聚合炉生产六偏磷酸纳时内衬碳化硅砖的失效与改进

六偏磷酸纳是一种常用的化工产品，其工业生产方法很多，但最常用的事磷酸二氢钠法。该方法系使用磷酸和纯碱按一定配方进行液相中和制得磷酸二氢钠溶液，该溶液经蒸发、脱水、熔聚、骤冷、粉碎后得到成品六偏磷酸钠。六偏磷酸钠熔点为625℃，工艺要求熔聚反应温度为750~850℃。在该工艺过程中，关键设备即是六偏磷酸钠聚合炉，按入炉原料的不同，又分为一步法和两步法，其中一步法的入炉原料为磷酸二氢钠溶液，其蒸发、脱水、熔聚过程均在炉内不同的区域内进行；两步法系预先将磷酸二氢钠溶液进行蒸发、脱水为无水磷酸二氢钠后再入炉进行熔聚工序。一步法和两步法使用的聚合炉相同的是熔聚工序均在炉内进行，区别则在于前者还包括了蒸发、脱水工序，而后者不包括。

六偏磷酸纳聚合炉为长方形池炉，炉壁外部采用一般耐火砖层，最里为碳化硅砖层或价格高昂的氧化锆砖层，即使这样，炉内熔聚段≥625℃的高温熔融六偏磷酸纳仍会对熔融料液面波动范围内的炉壁内衬造成较严重的腐蚀，被腐蚀的炉壁内衬材料进入产品后，会导致水不溶物及杂质含量指标升高，从而降低产品质量。实际生产中，决定聚合炉能否长时间运行的一个主要技术问题就是炉壁内衬的碳化硅砖层是否已被腐蚀，如已被腐蚀则必须立即停炉进行大修、更换，否则会因穿炉而酿成安全事故，且每次大修必须经过冷炉、扒炉、修理、烘炉等步骤，不仅耗时长、费用锆，而且还影响生产效率，增加生产成本。目前，正常的六偏磷酸钠聚合炉的炉壁内衬腐蚀周期大多为8个月，而在不利工艺条件下的炉壁内衬腐蚀周期仅为数月。

经过对残余碳化硅砖的分析，总结出炉内碳化硅砖的损坏机理是由多方面原因造成，在恶劣的熔融工况下需要经受住五方面的破坏冲击①水分及水蒸气的浸润②氧化气氛下的热还原③磷酸二氢钠水溶液的碱性侵蚀④温度变化的热震损坏⑤碳化硅砖面的渣层侵蚀。虽然碳化硅砖的氧化产物，SiO2保护膜，可以组织氧化的进一步发生但事约在750℃~1000℃SiO2膜会因相变而产生体积变化，从而使其结构变得疏松，氧化保护作用骤减；另外在一定条件下，SiO2保护膜还无法形成。这都会导致碳化硅砖的使用性能降低，影响它的使用寿命。

为克服现有磷酸二氢钠法生产六偏磷酸钠存在的聚合炉炉壁内衬易被腐蚀的问题，现推荐两种方法一种是从产品上改进采用抗氧化的氮化硅砖，第二种是在与熔融料液面相接触的炉体外壁设置冷却壁，壁上设有连通的进、出口管道，在冷却管道内输入冷却水让炉外壁温度降低到60℃左右，与炉内高温形成温度阶差，使与炉内碳化硅砖的受热温度下降然后再与接触的六偏磷酸钠保温在熔点温度以下，即可产生挂壁渣壳保护层。这样既可以延长炉内碳化硅砖的使用寿命，又可提高工作效率。