碳化过程铁含量控制有哪些措施？

碳化过程铁含量控制有哪些措施？

本帖最后由 longshen9 于 2010-3-25 21:44 编辑
铁份是纯碱质量的重要指标之一，对产品的外观，特别是重质纯碱产品有非常重要的影响，直接影响产品在市场上的竞争力。同时，纯碱铁份偏高，说明设备腐蚀加剧，直接影响了设备的使用寿命，增加了设备的检修与维护成本。
1、影响纯碱铁份的原因
在氨碱法纯碱过程中，使用的设备绝大部分是碳钢和铸铁材料，所以纯碱中含有微量的铁份是不可避免的，但控制不好，纯碱铁份含量过高，就会产生处次品碱——红碱。
氨碱法纯碱生产过程中，重碱产品氨盐水具有较强的腐蚀性。接触氨盐水设备的生产过程主要是吸氨工序与碳化工序。在吸氨工序，由于氨盐水中存在微量的钙、镁离子，在吸氨塔中产生结疤，同时吸氨时气相中氧含量相对较少，吸氨过程中带来的铁份较少。
影响纯碱铁份因素主要集中在碳化工序。进入碳化塔的窑气与炉气中均含有一定量的氧气，加速了氨盐水对碳化塔的腐蚀。其主要反应如下：
Fe2+-e  Fe3+
2Fe3++Fe  3Fe2+
氨盐水中少量的Fe2+被窑气和炉气中带来的氧气氧化成Fe3+，Fe3+与碳化内的单质铁反应，变成Fe2+，Fe2+又被氧气氧化，形成铁腐蚀的连锁反应，使腐蚀越来越严重，从而产生红碱。
2、影响纯碱铁份的主要因素
2.1窑气、炉气中氧含量高
造成碳化塔腐蚀的根本原因是窑气和炉气中含有少量的氧气。窑气中含氧高主要原因有：通入石灰窑空气过量；石灰窑的窑况不好，石灰石、焦炭粒度均匀，在窑内分布不均，气体在窑内产生偏流；窑顶控制不好漏入空气等。炉气中含氧量高的主要原因是炉气系统负压较大，系统密封不严，导致漏入空气。
2.2新开用设备
由于新开用的设备表面含有较多的铁锈，没有形成保护层，在设备开用初期，对产品铁份影响较大严重时会出红碱。
碳化塔停车时间较长时，由于物料在塔内长时间浸泡，碳化塔内硫膜及碱疤溶解脱落，造成碳化塔本体腐蚀也会出现红碱。
2.3碳化塔过洗
在碳化工序中碳化塔分组作业，一般每组为4~5座碳化塔，其中1塔清洗，其余制碱，清洗16~24h轮换。清洗过程的主要目的是清洗在碳化塔制碱过程中产生的碱疤，同时对氨盐水进行预碳化。但由于编组不当，或由于清洗时间过长，会造成清洗过度，破坏了碳化塔的保护层，加快了碳化塔的腐蚀。
2.4操作控制不当
在生产控制过程中，进入清洗塔的气量偏少，中和水CO2浓度低，同时在制碱塔上部气相中CO2浓度低，造成制碱塔上部温度低，说明在制碱塔上部吸收CO2量较少，相当于制碱塔上部分一直处于清洗状态。同时随着对CO2的不断吸收，剩余气体中氧含量不断升高，在碳化塔顶部可达3.3%之多，加重了碳化塔上部腐蚀，使产品铁份产生波动。
2.4滤过洗水铁份高
当蒸馏塔除沫器出现问题，蒸馏塔塔温过高都可能造成蒸馏塔带卤，使淡液卤根偏高，造成淡液塔腐蚀加剧，废淡液铁份偏高。此时废淡液被用作滤碱机洗水，会使纯碱铁份偏高。
3、碳化塔腐蚀情况分析
我厂先后对8#、6#碳化塔进行大修，碳化塔打开后分现，其23圈以上和下部4圈菌帽损坏较为严重。23圈以上菌帽损坏较为严重，主要原因是气相中氧含量较高，由于操作控制不当，液相中CO2浓度过低，造成塔上部一直处于清洗状态，使设备腐蚀严重。底部菌帽损坏严重主要是由于碱颗粒冲刷，造成菌帽损坏严重。
碳化塔29、30两圈塔圈保护层较厚，达到0.5mm，比较容易剥落，主要原因是这两圈是空圈，随着碳化塔塔压变化，与之接触的气、液频繁变化，比较容易脱落，碱口多次发现的脱落保护层应是这两圈产生的。23~28圈保护层较薄，约0.1mm，主要由于这几圈硫化钠浓度较高，形成较好的保护层。23圈以下几乎没有保护层，主要是由于制碱塔时形成了碱疤对塔体起到了保护作用，清洗塔时碱疤被清洗掉，不易形成保护层。下为29圈保护层成分分析结果：Fe  28.7%；
S  0%；Mg  0%。这说明加入系统的硫化钠与氯化镁不能达到碳化塔29、30这2个空圈，形不成复盐的保护膜，腐蚀较为严重。
4、控制纯碱铁份措施
4.1目前主要控制方法
目前，各纯碱厂控制铁份的主要方法是往氨盐水中加入硫化钠和氯化镁，通过调整石灰窑和煅烧炉工艺状况，控制窑气和炉气的氧含量。加入硫化钠可使碳化塔内形成硫化亚铁保护层，同时降低氨盐水中的铁份，防止铁腐蚀联锁反应发生。加入氯化镁，可形成氯碳酸钠镁石（MgCO3•NaCl•Na2CO3）保护层，它是难溶的坚硬的结疤，可附在碳化塔的内壁和菌帽上。但加入氯化镁，在重灰过程中比较容易出碱球，并直接影响产品质量，从而限制了氯化镁使用量的加大。
4.2新开用设备的预防措施
对于新开的设备，在设备安装前尽可能除掉设备内表面的铁锈，在设备开用前挂硫，并提高系统中硫化钠的浓度，开用后先低负荷生产，以防止出铁高碱。
碳化塔需短时间拉空内部物料并暴空检修时，停塔时部清洗碳化塔，保留碱疤，可有效减缓检修时塔体腐蚀。
4.3加强生产管理，稳定塔压
碳化塔尾气带卤，不仅使塔压不稳定，同时增加了动力消耗，造成碳化塔保护层脱落。为此，我厂将碳化塔尾气出气管线进行了改造，由原来水平接入尾气大管改为倒“U”型结构，如附图。
经过改造，由于提高了尾气垂直管道高度，尾气夹带的液体部分自由降落回塔内，在一定程度上保证了碳化塔内液面稳定。
4.4防止洗水铁份高
由于使用废淡液作为滤碱机洗水，如果废淡液铁份高，对产品铁份影响较大。对废淡液氯离子、铁份需加强监控，出现问题时，滤碱机洗水及时改为备用水，以保证产品质量不受影响。