置采用的是SET公司的雙效逆流降膜濃縮工藝,最終濃縮器的熱載體采用熱介質(zhì)熔鹽,它是目前片堿生產(chǎn)中最為理想的熱載體。

        1 熔鹽的性質(zhì)[1]

        片堿生產(chǎn)中所用的熔鹽是由硝酸鹽混合物組成,其化學(xué)組成為40% NaNO2、7% NaNO3、53% KNO3, 這種熔融堿金屬硝酸鹽混合物具有均熱性好、導(dǎo)熱性高、流動(dòng)性及化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。工業(yè)上普遍采用該配方,這一配方又稱為“HTS”。

        HTS熔鹽的熔融熱為74.986 kJ/(kg·℃),平均相對(duì)分子質(zhì)量89.2,熔點(diǎn)為142.2 ℃,溫度升高會(huì)加速熔鹽的分解。

        熔鹽的分解主要是NaNO2的分解:

        HTS的熱分解與表面材料互有影響,它在碳鋼和低合金鋼設(shè)備中的分解比不銹鋼設(shè)備中的分解更為明顯,鐵能奪取硝酸鹽中的氧。溫度過高時(shí),硝酸鹽分解放出氧氣,腐蝕管道和設(shè)備。當(dāng)KNO3過熱時(shí),它與鐵或鑄鐵會(huì)產(chǎn)生激烈的放熱反應(yīng),有引起爆炸的危險(xiǎn)。

        熔鹽是一種強(qiáng)氧化劑,使用中不得混入易燃可燃物,否則會(huì)引起燃燒,甚至發(fā)生爆炸。

        不同組成熔鹽的熔點(diǎn)如表1所示。

        表1 不同組成的混合熔鹽的熔點(diǎn)

        續(xù)表

        2 熔鹽工藝流程

        熔鹽由熔鹽泵從熔鹽槽內(nèi)抽出,經(jīng)熔鹽管道送至熔鹽爐內(nèi)進(jìn)行加熱,出熔鹽爐的熔鹽一部分經(jīng)熔鹽回流閥回到熔鹽槽(稱為“小循環(huán)”),大部分熔鹽進(jìn)入Ⅰ效降膜濃縮器與堿液進(jìn)行換熱,出Ⅰ效降膜濃縮器的熔鹽回到熔鹽槽內(nèi)(稱為“大循環(huán)”),如此往復(fù)循環(huán)。熔鹽工藝流程如圖1所示。

        圖1 熔鹽工藝流程示意圖

        3 熔鹽的配制

        按照規(guī)定的比例即40% NaNO2、7% NaNO3、53% KNO3,計(jì)算所需的質(zhì)量后,按比例分批將其倒入熔鹽槽內(nèi),并開啟熔鹽槽底部和內(nèi)部盤管的中壓蒸汽伴熱以及內(nèi)部的電加熱器,對(duì)固態(tài)混合鹽進(jìn)行加熱熔化,直到液態(tài)熔鹽達(dá)到規(guī)定液位。在配制過程中,操作人員必須佩戴好防塵口罩和防護(hù)手套,并嚴(yán)格核對(duì)3種硝酸鹽的數(shù)量,確保配比正確。配比不同易造成熔鹽熔點(diǎn)升高,影響正常使用。其中的NaNO2具有毒性,食用1 g以上就會(huì)致人死亡,因此,配制完成后,操作人員必須用大量清水洗漱。

        4 熔鹽的升溫

        片堿生產(chǎn)中,熔鹽溫度要求控制在420~425 ℃。因此,投料前必須進(jìn)行熔鹽升溫。熔鹽升溫所需的熱量是由天然氣提供的。升溫前,先要對(duì)熔鹽爐盤管進(jìn)行預(yù)熱,待盤管溫度達(dá)到280 ℃時(shí),啟動(dòng)熔鹽泵,進(jìn)行熔鹽大循環(huán)。升溫速率控制在30 ℃/h,直到升溫至生產(chǎn)所需溫度。這一過程需要6~8 h。升溫過程中,要加強(qiáng)現(xiàn)場巡檢,發(fā)現(xiàn)熔鹽漏點(diǎn)要及時(shí)處理,否則容易引起火災(zāi)。

        5 熔鹽的保護(hù)

        (1)熔鹽管道要有一定的傾斜度,最高點(diǎn)設(shè)置放空閥。便于停車時(shí)熔鹽迅速回流至熔鹽槽,防止熔鹽在熔鹽管道內(nèi)積存。

        (2)熔鹽在427 ℃以下非常穩(wěn)定,可使用多年而不變質(zhì);427 ℃以上熔鹽會(huì)發(fā)生分解,同時(shí)熔點(diǎn)升高。超過550 ℃,熔鹽分解速度加快。超過600 ℃,分解明顯,由透明的琥珀色變?yōu)樽睾谏?。因此,在片堿生產(chǎn)中,熔鹽溫度不能超過427 ℃。

        圖2 熔鹽氮?dú)獗Wo(hù)方法示意圖

        (4)熔鹽的正常使用壽命一般為3~5年,如保護(hù)不當(dāng),最快使用半年就要全部更換。

        6 熔鹽的更換

        熔鹽的更換分為全部更換和部分更換,全部更換就是將熔鹽槽內(nèi)熔鹽全部清空,然后按照配比重新裝填熔鹽。部分更換就是根據(jù)現(xiàn)有分析出的熔鹽組分比例,添加一定量熔鹽,使其組分達(dá)到規(guī)定的比例。

        7 廢熔鹽的處置

        熔鹽中的NaNO2對(duì)人體有致癌作用,廢棄的熔鹽不能用水稀釋后直接排入下水道。先加入硫酸溶液酸化(使pH值為3左右)后,加入NaClO水溶液,將NaNO2氧化成NaNO3,然后再加入堿進(jìn)行中和,當(dāng)溶液的pH值達(dá)到7后稀釋排放。

        8 熔鹽系統(tǒng)常見問題

        8.1 熔鹽閥門內(nèi)漏

        因熔鹽閥門為金屬密封面,長期開關(guān)會(huì)造成密封面磨損,從而造成閥門內(nèi)漏。閥門內(nèi)漏后,熔鹽回流量大,參與換熱的熔鹽量減少;另外,停車后,由于熔鹽內(nèi)漏,造成管道堵塞,影響正常生產(chǎn)。因此,熔鹽采用雙閥門控制,其中一個(gè)為常開狀態(tài)。如果控制閥門出現(xiàn)內(nèi)漏,則采用常開閥門進(jìn)行控制,同時(shí)更換內(nèi)漏閥門。

        8.2 熔鹽管道法蘭連接處泄漏

        在生產(chǎn)過程中,熔鹽密閉循環(huán),高溫高壓。為防止泄漏,熔鹽管道大部分采用焊接,但部分連接必須采用法蘭,法蘭連接處容易泄漏。為減少漏點(diǎn),一般要對(duì)法蘭螺栓進(jìn)行熱緊,就是在熔鹽溫度升高后,對(duì)法蘭螺栓進(jìn)行二次緊固,這樣可以最大限度地減少熔鹽的泄漏。

        8.3 熔鹽槽內(nèi)熔鹽結(jié)晶

        熔鹽的熔點(diǎn)較高,容易結(jié)晶,一旦結(jié)晶,熔化比較困難。因此,若要停車,則待熔鹽全部倒流回熔鹽槽后,將熔鹽槽的蒸汽伴熱打開,進(jìn)行保溫 ,確保下次開車順利。

        8.4 熔鹽回流自控閥閥芯脫落

        因每次停車后閥門和閥體內(nèi)有少量殘留熔鹽,這些熔鹽結(jié)晶后,造成閥門開關(guān)困難。隨著開停車次數(shù)的增加,在閥桿的薄弱處易產(chǎn)生裂紋,最終造成閥芯脫落,導(dǎo)致閥門無法打開,熔鹽積聚在管道內(nèi),無法倒流回熔鹽槽。因此,在熔鹽循環(huán)時(shí),應(yīng)在熔鹽流過閥門后,再對(duì)回流閥進(jìn)行動(dòng)作,目的是用高溫熔鹽將閥門內(nèi)殘留熔鹽熔化,使閥門動(dòng)作自如。

        8.5 熔鹽泄漏引起著火

        因熔鹽具有強(qiáng)氧化性,一旦泄漏到可燃物上,會(huì)引起著火,如發(fā)現(xiàn)不及時(shí),會(huì)造成嚴(yán)重后果。因此,要經(jīng)常巡查,如發(fā)現(xiàn)熔鹽泄漏引起著火,要立即用干粉滅火器進(jìn)行滅火,并進(jìn)行系統(tǒng)緊急停車。

        9 結(jié)語

        熔鹽作為片堿生產(chǎn)較為理想的熱載體,在片堿生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。只有科學(xué)合理地使用熔鹽,才能確保片堿生產(chǎn)系統(tǒng)的安全,同時(shí)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)片堿。

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