离心工序在隔膜法制碱中具有非常重要的作用,其主要任务是对蒸发过程中析出的盐泥进行盐碱分离,碱回蒸发系统再次浓缩,分离出的盐加水溶化制成回盐水送盐水工序。由于分离条件的限制,离心机分离出的结晶盐中不可避免地含有一定量的碱。因在盐水精制过程中要用一定量的碱作为精制剂除去原盐中的Mg2+,而回盐水中所含的碱正好满足了这一要求。但是如果回盐水中碱的含量过多,便会造成烧碱流失;同时为保证精盐水的质量,还需要用一定量的高纯度盐酸中和过量的碱,从而造成物料的双重浪费。因此,采取适当的措施,使回盐水中的碱含量控制在适宜的水平,在现实生产中非常重要。
1 现状分析与目标确认
根据精盐水中NaCl的含量、淡碱中NaCl的含量及30%烧碱中NaCl的含量,通过计算可知,在回盐水中NaCl质量浓度达到180g/L时,回盐水的流量与精盐水的流量基本一致。这样,在整个盐水精制过程中便无须再外加水,此时回盐水中碱含量能否满足精制过程的需要便能很直观的反映出来,因此,在以下的叙述中所有的回盐水碱含量都是回盐水中NaCl含量折合为180g/L时的含量。
1.1 确定回盐水碱含量的最佳值
在过碱量一定的情况下,精制过程中碱的用量主要由原盐中Mg2+的含量决定。2004年5月～2005年4月原盐中Mg2+的平均质量分数为0.15%。盐水精制过程中NaOH的过碱量为0.1～0.4g/L,取上限0.4g/L,精盐水NaCl质量浓度取310g/L,因此,精制过程要求回盐水中最高碱含量为:(310-180)×0.15%×40×2÷24+0.4=1.05(g/L),考虑原盐中Mg2+含量的变化,确定取1.0g/L。
1.2 现状调查分析
收集列出2005年5月回盐水中碱含量,分别为:1.70、1.59、1.56、1.77、1.01、1.96、1.31、1.39、1.27、1.28、1.96、1.56、1.72、1.95、1.57、0.93、2.11、1.59、1.32、1.63、1.84、1.88、1.21、1.28、1.35、1.42、1.11、1.87、1.65、1.73g/L。经计算得,回盐水中碱含量均值为1.55g/L,比1.0g/L多55%,因此,降低回盐水中的碱含量迫在眉睫。
2 原因分析
2.1 原因构成利用因果分析图(如图1所示)列出影响回盐水含碱的各种因素。
2.2 原因分析
2.2.1 人为因素目前,离心机操作人员皆为在岗位工作几年的职工,对生产设备、现场、工艺相当熟悉,处理生产中情况的经验丰富。分析认为,造成回盐水含碱高的人为因素不明显。
2.2.2 环境因素如果生产现场的跑、冒、滴、漏情况严重,势必造成回盐水含碱量高,但潍坊亚星化学股份有限公司(以下简称“潍坊亚星公司”)经过多年的现场管理,已基本杜绝了跑、冒、滴、漏。
2.2.3 物料因素在离心机各运行参数一定的情况下,如果盐泥黏度太大,滤饼中的空隙便会很小,造成分离不彻底;如果盐泥中杂质过多,在分离过程中,杂质便会堵塞滤网,同样会造成分离不彻底。目前,潍坊亚星公司已不生产45%烧碱,基本不产生高黏度的盐泥,只有在处理罐中积盐时,盐泥才会含有大量杂质,但处理积盐都是间歇式操作,一般每月只有一次,正常情况下盐泥来自Ⅱ效、Ⅲ效旋液分离器,成分稳定。通过分析,物料对回盐水碱含量有一定影响,但不明显。
2.2.4 离心机本身的因素
(1)分离因数分离因数直接决定离心机的分离效率,只要离心机确定,分离因数与分离效果便已确定。根据目前潍坊亚星公司的实际生产情况,更换分离因数高的离心机可能性极小。
(2)离心机泄漏,冲洗水含碱设备维护人员对离心机各附件进行不定期巡检,发现泄漏及时处理,同时,冲洗水为地下水,不可能含碱,因此,也不是回盐水碱含量高的主要影响因素。
(3)离心机运行参数离心机的运行参数依次分为下料、一次甩干、洗涤、二次甩干、卸料、回刀,完成一次循环,达到一定循环次数时大洗网。其中,干燥(指两次甩干)、洗涤、大洗网周期可根据生产实际情况由操作人员调整。经现场实验可知,干燥、洗涤时间的调整对回盐水中碱含量影响非常明显。
2.3 要素确认通过以上因素分析,最终确定影响回盐水含碱量的关键因素为离心机运行参数中的一次甩干时间和二次甩干时间及洗涤时间。
3 改进措施
根据原因分析及以往的生产经验,适当延长一次甩干、二次甩干时间,能有效降低回盐水中的碱含量,延长洗涤时间能明显降低回盐水中的碱含量,但如果洗涤水量过大,一方面给蒸发系统增加了外加水量,加重蒸发负担,造成蒸汽浪费;另一方面,洗涤水会溶化部分结晶盐,使母液中NaCl含量升高,造成蒸发器结盐,蒸发效率降低。因此,根据以往及兄弟单位的经验,洗涤时间最终确定为2s。
4 实 验
4.1 实验步骤为得到适宜的干燥时间,根据目前一次甩干时间为10s、二次甩干时间为9s的现状,在离心机一次甩干时间分别为10、11、12、13、14、15s,二次甩干时间分别为9、10、11、12、13s的情况下,做正交实验,测得回盐水中碱含量如表1所示。
依据表1数据作出曲线(如图2所示)。 
极液面要大于150mm,同时始终保持盐水质量合格,不能堵塞孔眼而失去应有的断电效果。盐水管道还可采用玻璃钢材质的管道、钢衬聚丙烯管道或PVC+FRP管道。为防止盐水预热器被残存的杂散电流腐蚀,可在该设备与电解槽之间的盐水管道上安装接地排流装置,使杂散电流不经金属构件,而从导流器流向大地(对碳钢可采用镍镀层或镍片作导流材料),采用这种导流材料可使阳极反应的本质不是金属的溶解,而是溶液中的物质氧化,如Cl-氧化成Cl2或OH-氧化成O2。也可用紫铜花盘作成对地导流装置,连接到管道上,使杂散电流排放至大地,从而保护盐水换热器不被电化腐蚀。接地排流装置如图1所示。
3.5.2 淡碱液回路系统的防腐蚀措施
采用合理的碱液滴流器,其材质为增强聚丙烯塑料,使之滴流面积适中,安装水平,孔眼合适,避免电解碱液在滴流器上结晶而堵塞孔眼;碱液收集管应采用增强聚丙烯管或钢衬聚乙烯管,碱液收集槽采用不锈钢材质制作。
3.5.3 氯气和氢气回路系统的防腐措施
从电解槽出来的氯气和氢气温度在85℃以上,高温湿氯气具有很强的化学腐蚀性,所以氯气管道可采用耐腐蚀玻璃钢或纯钛材;而从电解槽出来的高温氢气的淡碱槽支管可采用橡胶管连接氢气断电瓶,再通过橡胶管连接到氢气总管上,使出电解槽的氢气管口至氢气汇总支管路(碳钢管道)的垂直距离不小于2m,使氢气带走的电解液大部分回流进电解槽,既起到了断电的作用,又避免了碱液的夹带。
4 结 语
金属阳极隔膜法生产烧碱已有30多年的历史,生产经验和配套技术十分成熟,大力倡导建立节约型社会,创建节约型工厂,挖潜改造,节约能耗,节约生产用材,提高经济效益,仍是氯碱行业防腐蚀工作中孜孜以求的大事。
参考文献
[1]许淳淳,等.化学工业中的腐蚀与控制[M].北京:化学工业出版社.工业装备与信息工程出版中心,2003.4
[2]张联合.离子膜烧碱装置中设备、管道的防腐蚀措施[C].第23届全国氯碱行业技术年会论文专辑,2005.
[3]氯碱工业编辑部.氯碱生产岗位操作及事故处理[M].1991.[编辑:董红果]
