輕質(zhì)和重質(zhì)純堿的生產(chǎn)

輕質(zhì)和重質(zhì)純堿的生產(chǎn)

目前，國(guó)內(nèi)外的大多數(shù)純堿廠(chǎng)都采用了回收干燥槽及其相關(guān)工藝，生產(chǎn)輕堿。除了使用重質(zhì)純堿外，還有一些制造商在20世紀(jì)80年代采用德國(guó)制造的泡沫沼澤濕脫液。本文將闡述一種以“新型結(jié)構(gòu)的沸騰干燥流化床”配套不同的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)輕質(zhì)純堿和重質(zhì)純堿技術(shù)。1在沸騰干燥的新技術(shù)中，生產(chǎn)輕鹽純堿1.1主設(shè)備1.1.1采用堿盡和氣充膠結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封設(shè)計(jì)外形尺寸:8000mm×2000mm×17000mm,加熱面積約2500m2。由風(fēng)箱、布風(fēng)板、加熱器和氣罩4大部分構(gòu)成。布風(fēng)板及上部的壓條設(shè)計(jì)時(shí)既要確保純堿盡可能少漏入風(fēng)箱,又要考慮風(fēng)速不能過(guò)高,以免阻力過(guò)大和加快壓條磨損;加熱器的設(shè)計(jì)既要盡可能增加加熱面積,又要考慮重堿下料區(qū)物料密度高、濕度大需風(fēng)量多的特點(diǎn),同時(shí)要考慮加熱管之間間隙不能太小,以最大程度地減輕堿球堵塞;干燥床的長(zhǎng)、寬及干燥段的高低要考慮所選鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和全壓合理;加熱器內(nèi)每根蛇型管盡可能避免有焊口,以免內(nèi)漏;氣罩的截面積要考慮出氣盡可能減少帶塵;床體與預(yù)混器連接部位需設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封;風(fēng)箱要隔成多個(gè)氣室,便于調(diào)節(jié)各段風(fēng)量,避免物料出現(xiàn)溝流、偏流、騰涌現(xiàn)象,保持良好的流化狀態(tài)。1.1.2多級(jí)離心式風(fēng)機(jī)綜合風(fēng)壓、風(fēng)量、工作溫度、能耗、運(yùn)行的可靠性等各方面,選用多級(jí)離心式風(fēng)機(jī)較為理想,主要參數(shù)為:風(fēng)量40000m3/h;全壓55kPa;電動(dòng)機(jī)功率為800kW。1.2通過(guò)設(shè)置沸騰床、爐氣、堿等工業(yè)血?dú)獗砻嬖O(shè)計(jì),將堿鏈打造成堿床干氣流化重堿由輸送設(shè)備送入預(yù)混器,在預(yù)混器內(nèi)與返堿混合輸送至沸騰床,物料在床內(nèi)加熱管間與從布風(fēng)板均壓自下而上進(jìn)入的高溫循環(huán)爐氣直接接觸,呈高度湍流狀態(tài),流態(tài)化的物料同時(shí)與加熱管內(nèi)的中壓蒸汽間接換熱,進(jìn)行快速劇烈地傳熱,從而使重堿迅速分解成純堿和爐氣。合格純堿經(jīng)星形下料器控制出料,出床堿一部分經(jīng)控制作為返堿送入預(yù)混器,另一部分經(jīng)涼堿機(jī)后去包裝。爐氣經(jīng)沸騰床出氣罩頂部風(fēng)口匯集進(jìn)入旋風(fēng)除塵器,分離下的堿塵作為成品去包裝,出氣分成兩部分:一部分經(jīng)水封管線(xiàn)后進(jìn)入爐氣總管,再經(jīng)循環(huán)堿液洗滌后進(jìn)入母液洗滌冷凝塔;另一部分經(jīng)布袋除塵器除塵和風(fēng)機(jī)加壓后由閥門(mén)控制送入沸騰床各段風(fēng)箱作流化氣體。重堿煅燒熱源采用3.2MPa過(guò)熱蒸汽,經(jīng)閥門(mén)控制后進(jìn)入沸騰床加熱管內(nèi)間接加熱物料,蒸汽冷凝水經(jīng)疏水器進(jìn)入一、二次閃發(fā)罐,閃發(fā)汽和冷凝水分別并入低壓汽和冷凝水管網(wǎng)。1.3主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)模式1.3.1沸騰床出氣溫度沸騰床進(jìn)床蒸汽壓力,MPa2.8～3.3溫度,℃220～270重堿投入量,t/h50沸騰床進(jìn)風(fēng)流量,m3/h40000沸騰床出氣溫度,℃140～155進(jìn)料區(qū)溫度,℃130～140中部溫度,℃150～160出堿溫度,℃170～1851.3.2主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)蒸汽消耗,kg/t堿1180～1230電耗(增加),kW·h/t堿222主要設(shè)備的引進(jìn)我國(guó)的重質(zhì)純堿煅燒技術(shù)有兩種。一種是蒸汽回轉(zhuǎn)煅燒爐外設(shè)沸騰冷卻技術(shù),該技術(shù)的缺點(diǎn)十分明顯,一是回轉(zhuǎn)煅燒爐投資高、占地面積大、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高;二是煅燒和冷卻分開(kāi)使得流程較長(zhǎng)、設(shè)備多,爐頭和爐尾必須設(shè)計(jì)2個(gè)大的框架,分離出的細(xì)粉難以再回到水合工序,土建投資增大;另一種是沸騰煅燒冷卻一體化技術(shù)。我國(guó)的吉蘭泰堿廠(chǎng)、?；儔A廠(chǎng)、青島堿廠(chǎng)、連云港堿廠(chǎng)相繼從德國(guó)引進(jìn)了該技術(shù)和主要設(shè)備,由于該技術(shù)有一定的優(yōu)勢(shì),近幾年來(lái)又被一部分堿廠(chǎng)在國(guó)產(chǎn)化后采用,但進(jìn)口技術(shù)存在的問(wèn)題仍然很多,各廠(chǎng)家都有生產(chǎn)能力低、裝置運(yùn)行周期短、能耗高、環(huán)境差等難以改變的先天不足。?；儔A廠(chǎng)于1993年就引進(jìn)了德國(guó)的沸騰煅燒冷卻技術(shù)和主要設(shè)備用于重質(zhì)純堿的生產(chǎn)。10多年來(lái),由于技術(shù)本身和設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題,系統(tǒng)的運(yùn)行周期一直較短,裝置的流程長(zhǎng)、設(shè)備多、干燥和冷卻空氣量大,能耗高,另外死床現(xiàn)象頻繁、堿液回收困難、尾氣夾帶堿液影響排風(fēng)機(jī)使用壽命和污染環(huán)境等缺點(diǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題,山東海化純堿廠(chǎng)在綜合10多年重質(zhì)純堿生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上與山東天力干燥設(shè)備有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了新型重質(zhì)純堿沸騰干燥技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備,并成功應(yīng)用于該廠(chǎng)的200kt/a重質(zhì)純堿擴(kuò)建項(xiàng)目之中,該項(xiàng)目于2004年3月份開(kāi)工建設(shè),同年11月投料運(yùn)行并迅速達(dá)產(chǎn)達(dá)效。該裝置在工藝流程、主體設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備布置和自動(dòng)控制等方面同引進(jìn)技術(shù)相比有很多創(chuàng)新,其中幾項(xiàng)技術(shù)為目前國(guó)內(nèi)外同行業(yè)首次應(yīng)用。考核運(yùn)行表明:該裝置運(yùn)行周期長(zhǎng)、產(chǎn)能高、重質(zhì)純堿質(zhì)量好、能耗低、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,具有流程短、設(shè)備數(shù)量少,主體設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝置占地面積小、投資省、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn),顯示了很強(qiáng)的優(yōu)越性,產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。2.1主設(shè)備2.1.1干燥床結(jié)構(gòu)類(lèi)設(shè)計(jì)干燥段:3000×2000×8500冷卻段:1000×2000×8500干燥區(qū)換熱面積,m2360冷卻段換熱面積,m2130主體結(jié)構(gòu)類(lèi)同輕質(zhì)純堿沸騰干燥床,考慮重質(zhì)純堿比重約為輕質(zhì)純堿的2倍而將床層高度縮小一半;為確保成品粒度而適當(dāng)減小氣罩截面積。2.1.2鼓風(fēng)機(jī)、離心式風(fēng)量,m3/h(25℃,0.1MPa)24000風(fēng)壓,kPa45電機(jī)功率,kW4402.1.3脈沖袋切除術(shù)風(fēng)量,m3/h40000阻力降,kPa≤1000尾氣含塵,mg/L≤1502.2蛇形管束自動(dòng)干燥輕灰由輕灰料倉(cāng)經(jīng)變頻調(diào)速螺旋輸送機(jī)送入水合機(jī)或液相結(jié)晶器與水化合,生成的一水堿進(jìn)入預(yù)混器。在預(yù)混器內(nèi)一水堿與返堿混合進(jìn)入干燥與冷卻一體的流化床。在流化床干燥區(qū),物料與熱風(fēng)直接接觸,呈劇烈地湍流狀態(tài),同時(shí)與在蛇形管束內(nèi)的蒸汽間接接觸換熱,迅速脫水。干燥后的高溫物料分成兩部分:一部分經(jīng)控制后由輸送設(shè)備送至預(yù)混器作返堿用;另一部分進(jìn)入冷卻區(qū),在冷卻區(qū)內(nèi)高溫物料與冷風(fēng)直接接觸,呈現(xiàn)固體流態(tài)化,同時(shí)與在蛇形管束內(nèi)的冷卻水間接換熱,迅速冷卻。冷卻后的物料進(jìn)入震動(dòng)篩,篩下物作為成品去包裝,篩余物經(jīng)鏈?zhǔn)胶蛯?duì)輥破碎機(jī)分級(jí)破碎后返回流化床。來(lái)自大氣的空氣被風(fēng)機(jī)加壓后分成兩部分:一部分經(jīng)蒸汽間接加熱后送入流化床干燥區(qū)作熱流化介質(zhì);另一部分直接送入流化床冷卻區(qū)作冷流化介質(zhì)。流化床出氣經(jīng)布袋除塵器除塵,堿塵送入輕灰料倉(cāng),尾氣經(jīng)風(fēng)機(jī)排空。蒸汽來(lái)自管網(wǎng),冷凝水并入輕灰煅燒冷凝水系統(tǒng)。3新技術(shù)的環(huán)保原材料生產(chǎn)中的純堿和回收技術(shù)的比較生產(chǎn)能力為600噸天3.1配套離心式鼓風(fēng)機(jī)配合面沸騰干燥床為靜止設(shè)備,總重僅為回轉(zhuǎn)爐的1/3,幾乎無(wú)易損件,且配套出料刮板短2/3,不存在爐體變形造成的震動(dòng),亦無(wú)托滾和滾圈變形現(xiàn)象,配套離心式鼓風(fēng)機(jī)穩(wěn)定性較高,只要維護(hù)到位,可長(zhǎng)周期運(yùn)行,易損部件只有軸瓦,且價(jià)格較低,配套預(yù)混器完全相同。3.2煙氣的凈化不同之處主要在爐氣處理部位,沸騰干燥所用流化氣為經(jīng)布袋除塵后的循環(huán)爐氣,多余爐氣進(jìn)母液洗滌塔。因出氣溫度比回轉(zhuǎn)爐高,因而旋風(fēng)與布袋不易堵塞。3.3投資沸騰干燥比回轉(zhuǎn)爐設(shè)備投資減少130萬(wàn)元,配套土建省投資250萬(wàn)元,總投資共計(jì)節(jié)約近400萬(wàn)元。特別適宜場(chǎng)地受限的老廠(chǎng)改擴(kuò)建。3.4運(yùn)行穩(wěn)定性從山東海化純堿廠(chǎng)現(xiàn)有的3套輕灰沸騰干燥床運(yùn)行情況看,運(yùn)行周期超過(guò)半年,經(jīng)洗床后可繼續(xù)運(yùn)行。3.5汽耗能耗對(duì)比山東海化純堿廠(chǎng)現(xiàn)有的3套輕灰沸騰干燥床,經(jīng)查定蒸汽消耗在1180～1230kg/t堿,對(duì)比該廠(chǎng)回轉(zhuǎn)爐1340kg/t堿的汽耗低110kg/t堿,而電耗偏高22kW·h/t堿,但綜合能耗并不高。4新技術(shù)的重質(zhì)純堿與其他干燥技術(shù)的比較生產(chǎn)能力為600噸和d4.1回轉(zhuǎn)爐的干燥技術(shù)4.1.1主設(shè)備它的優(yōu)點(diǎn)同3.1節(jié),更為突出的是沸騰床的體積相對(duì)更加小型化,可減少回轉(zhuǎn)爐氣系統(tǒng)的旋風(fēng)分離器、及引風(fēng)機(jī)、冷凝器。4.1.2加涼堿床、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)流程一是減少爐氣旋風(fēng)分離器及冷凝塔、引風(fēng)機(jī);二是減少?zèng)鰤A床及旋風(fēng)分離器,縮短了回轉(zhuǎn)爐技術(shù)有干燥爐還需再加涼堿床、鼓風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)分離器、布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)流程;三是沸騰干燥段與冷卻段合用1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī),進(jìn)一步縮短流程;四是干燥出氣系統(tǒng)采用干法流程。4.1.3投資節(jié)約措施該沸騰干燥裝置與回轉(zhuǎn)裝置相比設(shè)備投資減少350萬(wàn)元,工藝管道、管件節(jié)省50萬(wàn)元,土建投資節(jié)約200萬(wàn)元,總投資節(jié)約600萬(wàn)元。4.1.4干法除塵運(yùn)行周期沸騰干燥冷卻床為靜止設(shè)備與回轉(zhuǎn)爐對(duì)比更加穩(wěn)定,故障率更低,洗床周期超過(guò)半年,干法除塵運(yùn)行周期可達(dá)1年。而回轉(zhuǎn)爐因出氣溫度偏低而常造成分離氣不定期堵塞。4.1.5主要經(jīng)濟(jì)狀況指標(biāo)山東海化純堿廠(chǎng)現(xiàn)有1套固相重質(zhì)純堿沸騰干燥冷卻流化床,查定蒸汽消耗在450kg/t堿,同回轉(zhuǎn)爐蒸汽消耗相當(dāng),電耗接近。4.2與國(guó)外提出的壓力干燥技術(shù)生產(chǎn)能力為600噸和d相比4.2.1煅燒區(qū)設(shè)備設(shè)計(jì)方案同德國(guó)進(jìn)口的流化床技術(shù)相比:床體水平截面積為8m2,其中煅燒區(qū)為6m2,僅是進(jìn)口設(shè)備的1/3。流化床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,煅燒區(qū)換熱面積僅為360m2,約為同能力回轉(zhuǎn)爐的1/4,降低設(shè)備投資,運(yùn)行更加穩(wěn)定。4.2.2水合機(jī)床內(nèi)流化床布置的改進(jìn)新沸騰干燥冷卻流化床對(duì)比引進(jìn)技術(shù)增設(shè)了外預(yù)混器,一是使床內(nèi)不容易產(chǎn)生粘管和生成堿球現(xiàn)象,保證了流化床的長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn);二是一水堿從流化床的側(cè)面進(jìn)入床內(nèi),從布置上降低了水合機(jī)的高度;三是將干燥風(fēng)機(jī)和冷卻風(fēng)機(jī)合并為1臺(tái)離心鼓風(fēng)機(jī);四是在流化床的出氣流程中去掉了進(jìn)口設(shè)備流程中的旋風(fēng)分離器、循環(huán)堿液洗滌塔、堿液泵等,增加了布袋除塵器,大幅度簡(jiǎn)化了流程,減少了設(shè)備。由于操作床層增高了2.7倍,在煅燒區(qū)出氣溫度明顯降低,而冷卻區(qū)出氣溫度明顯升高,混合后的出氣溫度仍能遠(yuǎn)高于露點(diǎn)溫度,從而保證了布袋除塵器的正常運(yùn)行。4.2.3設(shè)備投資降低由于新型流化床結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、流程更簡(jiǎn)化、設(shè)備更少、氣體管道大幅度變細(xì),使得裝置在設(shè)備、管線(xiàn)閥門(mén)、電器、儀表自控、土建和建筑安裝等專(zhuān)業(yè)的投資都有不同程度的降低,工程造價(jià)可以大幅度減少,經(jīng)測(cè)算同進(jìn)口流程相比大約可降低投資300萬(wàn)元。4.2.4采用密粘液器,使床內(nèi)不產(chǎn)生粘管或生成堿球新沸騰干燥冷卻技術(shù)穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是增設(shè)了外預(yù)混器,使床內(nèi)不容易產(chǎn)生粘管和生成堿球,保證了流化床的長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn);二是采用干法處理尾氣,減少濕法除塵洗滌水循環(huán)利用作為化合水所帶來(lái)的出鐵高堿的機(jī)會(huì),同時(shí)杜絕引風(fēng)機(jī)葉輪粘堿而造成的撕裂。4.2.5主要經(jīng)濟(jì)狀況指標(biāo)5工業(yè)集中冷卻水ct以新型沸騰干燥流化床為主體設(shè)備配以不同工藝生產(chǎn)輕質(zhì)純堿和重質(zhì)純堿經(jīng)過(guò)生產(chǎn)運(yùn)行考驗(yàn)是可行的,