固体聚合氯化铝干燥工艺的改进

固体聚合氯化铝干燥工

聚合氯化铝又称碱式氯化铝,对高浊度、低浊度、高温及低温水都有较好的混凝效果,并且具有形成絮状体快,颗粒大而易沉淀,投加量低等特点,适用pH值在5～9之间,所以在工业废水、城市污水、居民饮用水处理中得到较广泛的应用。

目前聚合氯化铝的生产主要是以铝矾土、铝酸钙粉、盐酸为原料进行生产,本文对生产工艺中干燥工序存在问题进行分析,并提出改进方案。

1存在的主要问题

①由于蒸汽滚桶干燥机要把净水剂由液态转变为固态,必须通入0. 6～0. 7 MPa的饱和水蒸气,因此,蒸汽滚桶干燥机在制造的时候,必须按压力容器的标准、规范制做、验收;另外,也存在着因使用不当造成滚桶爆炸的可能,这是潜在的安全隐患。②滚桶干燥机的外壁由于酸性澄清液的化学腐蚀,再加上刮刀的机械摩擦以及蒸汽压力的存在,造成滚桶干燥机的使用寿命较短,一般为7～8个月,即使蒸汽滚桶干燥机滚桶不损坏,由于蒸汽压力的存在,当达到最小壁厚时必须报废。

2解决方案

经过理论计算及实践,我们采用导热油滚桶干燥机替代蒸汽滚桶干燥机,制取固体净水剂聚合氯化铝。其简单流程如图1所示。

图1导热油滚桶干燥机干燥流程图

该技术具有以下优点:导热油滚桶(导热油在滚桶夹套内循环流动,导热油滚桶不属于压力容器)干燥机消除了蒸汽滚桶(压力容器)干燥机潜在的爆炸威胁,确保了职工的人身安全;由于导热油的循环,使热量得到了充分的利用,也给企业带来了可观的经济效益,所以该技术具有较高的推广价值。

3有关计算

3. 1蒸汽滚桶干燥机桶壁的最小厚度

蒸汽滚桶干燥机的材质为Q235 - A,设计温度T =170 ℃,设计压力p = 0. 7 MPa,Q235 - A在温度170℃下的许用应力为[δ ]t = 125MPa,滚桶内径D i =900 mm。

C = C1 +C2 式中: C———厚度

附加量,mm;

C1 ———钢材厚度负偏差, C1 =0. 8 mm;

C2 ———腐蚀余量,mm。

由于聚合氯化铝水溶液对Q235 - A 钢板的腐蚀比较严重, 依据文献[1 ] ,取C2 = 3 mm;焊缝系数

取φ =0. 85。

桶体的最小壁厚S按照下列公式计算[2 ] :

pD i

S = t + C

2[δ ]φ - p

0. 7 ×900

= +3. 8

2×125 ×0. 85 - 0. 7

=6. 77 mm

从以上计算可知, 蒸汽滚桶壁厚最小为6. 77 mm。

3. 2导热油滚筒干燥机的最小壁厚

导热油滚筒干燥机的材质为Q235 - A,设计温

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作者简介:张圣春(1971 - ) ,男,工程师,从事化工工艺设计,电话: (0371) 68176628。

河南化工

·46·HENAN CHEM ICAL INDUSTRY 2005年第22卷

管道均采用这种钢材。高压蒸汽过热器03B002E02 出口集箱导淋管线曾出现裂纹,并导致管线断开,这种钢属于马氏体耐热钢,焊接接头极易出现脆化产生裂纹,焊接性极差。

该钢种的焊接要点是: ①严格按照焊接要求,打磨坡口,清理施焊区域、包括焊丝都要用丙酮清理; 焊条进行预热300 ℃/2 h。②焊前预热200～300 ℃,焊后保温及回火恒温740～760 ℃,严格按照焊接热处理规范进行,以防止出现焊缝中碳化物大量析出和奥氏体向珠光体转化而引起的脆化现象。

③引弧、收弧的电流较焊接电流小些,运条时要注意填满坡口边缘部位,最好是两人同时对称焊接,以

减少焊接热应力。④对焊后检验有超标现象的焊缝要进行返修,如果缺陷影响不大,可用镍基焊材进行补焊处理。

4铸件的补焊

在现场设备中,阀门的阀体、低压泵泵体及曲轴箱箱体等零部件,都由铸铁材料制造,使用过程中, 出现裂纹,而对这些裂纹的补焊修复往往比较困难, 主要原因是: ①焊缝区易产生白口或淬硬组织,机械性能达不到要求; ②易产生热应力裂纹,使补焊无法进行; ③焊缝金属有热裂纹倾向,达不到补焊消除裂纹的目的。

针对以上三种情况,应注意以下几点: ①应选择合适的焊接方法,不但考虑待补焊铸件的材质、尺寸,还要达到一定的强度、硬度和密封性能等;选用冷焊法时采用非铸铁焊条,选用热焊法时采用铸铁型焊条。②选用冷焊法时,易产生热裂纹,在焊接工艺上应采用小电流、快速移动以获得浅的熔深,可以减少母材熔入;焊接时焊条不作横向摆动,坡口底部要开较大的圆角,这些均有利于减少热裂纹。

③使用镍、镍铜、铜钢等焊材作填充金属时,可以提高焊缝塑型;焊后立即辅之于锤击焊缝,可大大减少焊接

应力,防止裂纹产生。5带压堵漏中的焊接问题

引流法是一种效果十分明显的带压堵漏方法, 比较适合在线处理设备或管道上出现的裂纹或砂眼。合成氨装置中二段炉入口管线在正常生产中出现裂纹,采用引流法处理,在焊接过程中采用捻焊法,成功地消除了该泄漏点,避免了设备事故和装置停车的发生。

这种焊接方式除了遵循一般的焊接规律之外, 还要注意以下几点: ①焊接应充分考虑工艺介质、温度、压力等情况,尤其是压力,如果设备壁厚较薄,焊接部位因高温而不足以承受内部压力,则不能采用这种方法。②引流管与泄漏点接触的一端应加工成合适的形状,使其与漏点部位的设备表面相吻合,避免大量介质从结合口逸出,影响焊接。③在介质泄漏的情况下,焊接易产生气孔。处理方法:用相应材质的钉子打入气孔,然后用焊接的方法将钉子打掉, 以消除气孔。④在焊接的最后阶段,因泄漏介质量加大,可能导致焊接困难。处理方法:收弧后趁焊肉发红之际,用小锤或扁铲将焊肉撵向未焊部位,待温度降低后再继续焊接,如此反复,即可将引流管与设备之间满焊;再关掉引流管另一端的阀门,即可在线消除该漏点。

(上接第36页) 度T =260 ℃,设计压力p =0. 2 MPa,Q235 - A在温度260 ℃下的许用应力为[δ ]t =116 MPa,滚桶内径D i 、C、φ值同3. 1 ,经计算,桶体的最小壁厚S为

4. 71mm。

相比之下,同样的投资,导热油滚桶干燥机要比蒸汽滚桶干燥机寿命至少延长一个月。

4投资估算

4. 1设备投资(见表1) 表1设

备投资

设备名称规格数量/台总价/万元燃煤热油炉5. 22 ×106 kJ 1 15 导热油滚桶干燥机Φ 1 000 ×1 200 10 15 导热油泵WRY125 - 100 - 2400 1 1. 7 导热油循环罐DN 1 600 ×2 000 1 0. 8

4. 2其他投资

其他投资主要包括管材、法兰、阀门、温度计、保

温材料、土建、安装费,共计5万元。

5经济效益分析

目前的蒸汽滚桶干燥机每生产1 t固体聚合氯化铝耗煤700 kg,而利用导热油滚桶干燥机只需消耗煤400 kg,按1 t煤500元计算,两者相比,生产1 t固体聚合氯化铝可节约150元,若按3 000 t/a规模计算,年节约45万元。