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第1期
2021年1月
中国氯碱
China Chlor-Alkali
No.l
Jan.,2021
宋继申，陈祥辉，朱文凯
(山东鲁泰化学有限公司，山东济宁273500)
摘要：为改善现状以延长合成炉使用寿命，提高蒸汽系统的经济效益，在锅炉水进水管道上增设加入磷酸三钠装置改善水质，同时在闪蒸罐增设云母液位计等补充措施，实现合成炉长周期运行。 关键词：副产蒸汽系统；锅炉水；磷酸三钠；闪蒸罐液位
中图分类号：TQ085 文献标识码：B文章编号：1009-1785(2021)01-0042-03
Application of trisodium phosphate in steam system of hydrogen
chloride synthesis fumcae
SONG Ji-shen, CHEN Xiang-hui，ZHU Wen—kai
(Shandong Lutai Chemical Co.,Ltd.,Jining273500,China)
Abstract：In order to improve the status quo to extend the service life of the synthesis furnace and increase the economic benefits of the steam system,additional equipment such as trisodium phosphate was added to the boiler water inlet pipe to improve water quality,and additional measures such as a mica level gauge were added to the flash tank to reach the synthesis furnace Long-term operation.
Key words：by-product steam system;boiler water;trisodium phosphate;liquid level in flash tank
山东鲁泰化学有限公司采用离子膜电解法制碱 工艺和湿式电石法生产聚氯乙烯树脂，设计生产能 力分别为36万t/a烧碱和37万t/a PVC树脂。
1副产蒸汽生产工艺
该公司氯化氢合成工段共有7台生产能力为 150 t/d的组合式氯化氢石墨合成炉（副产蒸汽），年 产蒸汽超过18万t。盐酸工段二期合成炉整体结构 分三段：燃烧段、蒸发段和冷却段，每台合成炉配有 一台闪蒸罐。原料、氢气从炉底进人，在氯化氢 合成段混合反应燃烧，反应后的高温氯化氢气体向 上经过两段冷却至45 t以下后输出。
合成炉中副产蒸汽系统由闪蒸罐、锅炉水补充 槽、锅炉水补水泵和合成炉蒸发段构成。与氢气 燃烧时放出的热量，主要由合成炉蒸发段循环热水 吸收，产生的过热水，由蒸汽闪发罐释放蒸汽，经调节阀稳压至0.45 MPa的低压蒸汽送往聚氯乙烯车 间聚合干燥工序和电解工段。来自聚氯乙烯车间聚 合干燥工段的蒸汽冷凝水进入热水箱，经锅炉给水 泵加压经调节阀进人合成炉蒸发段底部，经炉体加 热进人蒸汽闪发罐，加热后的汽水混合物在蒸汽闪 发罐内进行汽水分离，蒸汽经压力调节阀送往界外，蒸发后的温度略低的热水由于在流体密度差的作用 下进行自循环，以保持蒸汽闪发罐液位正常。
2生产现状
在副产蒸汽系统运行中，由于闪蒸罐液位控制 不稳定，波动大，锅炉水水质不达标等诸多因素，导 致过热水混合物对副产蒸汽系统腐蚀明显，对蒸汽 生产及合成炉正常运行造成严重影响，平均每两年 就要对合成炉蒸汽出口弯头、合成炉出口蒸汽管道 等部位进行一次更换。大幅降低了合成炉安全运行 第1期宋继申，等：磷酸三钠在氯化氢合成炉蒸汽系统中的应用43
周期，严重制约了企业效益。
3项目内容及实施步骤
3.1合成炉蒸汽系统腐蚀、损坏原因分析
3.1.1气蚀
由于副产蒸汽氯化氢合成炉采用间歇性补水，造成闪蒸罐液位波动大，且影响合成炉内温度和蒸 汽压力，造成合成炉内冷却水温度变化，在蒸汽系统 内有气泡溢出。这些气泡伴随着热水一起向闪蒸罐 流动，其间随着外界压力的减小，气泡会发生破裂，冲击设备和管道，形成气蚀，在水汽流动过程中冲刷 管壁，导致管壁变薄而发生泄漏。闪蒸罐液位波动 大，液位上限过高，高于过热水回水管时，影响过热 水流动速度，造成合成炉蒸发段热量积聚，降低合成 炉运行周期。
3.1.2 电化学腐蚀
经过对副产蒸汽系统锅炉水进水PH值长期跟 踪检测发现，进水pH值略低，为6.3~6.7。由金属腐 蚀理论n i可知，碳钢的腐蚀速度随过热水的PH值的 增大而降低。反之，PH值越低，碳钢的腐蚀速率越 快。蒸汽系统壳程的内表面出现不同程度的腐蚀，外 观呈现大量的麻点坑，凹凸不平，管道上部比下部尤 为明显。碳钢金属表面不均匀，存在着大量以微小的 电极形式存在的微电池。当与过热水汽混合物接触 时，由于水的导电性和水的溶解氧从而产生氧化还 原反应[21。
3.2提出解决方案
首先对过热水水质pH值略微偏低进行调整，在合成炉蒸汽系统中加人缓蚀剂，将水质变成软水，控制pH值9.0~10.0，规避上述腐蚀现象。其次是改 变液位计形式，避免由于沉积物带来的液位计量不 准确的问题，避免合成炉因缺少过热水出现的干烧 致石墨炉体炸裂现象。
3.3锅炉水管道增加缓蚀剂加药装置
缓蚀剂是一种在低浓度下能阻止或减缓金属在 环境介质中腐蚀的物质。缓蚀剂又叫作阻蚀剂、阻化 剂或腐蚀抑制剂等。缓蚀剂保护技术已经发展为一 项重要的防腐蚀技术，广泛用在石油、冶金、化工、机 械制造、动力和运输等部门|31。
磷酸三钠作为一种廉价的阳极型缓蚀剂，1%的水溶液pH值为11.5~12.1，能与硬水中的钙、镁盐反 应，
成为不溶性的磷酸钙和磷酸镁盐。此外，还具有 渗透和乳化作用，能增加水的润湿能力，多余的磷酸 三钠，能将已结的锅垢部分变成松软而脱落，是涂去 硬的表面和金属表面上污垢的极好洗涤剂'
该公司锅炉补水箱是由原循环水箱改造而成，
本身不具备定时排污系统，为避免水箱底部沉积大
量沉淀物，堵塞补水泵，导致补水异常或损坏补水装
置。经过探讨，决定在锅炉补水泵进口管道上安装加
药补充管。
(1) 在锅炉水泵进口管道处安装磷酸三钠加药 装置。单元组合式加药装置，主要有计量溶液箱、计
量泵、过滤器、安全阀、止回阀、等组成一体化安装在
一个底座上。将组合式加药装置安放在加药间，将进
水口、出药口接好并接通电源即可启动投人运行。
(2) 每两天一次在闪蒸罐液位计处取过热水分 析样测量pH值，当pH值低于9时，定量lk g/次加
磷酸三钠调节pH值，控制pH指标在9.0~10.0范围
内。石墨设备耐碱性稍弱,pH值控制过高，对石墨块
材的酚醛树脂运行周期产生分解影响。
(3) 在锅炉水出口管道上增设远传pH计至DCS 操作电脑，由中控人员即时监测，并与现场实测数值
进行对比测量。
(4) 按时对合成炉副产蒸汽系统易漏部位每月用 便携式测厚仪进行一次壁厚测量，在每台合成炉取
一个部位，同时测量四个点，每月测量一次，对壁厚
数据进行分析比对，得出易漏部位受腐蚀程度和磷
酸三钠缓蚀效果。6台合成炉同一部位加入磷酸三
钠半年测量值见表1。
表16台合成炉同一部位加入磷酸三钠半年测量值
时间A1B1C1D1E1F1
06-1212.3412.5411.6512.711.4511.87
07-1112.3412.5211.6312.6411.4511.85
08-1212.3212.5311.6312.6411.4311.85
09-1212.3112.5211.6212.6411.4311.83
10-1212.2812.5111.6212.6211.4111.83
11-1212.2812.4911.5812.611.3911.79
(5) 根据磷酸三钠对水质的影响及副产物，科学 的制定排污措施。该公司采用定期排污又叫间断排
污的方式：即每天对闪蒸罐和蒸发段底部排污阀沉
积物易积聚部位各排污一次，排污水通过固定的排
污收集管道进人回收水箱。
(6) 根据排污水特性（含磷），结合该公司环保要 求，制定排污水收集回收装置，安装排污水收集水
箱，水箱附带安装外送泵，设置液位计及自启停装
置，将排污水通过管道回送至盐水化盐池调节使用，
形成闭路循环，既杜绝了环境污染，降低环保运行设
施压力，又减少了盐水化盐水用量，实现了废水的二
44中国氯碱2021年第1期次利用。
3.4控制闪蒸罐液位与合成炉厂家沟通，全面分析闪蒸罐液位对 HC 1合成炉及蒸汽系统的影响，合理控制闪蒸罐液 位。闪蒸罐液位过低，容易造成石墨块材“干烧”；液 位过高，造成过热水回水不畅，蒸发段热量积聚及过 热水管道蒸汽释放加剧，损坏蒸发段石墨设备和加 快对蒸汽系统的腐蚀力度[5>。该公司对闪蒸罐液位日常生产控制30%~60%; 并设置DCS 停车联锁值为20%~80%。日常补水为 自动控制，液位设定50%，补水由合成炉蒸发段底 部进入，吸收热量后进入闪蒸罐释放蒸汽，释放蒸汽 后，温度略低的过热水，通过热动力自循环回到蒸发 段中部循环使用。(1) 安装云母液位计。现场闪蒸罐除远传液位变 送器和磁翻板现场液位计外，新增加安装云母液位 计，附带现场磁翻板和远传液位计，与联锁液位计变 送器作对比，同时对闪蒸罐液位进行监控，防止液位 计数据因堵塞或其他原因出
现大偏差造成设备损坏 或生产波动。(2) 对闪蒸罐液位计阀门进行保温，并每天一次 进行排污，对比各液位计之间的误差数值。防止沉淀 物堵塞液位计，出现数据偏差过大或假数据。将合成炉液位计排污进行收集，一并回收至回收水箱，减少 对环境的污染。
4结语(1) 自2019年6月检修将合成炉蒸汽系统全部 更换以后，定时加入磷酸三钠。根据每月壁厚测量 值，弯头处腐蚀力度减轻，根据表1数据计算，平均 每年腐蚀速度为1.2~1.5mm ，壁厚腐蚀速度较之改 造前降低约5倍，有效延长了合成炉蒸发系统的使
用周期，大幅提升装置安全运行稳定性。(2) 锅炉水水质明显改善，排污取样处，水质清澈，铁离子含量降低，谱分析锅炉水铁离子含量为 4.036x 10'参考文献：[1]李志勇.《金属腐蚀与防护》课程教学改革探索与实践[J ].文化创新
比较研究，2020，4 (05): 144_ 145.[2J 张国亮，董金琴.给水管道腐蚀原因及防腐对策丨J ].包钢科技，
2019,45(04)：86-88.
闪蒸罐[3]徐泽远，贾鹏林.緩蚀剂[J ].炼油设计，2001，（ 2): 57-60.[4J 戚元久.磷酸三钠缓蚀性能影响因素研究[J ].无机盐工业，2019,51 (08)：52-55.[5]吴宗令，赵强宁，柯友新，等.HC 1合成炉蒸汽系统的腐蚀原因[J ].氣
碱工业，2016,52(12):44-45.
收稿日期：2020-04-28
(上接第34页）T C D 前部信号
氢气0.923
以上各峰能实现完全分离，两峰之间距离合适。说明 阀切换时间设置较合理。3.4人工与仪器分析结果比较人工和仪器分别对同一标气中氢气、二氧化碳、 和氧气测定五次，人工与仪器分析结果比较见表3。由表3可知，人工采用爆炸法做氯内含氢偏差 为15.8%谱分析偏差为5.9%。人工采用奥式气体表3人工与仪器分析结果比较
组分标气含量/%人工分析结果/%谱分析结果/%
氢气0.1010.0850.107
二氧化碳0.0980.0810.093氧气0.3880.340.379
分析仪吸收法分析二氧化碳偏差为17.3%氧气偏 差为12.4%谱分析二氧化碳偏差为5.1%氧气 偏差为2.3%。可见谱分析中杂质，效率和准 确度都优于传统分析方法。
4结论
随着谱技术的进步，通过柱反吹和阀切换，双
TCD 通路分别用氮气和氢气做载气，排除对 谱柱损害的同时，实现了一次进样同时测定乙烯中
氧气、氢气、二氧化碳、氮气各组分全部分离检测，全
过程只需要5 min 。方法分析效率高、操作简便，能适 应大批量样品的分析工作。
收稿日期：
2020-04-26
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