我國工業(yè)純堿生產(chǎn)技術(shù)的研究進(jìn)展

我國工業(yè)純堿生產(chǎn)技術(shù)的研究進(jìn)展

1近年來，我國環(huán)保技術(shù)取得了進(jìn)展隨著科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，中國的純堿生產(chǎn)技術(shù)也取得了很大進(jìn)步，形成了中國獨(dú)特的專用技術(shù)?，F(xiàn)擇要綜述如下:1.1生理鹽水處理1.1.1堿土金屬對堿土的反應(yīng)石灰純堿法在工藝上有3種方式:(1)分步反應(yīng)法:先向鹽水中加入石灰乳進(jìn)行除鎂反應(yīng),然后在除鎂后的鹽水中加入純堿溶液進(jìn)行除鈣。(2)苛化法:將純堿溶液與石灰乳在苛化桶中進(jìn)行部分苛化反應(yīng),以消除堿液中的HCO-3,并生成足以除鎂的OH-,再加入粗鹽水中充分進(jìn)行除鈣、鎂反應(yīng)。(3)混合反應(yīng)法:同時(shí)向粗鹽水中加入兩種精制劑進(jìn)行反應(yīng),以除去鹽水中的鈣鎂雜質(zhì)。與傳統(tǒng)的石灰碳銨法相比,本方法具有工藝流程短、設(shè)備結(jié)疤輕、鹽水質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量高、精制過程中不產(chǎn)生CNH3有利于提高NaCl轉(zhuǎn)化率、一次投資省等優(yōu)點(diǎn)。但是該法需消耗成品純堿,因此采用該法最好是用質(zhì)量較好的原鹽,以節(jié)省純堿消耗。由于本方法優(yōu)點(diǎn)較多,已在許多大中型氨堿廠應(yīng)用。1.1.2在預(yù)處理方面的改進(jìn)該設(shè)備集絮凝反應(yīng)區(qū)、沉淀濃縮區(qū)、沉降區(qū)、清液區(qū)于一體,結(jié)構(gòu)緊湊,并有以下主要優(yōu)點(diǎn):(1)中心筒為絮凝反應(yīng)區(qū),使絮凝劑與Mg(OH)2,CaCO3,及其它水不溶物在此充分絮凝成粗大顆粒,為提高澄清效果創(chuàng)造良好條件。(2)采用雙錐形結(jié)構(gòu)使沉淀濃縮區(qū)的容積大大減小,縮短了沉淀在此區(qū)域中的停留時(shí)間,避免了鹽泥因濃度過高造成排泥困難。(3)在絮凝區(qū)下部周圍形成泥封,對鹽水起過濾作用,可提高鹽水澄清效果。(4)在沉降區(qū)可設(shè)置蜂窩型斜管,使鹽水的上升速度提高一倍以上。當(dāng)鹽水在斜管上端的上升速度為1.0m/h時(shí),鹽水濁度可低于30ppm。由于以上優(yōu)點(diǎn),該設(shè)備已在許多大中型氨堿廠應(yīng)用。1.2吸收氨的工藝1.2.1內(nèi)冷吸氨塔的應(yīng)用近十幾年來,氨堿法吸氨工序開發(fā)應(yīng)用了以板式換熱器為冷卻裝置的外冷吸氨塔,在降膜管中同時(shí)進(jìn)行吸收和冷卻的降膜吸收器,和在吸氨塔中設(shè)置冷卻水箱的內(nèi)冷吸氨塔。經(jīng)實(shí)踐證明,內(nèi)冷吸氨塔具有較多優(yōu)點(diǎn):(1)簡化了流程,設(shè)備數(shù)量少,基建費(fèi)用低。(2)動力消耗少,運(yùn)行費(fèi)用低。(3)生產(chǎn)能力大,操作彈性大。一臺?2800塔日產(chǎn)純堿250～1000噸均可適應(yīng)。(4)吸收效率高,尾氣含氨低。(5)冷卻效率高,冷卻水消耗少。因此近年來許多大中型氨堿廠多采用內(nèi)冷吸氨塔。1.2.2循環(huán)段傳質(zhì)吸收提高青島堿廠于1994年將?2800泡罩吸收塔的進(jìn)氣帽及其上一圈泡罩改為篩板,顯示出以下優(yōu)點(diǎn):循環(huán)段傳質(zhì)吸收率提高10%,壓力降低,制作簡單,造價(jià)低。因此,于1996年又增加三塊塔板,使篩板總數(shù)為五塊,運(yùn)行狀況良好。1.3碳處理1.3.1產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)塔體上段及冷卻段直徑為?3.0m,中部結(jié)晶生成段放大為?3.4m,以利于結(jié)晶生長。該塔具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)生產(chǎn)能力大,單塔能力氨堿法為230噸/臺·天,聯(lián)堿法為175噸/臺·天。(2)制堿周期長,氨堿法72小時(shí),聯(lián)堿法48小時(shí)。(3)冷卻效率高。(4)轉(zhuǎn)化率高,氨堿法轉(zhuǎn)化率75%左右。(5)結(jié)晶質(zhì)量好,沉降時(shí)間一般為130～200秒。因此目前許多大中型氨堿廠及聯(lián)堿廠已采用這種碳化塔。1.3.2工藝雙塔結(jié)晶型塔體上段直徑?3000,內(nèi)設(shè)篩板,冷卻段直徑?2800,設(shè)有水箱和菌帽。生產(chǎn)實(shí)踐表明該塔的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)強(qiáng)度高,單塔平均制堿能力為260噸/天。其缺點(diǎn)是:(1)轉(zhuǎn)化率稍低,1999年的平均轉(zhuǎn)化率是74.14%。(2)結(jié)晶中細(xì)晶多,1999年平均的取出液沉降時(shí)間是293秒。(3)操作彈性小,須維持在設(shè)計(jì)能力80%以上運(yùn)轉(zhuǎn)。該種型式碳化塔尚未在其他廠推廣。1.3.3全塔過程質(zhì)量查定該塔特點(diǎn)是:塔體?2200,在塔體外設(shè)2臺豎式列管外冷器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的冷卻水箱,可以輪換清洗。外冷器與下段塔體之間用管道連接,利用懸浮液重度差進(jìn)行自然循環(huán)冷卻。經(jīng)生產(chǎn)查定結(jié)果如下:(1)塔體連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長,在30天以上。外冷器24小時(shí)輪換,用氨Ⅰ清洗。(2)單塔生產(chǎn)能力大,平均108噸/天。(3)重堿結(jié)晶質(zhì)量好,月平均143μm。(4)取出液CNH3月平均84.2tt。(5)由于全塔溫度低,碳化塔尾氣CO2及NH3含量低,月平均CO2為1%,NH315mg/l。該塔具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,投資省,可連續(xù)長周期運(yùn)轉(zhuǎn),生產(chǎn)能力大,結(jié)晶質(zhì)量好,吸收率高等優(yōu)點(diǎn),但取出液CNH3略低于蘇爾維碳化塔,因此應(yīng)用于聯(lián)堿廠是很有前途的。1.4堿性過濾1.4.1降低了鹽份、蒸壓及洗水量在濾堿洗水中添加助濾劑后取得了以下效果:(1)使過濾后重堿水份降低1%～5%,鹽份也有所降低。(2)煅燒用中壓蒸汽約降低30～170kg/t。(3)洗水量減少0.05～0.15m3/t。(4)提高了濾過機(jī)及煅燒爐的能力。因此該技術(shù)已在許多廠應(yīng)用。1.4.2重堿二次分離為了降低重堿水份和鹽份,提高產(chǎn)品質(zhì)量,節(jié)約能源,提高煅燒爐能力,青島堿廠,濰坊堿廠分別引進(jìn)P-100/3型推料式離心機(jī),將真空過濾機(jī)過濾洗滌后的濕重堿直接送入離心機(jī)進(jìn)行二次分離。在不加洗水條件下,產(chǎn)量為25～28t/h(干重堿)時(shí)分離后水份降到13.5%左右,鹽份比分離前降低0.03%～0.04%。唐山堿廠引進(jìn)SHS1002/1090ZK型雙級柱錐式離心機(jī),對真空過濾后重堿進(jìn)行二次分離。在不加洗水條件下,分離后重堿水份降到12.3%,鹽分比分離前降低0.11%。1.5氯化銨結(jié)晶、分離1.5.1逆料晶漿固液比低是保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)率,減少母液當(dāng)量和延長冷析結(jié)晶器作業(yè)周期的有效措施,因此已在各聯(lián)堿廠普遍應(yīng)用。但是由于設(shè)備、操作等多種原因,逆料晶漿固液比低,造成大量母Ⅱ返回冷析結(jié)晶器中,增加了冷析結(jié)晶器的冷凍負(fù)荷,也影響了氯化銨產(chǎn)品質(zhì)量。大化公司堿廠通過試驗(yàn),采用?200的旋液分離器可使固液比達(dá)到80%以上,從而大大減少返回冷析的母Ⅱ量,克服了以上問題。1.5.2實(shí)現(xiàn)了冰機(jī)的充放電外冷器直接用液氨致冷技術(shù)已應(yīng)用近20年,省去了鹵水系統(tǒng),變二次換熱為一次換熱,改變了冰機(jī)的工作狀況,既節(jié)省投資又節(jié)省能源。近幾年又普遍實(shí)現(xiàn)了滿液位操作。液氨注滿外冷器,在其中吸熱蒸發(fā),利用氣液氨混合相與液氨的比重差通過循環(huán)罐進(jìn)行自然循環(huán)冷卻母液,使這項(xiàng)技術(shù)在技術(shù)上、理論上更臻完善。1.5.3氯化銨鹽析用量氯化銨離心分離后水份高低不僅影響干銨時(shí)蒸汽用量,而且影響氯化銨含鹽等質(zhì)量指標(biāo)。有的聯(lián)堿廠已采用雙級活塞推料離心機(jī)取代原有的單級離心機(jī),使?jié)皲@水份從8%左右降到3%左右。1.6氨蒸發(fā)過程1.6.1廢液處理系統(tǒng)將生石灰磨成粉末,直接加入預(yù)灰桶,先水合生成Ca(OH)2,再與NH4Cl進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng),經(jīng)蒸餾回收氨。干灰蒸餾具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)由于充分利用了生石灰的水合熱;而且省去了化灰用水,減少了廢液當(dāng)量和廢液帶走熱量;加上廢液閃發(fā)回收二次蒸汽使蒸餾汽耗降至1192kg/t堿。(2)處理的液體當(dāng)量比一般蒸氨塔小約25%,相應(yīng)提高了塔的能力。(3)由于預(yù)灰桶容積大,采取了除砂措施,杜絕了海水化灰?guī)隨O2?442-,采取低壓蒸餾,降低了操作溫度等方面原因,使作業(yè)周期大大延長,最長達(dá)141天。(4)由于廢液濃度高,CaCl2濃度可提高25%左右,有利于副產(chǎn)CaCl2工序節(jié)能。但是當(dāng)石灰石生燒嚴(yán)重時(shí)粉碎機(jī)負(fù)荷太大,制約了系統(tǒng)能力,同時(shí)帶入系統(tǒng)中的砂子量增加,也增加了氨損失。因此本技術(shù)適用于石灰石質(zhì)量較好,石灰窯負(fù)荷又相對低的氨堿廠。1.6.2真空蒸餾閃發(fā)汽蒸我國應(yīng)用的母液真空蒸餾為低真空蒸餾,流程大致與壓力蒸餾相同,并配以高真空淡液蒸餾系統(tǒng)。廢液閃發(fā)回收的二次蒸汽利用方式有兩種。一種方式是將一級閃發(fā)的蒸汽送回母液真空蒸餾塔中部,用于調(diào)和液的蒸餾,二級閃發(fā)的蒸汽則送到真空淡液塔用于淡液蒸餾。另一種方法是將壓力蒸餾塔的廢液經(jīng)一級閃發(fā),所得二次蒸汽送入母液真空蒸餾塔作熱源,二級閃發(fā)汽供真空淡液塔作熱源。真空蒸餾的主要優(yōu)點(diǎn)是:(1)節(jié)能降耗:采用本技術(shù)可使廢液溫度降到80℃以下,可回收二次蒸汽210kg/t堿。(2)由于蒸餾溫度降低,使蒸餾塔及預(yù)灰桶的結(jié)疤情況明顯減輕,運(yùn)轉(zhuǎn)周期可延長到1～1.5年。其缺點(diǎn)是:真空蒸餾和吸收系統(tǒng)的生產(chǎn)強(qiáng)度明顯低于壓力蒸餾、吸收系統(tǒng)。為了回收利用二次蒸汽,分設(shè)壓力蒸吸系統(tǒng)與真空蒸吸系統(tǒng),流程與操作都比較復(fù)雜。1.6.3全塔泡罩塔設(shè)備該塔加灰蒸餾段有碳鋼篩板16塊,加熱分解段有鈦材篩板10塊。蒸氨冷凝段為6組方形冷卻水箱。該塔優(yōu)點(diǎn)是:’(1)生產(chǎn)能力大,為同塔徑泡罩塔的1.6倍以上。(2)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,約為泡罩塔的1/2,設(shè)備制造容易,投資省。(3)阻力降小,全塔阻力降25kPa左右,因而塔壓低,出塔廢液溫度比泡罩塔低6～7℃,廢液帶走熱損失少,節(jié)省蒸汽。(4)運(yùn)行周期長達(dá)90天左右。(5)清理容易。缺點(diǎn)是篩板塔操作彈性較小,在低負(fù)荷下不易操作。1.7長期運(yùn)行,效果明顯90年代初,大中型堿廠多數(shù)采用外返堿蒸汽煅燒爐,小型聯(lián)堿廠則較多采用自身返堿蒸汽煅燒爐。近年來自身返堿蒸汽煅燒爐在技術(shù)上有了較大的改進(jìn):使用返堿連續(xù)進(jìn)爐結(jié)構(gòu);爐頭設(shè)預(yù)混段;改進(jìn)了爐體密封結(jié)構(gòu),進(jìn)汽裝置和排水裝置等等,使技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有了顯著的提高。經(jīng)過長期運(yùn)行表明:(1)自身返堿蒸汽煅燒爐將煅燒,運(yùn)堿,預(yù)混三者合為一體,具有流程短,設(shè)備少,動力省的優(yōu)點(diǎn),可以節(jié)省投資,簡化操作。(2)運(yùn)行平穩(wěn),運(yùn)轉(zhuǎn)周期在半年以上,為取消備用設(shè)備創(chuàng)造條件。(3)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。爐氣CO2濃度高于90%,純堿燒失量平均為0.247%,蒸汽消耗1363kg/t堿。(4)勞動條件好。因此自身返堿蒸汽煅燒爐已完全適用于大中型氨堿廠,并已在新疆哈密堿廠,吉蘭泰堿廠,南方堿廠等氨堿廠應(yīng)用。1.8重堿純度生產(chǎn)技術(shù)1.8.1生產(chǎn)技術(shù)特點(diǎn)關(guān)鍵設(shè)備是水合結(jié)晶器。在多年生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上,將攪拌機(jī)改為帶導(dǎo)流筒的雙層螺旋槳式。改造后設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠,生產(chǎn)能力提高,結(jié)晶粗大而均勻,操作彈性大,使本技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。本技術(shù)的特點(diǎn)是:(1)產(chǎn)品粒度均勻、粗大。(2)產(chǎn)品中NaCl含量低,并可以控制。但工藝流程較長,在生產(chǎn)過程中需排出一定量的含NaCl母液,帶走一部分Na2CO3,增加堿耗。因此本技術(shù)適用于有處理含堿母液出路,對產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的生產(chǎn)廠。1.8.2游離水回收利用在固相水合法生產(chǎn)重質(zhì)純堿的過程中,增設(shè)分離性能較好的離心機(jī)分離掉一水堿中的一部分游離水,同時(shí)帶走一部分溶解于游離水中的NaCl,使成品重質(zhì)堿的含鹽量降低。必要時(shí)還可在離心分離過程中加少量洗水或在分離前增設(shè)一個洗滌罐以進(jìn)一步降低產(chǎn)品鹽份。應(yīng)用本方法,過程簡單,產(chǎn)品鹽份可降到0.3%～0.4%。1.8.3產(chǎn)品粒徑大小可分為4個點(diǎn)采用一次擠壓、三級粉碎、二級篩分,一次空氣分級流程。該技術(shù)的特點(diǎn)是:(1)產(chǎn)品粒徑大小可根據(jù)用戶要求適當(dāng)調(diào)整。(2)能耗低。(3)堿損耗少。(4)過程簡單。(5)其化學(xué)組成與輕灰相同,因此適用于不需要在重質(zhì)純堿生產(chǎn)過程中脫鹽的場合。1.8.4回用冷卻水冷卻技術(shù)一水堿進(jìn)入流化床后,先在干燥段被吹入的熱風(fēng)流化,并被加熱器中的蒸汽間接加熱脫水。然后進(jìn)入冷卻段被吹入的冷風(fēng)流化,與冷卻水間接換熱,溫度降至75℃左右,排出流化床。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:(1)集干燥與冷卻為一體,工藝簡單,不需返堿。(2)設(shè)備投資省,維修工作量少。(3)產(chǎn)品粉末少,粒度較均勻。其缺點(diǎn)是(1)蒸汽消耗高。(2)電耗較高。1.9冷卻裝置1.9.1冷卻、干燥本設(shè)備為一回轉(zhuǎn)圓筒,內(nèi)有冷卻水管通循環(huán)水與純堿間接冷卻。純堿經(jīng)冷卻后溫度60～70℃,進(jìn)出水溫升10℃左右。其特點(diǎn)是:(1)適用于大中型純堿廠。(2)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠,可以單機(jī)作業(yè),因此設(shè)備費(fèi)低,占地面積小。(3)能耗低。(4)無堿塵損失。1.9.2續(xù)轉(zhuǎn)動、傳熱它以連接在空心軸上的多個楔形中空槳葉作為主換熱面,在殼體中連續(xù)轉(zhuǎn)動,與粉體物料作連續(xù)相對運(yùn)動,并進(jìn)行換熱,從而強(qiáng)化了換熱。其特點(diǎn)是:(1)設(shè)備體積小,重量輕,占地少,投資省。(2)傳熱強(qiáng)度高,冷卻快。目前已有一些中小型堿廠應(yīng)用。2努力破解產(chǎn)堿問題我國即將參加世貿(mào)組織,今后幾年內(nèi)純堿行業(yè)將面臨激烈的國際競爭和國內(nèi)競爭,因此從技術(shù)上應(yīng)盡快解決好以下幾方面問題:(1)提高純堿產(chǎn)品質(zhì)量。(2)純堿生產(chǎn)過程的廢液廢渣處理和排放。(3)降低原材料動力消耗及成本?，F(xiàn)圍繞以上幾方面問題提出一些具體的意見和建議。2.1廢液蒸發(fā)后再蒸發(fā)結(jié)晶氨堿廠的蒸餾廢液直接排海給周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染,而且浪費(fèi)了濃度較高的CaCl2,NaCl等資源。濰坊堿廠于1991年開發(fā)成功廢清液兌鹵曬鹽技術(shù)。其過程是將蒸發(fā)濃縮后的廢清液按1∶5的比例摻兌含NaCl110.8g/l的地下鹵水,以鹵水中SO2-4除去廢清液中鈣,進(jìn)蒸發(fā)池蒸發(fā)濃縮,再去結(jié)晶池析出NaCl結(jié)晶,苦鹵供副產(chǎn)其他產(chǎn)品。當(dāng)年即處理廢液1Mm3,產(chǎn)鹽11kt,取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。針對連云港堿廠的條件,有人建議:將蒸氨廢清液與海水兌合,經(jīng)反應(yīng)、沉清后,在蒸發(fā)池中蒸發(fā)濃縮至飽和,送結(jié)晶池蒸發(fā)析出NaCl結(jié)晶,再化成飽和鹽水。來自鹽礦的礦鹵與前述飽和鹽水在兌合槽中兌合,再經(jīng)精制后供制堿用。我國鹽田的技術(shù)水平比較低,滲漏損失及降水造成的損失都很高,生產(chǎn)能力比較低。將已濃縮的清廢液兌入海水稀釋后再去蒸發(fā)濃縮,就延長了高濃度鹵水的蒸發(fā)過程,增加了滲漏損失和降水損失。另一方面廢清液兌入海水再蒸發(fā)濃縮將使二水鈣沉淀的生成過程和廢液中過量灰的除鎂過程幾乎延續(xù)到整個混合液的濃縮過程,對二水鈣及Mg(OH)2沉淀的收集不利。為此可將清廢液與海水先各自蒸發(fā)濃縮,至接近飽和后再兌合反應(yīng),然后進(jìn)結(jié)晶池析出NaCl結(jié)晶。采用這種方法制鹽有以下優(yōu)點(diǎn):(1)較好地解決了廢液對環(huán)境的污染。(2)清廢液含鹽濃度較高,同時(shí)對高濃度鹵水和廢清液的濃縮池和結(jié)晶池盡可能采取較好的防滲措施,可以提高鹽的產(chǎn)量和收率。(3)制得的原鹽中SO2?442-濃度大幅度降低,有利于延長蒸餾塔的作業(yè)周期。2.2篩板段的尺寸、特點(diǎn)及應(yīng)用前景雖然生產(chǎn)上的篩板碳化塔表現(xiàn)出結(jié)晶中細(xì)晶多,轉(zhuǎn)化率稍低,操作彈性小等缺點(diǎn),但這并不是篩板這種結(jié)構(gòu)型式的固有缺點(diǎn),而是工程設(shè)計(jì)上的不完善所留下的缺陷。主要表現(xiàn)在以下幾方面:(1)篩板的特點(diǎn)是吸收強(qiáng)度比菌帽高10%～30%,因此在冷卻段采用菌帽結(jié)構(gòu),吸收段結(jié)晶生成段采用篩板結(jié)構(gòu)的條件下,應(yīng)該是冷卻段直徑大于篩板段直徑。實(shí)際上恰恰相反,冷卻段直徑小于篩板段。結(jié)果被強(qiáng)化的首先是菌帽冷卻段,以致在冷卻段析出較多細(xì)晶,轉(zhuǎn)化率也有所降低。(2)篩板結(jié)構(gòu)的另一特點(diǎn)是氣液分流,有效的阻止了上下塔板間液體的縱向返混。隨著塔液自上而下不斷吸收CO2和反應(yīng),溫度逐漸升高,最下篩板上塔液溫度達(dá)到最高點(diǎn)。此塔液驟然進(jìn)入冷卻段,溫度很快降低,吸收CO2加快,必然析出較多細(xì)晶。因此在篩板段與冷卻段之間應(yīng)設(shè)過渡段,使此段的變化速度緩和下來。(3)碳化過程是一個結(jié)晶過程,在篩板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須為結(jié)晶的生長創(chuàng)造良好的條件。(4)操作上也似有值得商榷之處,應(yīng)盡可能發(fā)揮篩板段的特性,增加篩板段的吸收負(fù)荷,降低冷卻段的吸收負(fù)荷。一臺設(shè)計(jì)完善,操作良好的篩板碳化塔,碳化取出液的轉(zhuǎn)化率可能略高于菌帽塔,結(jié)晶平均粒徑可能達(dá)到120～150μm。若在生產(chǎn)上能穩(wěn)定在這一水平,就可以用離心機(jī)直接分離重堿,可以較大幅度地降低重堿水份和煅燒能耗。因此篩板碳化塔的應(yīng)用前景是很好的,值得進(jìn)一步開發(fā)完善。2.3變堿回收效果采用雙外冷碳化塔和離心機(jī)分離重堿技術(shù)。用合成氨變換氣直接制堿是我國獨(dú)創(chuàng)的技術(shù),他大大縮短了合成氨和制堿的流程,充分顯示出以下優(yōu)越性:(1)由于省去了脫碳和CO2壓縮工序,節(jié)省了基建投資。(2)由于省去了以上兩工序的動力消耗,扣除增壓機(jī)電耗后,每噸純堿約省40度電。(3)綜合比較,生產(chǎn)成本比濃氣制堿低15～18元/雙噸。(4)CO2利用率高。但是用變換氣加壓碳化制堿,一般結(jié)晶質(zhì)量較差,碳化系統(tǒng)的變換氣壓力降較大,約0.5MPa,設(shè)備制造難度較大。近期將雙外冷碳化塔應(yīng)用于加壓碳化獲得成功,較好地解決了這些問題。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果:(1)取出液沉降時(shí)間≤60s,結(jié)晶平均粒徑130μm,基本消除了浮堿,取出液CNH3≥82tt,固液比20%～22%。(2)碳化塔不倒塔,使變換氣制堿操作更加簡便、穩(wěn)定。(3)碳化系統(tǒng)壓力降可降至0.3MPa左右,節(jié)省動力消耗。(4)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單制造容易。由于結(jié)晶粒徑較大,就可能實(shí)現(xiàn)直接用離心機(jī)分離重堿,降低重堿水份,節(jié)約煅燒能耗。2.4重堿結(jié)晶劑分離用離心機(jī)分離重堿堿行業(yè)已進(jìn)行了數(shù)十年的努力。大連化工研究設(shè)計(jì)院十多年來曾進(jìn)行了WH2-300,HR500-N,HR630-N等離心機(jī)分離重堿的試驗(yàn)工作。正常情況下分離效果都很好,濾餅水份在8%～12%,這與轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)尺寸等因素有關(guān)。但是當(dāng)時(shí)碳化過程增大重堿結(jié)晶粒徑的措施尚不完善,一是在蘇爾維碳化塔中添加表面活性劑,可以增大重堿結(jié)晶粒徑,離心機(jī)分離效果較好,但影響碳化塔冷卻箱的結(jié)疤和清洗,所以未堅(jiān)持下去。二是單外冷碳化塔,在正常操作時(shí)結(jié)晶質(zhì)量好,離心機(jī)分離效果較好。但因只有一臺外冷器,在碳化塔運(yùn)轉(zhuǎn)末期結(jié)晶質(zhì)量很差,用真空過濾機(jī)濾堿都困難,離心機(jī)分離自然也困難。但是在赤峰化肥廠的純堿生產(chǎn)中應(yīng)用HR630-N離心機(jī)分離重堿,已獲得滿意結(jié)果,重堿水份平均為9.75%,鹽份0.218%,燒成率57.09%。因此在雙外冷碳化塔,篩板碳化塔等新型裝置成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上,使重堿平均粒徑不小于110μm,沉降時(shí)間低于150秒,用離心機(jī)分離重堿晶漿是可行的。目前在重堿二次過濾中應(yīng)用的幾種離心機(jī),使用效果還沒有達(dá)到理想的水平,重堿水份較高,穿漏損失較大,洗滌效果不顯著,影響經(jīng)濟(jì)效益。這些離心機(jī)在轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu),篩網(wǎng),洗水分布等方面有必要進(jìn)行改進(jìn)。因此有必要自行開發(fā)制堿專用的大型離心機(jī)。用離心機(jī)直接分離重堿晶漿,必須有專用的稠厚器,盡量降低溢流液帶晶,保證稠厚晶漿固液比>50%,有適宜的直徑和高度。鑒于以上情況,可以組織科研,生產(chǎn),設(shè)備制造三方面共同開發(fā)這成套技術(shù)。2.5采用水堿濃縮工藝美國優(yōu)質(zhì)廉價(jià)天然堿的大量開發(fā)對各國合成堿廠形成了嚴(yán)重的威脅。美國的重質(zhì)堿含鹽<0.2%,粒度均勻,白度>95%。面對天然堿的挑戰(zhàn),蘇爾維公司已將純堿標(biāo)準(zhǔn)中的NaCl含量降到<0.15%,為此過濾過程進(jìn)行了全面改革,重堿洗滌,轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)等均已改進(jìn),有的廠用帶式過濾機(jī)取代了轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)。為降低含鹽量,還采用一水堿濃縮工藝。我國的產(chǎn)品粒度不均勻,鹽份高,尤其是聯(lián)堿法純堿的Ca2+,Mg2+水不溶物含量比天然堿和氨堿法純堿都高。在市場競爭激烈的形勢下必須大力提高我國純堿的質(zhì)量。2.5.1降低純堿鹽的含量要使純堿的鹽含量降到0.2%,甚至0.15%以下,有兩項(xiàng)工作是可以考慮的。(1)濾過過濾系統(tǒng)目前簡單的二次過濾方法脫鹽效果很差,因?yàn)闉V餅中固體顆粒緊密接觸無論在真空過濾機(jī)上所加洗水,還是在離心機(jī)中加入洗水,在過濾過程中都很難充分與所有晶體表面接觸,晶體表面上的殘余NaCl自然難以被分離出的水帶走。只有將濾餅在調(diào)漿桶中被洗水充分分散洗滌后,再用離心機(jī)分離,濾餅中的NaCl才能較充分的洗掉。(2)蒸發(fā)結(jié)晶、分離、干燥粗重堿調(diào)成一定濃度的堿漿,用泵送入壓力濕分解塔,通蒸汽加熱進(jìn)行濕分解。分解液送往蒸發(fā)工序進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、析出無水碳酸鈉結(jié)晶。晶漿用離心機(jī)分離,經(jīng)干燥后得到優(yōu)質(zhì)低鹽重質(zhì)純堿。由于Na2CO3是在液相中重結(jié)晶形成,晶體很純。離心分離時(shí)游離水很少,所帶NaCl也少,所以產(chǎn)品中NaCl可以降到0.15%。2.5.2氨濁度目前氨堿法的二次鹽水濁度為20～80ppm,而大型聯(lián)堿廠的氨Ⅱ濁度為60～150ppm,中小型聯(lián)堿廠氨Ⅱ濁度為100～300ppm,因此聯(lián)堿法生產(chǎn)的純堿含水不溶物比氨堿法高出一倍以上。大化公司聯(lián)堿車間生產(chǎn)中應(yīng)用絮凝沉降技術(shù)初期,氨Ⅱ濁度低于33ppm。近年來鴻化公司的氨Ⅱ濁度一直為60ppm左右,而大化的氨Ⅱ濁度已逐年上升到150ppm左右。說明在現(xiàn)有裝置條件下,應(yīng)用絮凝沉降技術(shù),使氨Ⅱ濁度控制在100ppm以下是可能的。為此必須注意以下幾點(diǎn):(1)盡可能選用含鎂少的優(yōu)質(zhì)原料鹽。(2)選購質(zhì)量好的絮凝劑,把好質(zhì)量關(guān)。好的絮凝劑絮凝作用很好,質(zhì)量差的根本不起絮凝作用。(3)良好的操作。如絮凝劑濃度,添加量,與氨Ⅱ混合均勻程度,操作的連續(xù)性等,應(yīng)嚴(yán)格管理。(4)控制適當(dāng)?shù)偷某吻逋安僮髫?fù)荷。此外大化公司已完成了聯(lián)堿母Ⅱ強(qiáng)制過濾中試,可以除去系統(tǒng)中50%的鎂和一定數(shù)量的鈣,能使純堿質(zhì)量有很大提高。2.6廢廢液利用的經(jīng)濟(jì)效益研究氨堿法生產(chǎn)每噸純堿約排放300公斤