間歇法鍋式蒸煮固堿的生產(chǎn)

1、【蒸發(fā)與固堿】間歇法鍋式蒸煮固堿的生產(chǎn)劉濤(寧夏石嘴山氯堿廠,寧夏石嘴山753202關(guān)鍵詞固堿;間歇作業(yè)式爐;鍋爐;生產(chǎn)工藝摘要介紹了間歇法鍋式蒸煮固堿的生產(chǎn)原理及工藝流程,原料液堿中鹽堿比138.5;預(yù)熱鍋堿溫應(yīng)在130以上;給熬制鍋中補(bǔ)堿時,當(dāng)溫度達(dá)到290左右時停止補(bǔ)加;封火溫度應(yīng)控制在450;調(diào)色溫度應(yīng)控制在420440;出堿溫度保持在380。并介紹在堿熬制過程中加入適量的揮發(fā)性油脂,可消除由于吸收二氧化碳過多而起泡的影響,最后指出調(diào)色操作中的注意事項(xiàng)。中圖分類號TQ114.268文獻(xiàn)標(biāo)識碼B文章編號1008-133X(200307-0029-02鍋式蒸煮固堿采用鑄鐵鍋,以明火作為熱源

2、直接加熱,在常壓下蒸發(fā)液體燒堿,熬制成固體燒堿。該生產(chǎn)過程從工藝流程上大致可分為兩個階段:第1階段將液體燒堿從貯槽中打入預(yù)熱鍋內(nèi),利用煙道氣余熱進(jìn)行預(yù)熱;第2階段將預(yù)熱鍋中的堿送到熬制鍋內(nèi),利用火源進(jìn)行蒸發(fā)脫水、熔融、調(diào)色、澄清、冷卻、固化成型,制得不同形狀(片狀、粒狀、塊狀的固體燒堿,簡稱固堿。1生產(chǎn)原理將合格的原料液堿在鑄鐵鍋中加熱到沸騰狀態(tài),水分不斷蒸發(fā),液堿的濃度增大,其沸點(diǎn)相應(yīng)升高。故在整個熬制過程中,需要持續(xù)不斷地供給熱量,使其始終處于沸騰狀態(tài),大部分水分被蒸發(fā),成熔融狀態(tài)的濃堿。當(dāng)濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后,進(jìn)行桶堿或片堿、粒堿包裝即為固堿成品。但由于電解、蒸發(fā)及熬制過程中有大量的金屬離子產(chǎn)

3、生,使堿液帶有一定顏色,因此在包裝前需加入調(diào)色劑進(jìn)行調(diào)色,將其制成主體為白色的固堿。2工藝流程45%以上的合格液堿由堿泵送至固堿工序計(jì)量槽,澄清一段時間后,再送到高位槽借位差流到預(yù)熱鍋,經(jīng)煙道氣余熱預(yù)熱到140150時,送入熬制鍋,鍋內(nèi)堿液達(dá)89m3時,開始點(diǎn)火升溫,升溫初期加入3kg左右的氧化劑硝酸鈉,既除去了堿中的鐵,又起到保護(hù)大鍋的作用,同時還需不斷補(bǔ)加液堿,當(dāng)堿溫升到290左右時,停止補(bǔ)加。堿溫逐步上升達(dá)到沸點(diǎn),堿中的水分不斷蒸發(fā)逸出,逸出的水蒸氣經(jīng)排氣筒排入大氣,冷凝回流的含堿冷凝水送回蒸發(fā)工序回收利用。升溫至450時?；?當(dāng)溫度降到420440時,加入還原劑硫磺調(diào)色,調(diào)色結(jié)束后,保

4、持堿溫在380左右,澄清1012h后,出鍋包裝,用80左右的熱水洗鍋,洗鍋水送蒸發(fā)工序回收。3原料液堿的控制指標(biāo)w(NaOH45%,w(NaCl1.3%, w(Na2CO30.5%,m(鹽m(堿138.5。在45%的原料堿液中,如果含鹽較高,將嚴(yán)重影響傳熱效率,并降低成品堿的濃度。而且在熬制過程中,只能除去形成沉淀的雜質(zhì),而氯化鈉、碳酸鈉無法除去,且隨水分的蒸發(fā)質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐步增加,因此,必須嚴(yán)格控制原料組成。4關(guān)鍵點(diǎn)溫度4.1預(yù)熱鍋堿溫預(yù)熱鍋的堿溫應(yīng)在130以上,一般在堿溫達(dá)140150時,進(jìn)入熬制鍋。因?yàn)?5%的液堿沸點(diǎn)在140左右,適當(dāng)控制預(yù)熱鍋的堿溫,不但可以防止沸堿的外溢,還能夠縮小與熬

5、制鍋的溫差,減小高溫濃堿對鍋的應(yīng)力腐蝕,延長熬制鍋的使用壽命。4.2補(bǔ)堿溫度熬制鍋內(nèi)堿液達(dá)到89m3(11m3的大鍋時,開始點(diǎn)火升溫。由于水分的不斷蒸發(fā),熬制過程中需要不斷補(bǔ)加一定量的預(yù)熱后的堿液,以維持鍋內(nèi)液面穩(wěn)定。但當(dāng)堿溫升到290左右時停止補(bǔ)加,因?yàn)樵诖撕髩A溫升高較快,在290320之間,液堿中硝酸鹽、氯酸鹽、次氯酸鹽劇烈分解,產(chǎn)生大量泡沫,易使堿液外溢,造成事故和堿損。92第7期2003年7月氯堿工業(yè)Chlor-Alkali IndustryNo.7J ul.,2003收稿日期2002-12-27 4.3封火溫度封火溫度一般控制在450,封火后堿溫仍繼續(xù)上升510,在450時,堿的質(zhì)量

6、分?jǐn)?shù)已達(dá)95%左右,若繼續(xù)加熱,則浪費(fèi)燃料,從而提高生產(chǎn)成本。4.4調(diào)色溫度封火后堿溫降到420440時,加硫調(diào)色。若溫度高于445時,使沸點(diǎn)為444.6的硫沸騰,不能與錳酸鈉反應(yīng),而形成橙色蒸汽逸出堿鍋,不利于除去錳雜質(zhì),也加大硫的消耗,增加成本;另外,鍋內(nèi)三氧化二鐵尚未沉淀,會生成大量硫化鐵,沉淀更慢,影響調(diào)色。當(dāng)溫度低于380時,硫也不能與錳酸鈉反應(yīng),而與氫氧化鈉反應(yīng),會降低堿的濃度。而且隨溫度降低,熔融堿的粘度迅速增加,金屬氧化物沉淀困難,影響堿的顏色。因此應(yīng)嚴(yán)格控制降溫速度,保證在380以前完成調(diào)色。4.5出堿溫度調(diào)色結(jié)束后,保持堿溫在380左右,澄清10 12h,若堿溫過低,雜質(zhì)則

7、不易沉淀。熔融堿的溫度為380時,應(yīng)為白色,然后勻速降溫到340350時出堿。如溫度過高,則沉淀不好,影響固堿質(zhì)量;如溫度過低,鍋內(nèi)熔隔堿的表面將凝固,影響出堿。5二氧化碳的影響在熬制堿液的過程中,堿濃度提高,吸收二氧化碳的能力隨之增加,因此,熬制時間過長,或有上次含碳酸鈉量高的鍋底堿混入,會使成品堿的碳酸鈉含量超過標(biāo)準(zhǔn),影響產(chǎn)品質(zhì)量。故盡量縮短高溫加堿時間,運(yùn)行時蓋好觀察孔,消泡時加入適量的揮發(fā)性油脂或消泡劑或一塊肥皂化成的肥皂水即可,熔融堿出鍋后,立刻用熱水將鍋清洗干凈,確保碳酸鈉含量達(dá)標(biāo)。6調(diào)色操作高溫濃堿和堿液中氯酸鹽的分解對熬堿鍋的腐蝕,以及電解、蒸發(fā)過程產(chǎn)生金屬離子,使鍋內(nèi)堿呈現(xiàn)一

8、定顏色,根據(jù)堿液的溫度和顏色,加入一定量的氧化劑和還原劑,除去鐵、錳雜質(zhì)的過程稱為“調(diào)色”技術(shù)。熬制初期,腐蝕生成棕黃色的Fe2+,繼續(xù)氧化生成棕紅色Fe3+,三氧化二鐵在高溫濃堿作用下與空氣中的氧反應(yīng),生成溶于堿的藍(lán)綠色鐵酸鈉(Na2Fe2O4。粉紫色的Mn2+(MnO、紫色的Mn4+(MnO2、藍(lán)色的Mn6+(Na2MnO4都易溶于堿。由于Na2Fe2O4及MnO2的顆粒較大,容易沉淀分離,因此需要把顆粒細(xì)、沉淀困難的Fe2+和易溶于堿不沉淀的Mn6+轉(zhuǎn)化為Fe3+、Mn4+,實(shí)際生產(chǎn)中,一般采用硝酸鈉氧化,再用硫還原,達(dá)到除雜、脫色的目的。熬制開始,點(diǎn)火升溫初期,加入硝酸鈉既能使熬堿鍋的

9、表面鈍化,緩解腐蝕,又能使溶于堿液中的Fe2+氧化:Fe+2H2O Fe(OH2+H2,10Fe(OH2+2NaNO3+6H2O10Fe(OH3+2NaOH+N2,2Fe(OH3Fe2O3+3H2O。硝酸鈉的加入量取決于原料液堿的濃度及鍋內(nèi)表面積,堿的濃度越低,加入量越多;如加入量不足,則在最后的堿液中仍含有FeO2-2,固堿中含鐵指標(biāo)較高;如加入過量,則NO-3會消耗硫,影響MnO2-4的脫除。根據(jù)實(shí)踐摸索,以每鍋(11m3加入310kg硝酸鈉為宜。如果在升溫初期忘加NaNO3或加入量不足時,則在300以前補(bǔ)加。封火后熔融堿中含有如下成分:Na+、OH-、NO-3、Cl-、MnO2-4、CO

10、2-3、Fe2O3、FeO-2及FeO2-2,顯色成分為Fe2O3(紅棕色、FeO-2(黃色、MnO2-4(綠色,加入硫磺可除去MnO2-4,使之還原為黑色的MnO2與Fe2O3一起沉淀而被除去。4S+6NaOH2Na2S+Na2S2O3+3H2O,S2-+4MnO2-4+4H2O4MnO2+SO2-4+8OH-,S2O2-3+4MnO2-4+3H2O4MnO2+2SO2-4+6OH-。在溫度一定的前提下,硫磺加入量取決于原料液堿的濃度、洗鍋質(zhì)量及硝酸鈉的加入量。堿的濃度越低,腐蝕產(chǎn)物越多,MnO2-4含量越大,加入的硫就越多;洗鍋不干凈,剩余的MnO2-4也消耗硫;加入的硝酸鈉過量,則堿中未反應(yīng)的NO-3也