淮安堿廠近年來(lái)技術(shù)進(jìn)步總結(jié)

李鳳朝，王 遠(yuǎn)，溫學(xué)桂

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

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淮安堿廠近年來(lái)技術(shù)進(jìn)步總結(jié)

李鳳朝，王 遠(yuǎn)，溫學(xué)桂

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

介紹淮安堿廠建成投產(chǎn)5年來(lái)的技術(shù)進(jìn)步情況：自主研發(fā)的井下循環(huán)、鹽-堿-鈣聯(lián)合生產(chǎn)新工藝，使用了先進(jìn)的干法加灰與真空蒸餾工藝，選用了進(jìn)口NEA磨機(jī)、進(jìn)口RPA帶式濾堿機(jī)、國(guó)產(chǎn)粉體流冷卻器、蒸發(fā)冷等先進(jìn)設(shè)備，自主開(kāi)發(fā)了篩板碳化塔，采用非金屬材料等；還新增熱堿液制小蘇打裝置、石灰泡沫塔洗水循環(huán)裝置，促進(jìn)了節(jié)能減排工作。

鹽堿鈣聯(lián)合生產(chǎn)；干法加灰；帶式濾堿機(jī)；粉體流；蒸發(fā)冷；篩板碳化塔；小蘇打

江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠(以下簡(jiǎn)稱“淮堿”)建成投產(chǎn)5年來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷地挖潛改造目前純堿產(chǎn)能50萬(wàn)t/a(其中重質(zhì)純堿40萬(wàn)t/a)。在上級(jí)公司的領(lǐng)導(dǎo)下，淮堿廠部及工程技術(shù)人員主動(dòng)學(xué)習(xí)掌握行業(yè)的新工藝、新技術(shù)、新裝備，博采眾長(zhǎng)，采用公司自主研發(fā)的鹽堿鈣聯(lián)合生產(chǎn)新工藝，提高了資源利用率，降低了制造成本，增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力?，F(xiàn)將淮堿近幾年技術(shù)管理方面的工作總結(jié)如下：

1 開(kāi)發(fā)鹽堿鈣聯(lián)合生產(chǎn)新工藝

氨堿法生產(chǎn)純堿存在一些技術(shù)難題，如原鹽利用率只有72%，其余的28%全部隨廢液外排，造成巨大的浪費(fèi)；產(chǎn)生的白泥占用大量的土地資源；每噸堿有8～10 m3的廢液需要外排，一方面造成水資源的浪費(fèi)，另一方面對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。井礦鹽生產(chǎn)將制鹽回收水注入地下溶鹽得到含飽和氯化鈉的鹵水用來(lái)生產(chǎn)鹽和純堿，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生巨大的地下溶腔，存在一定地質(zhì)災(zāi)害隱患。

淮堿將純堿生產(chǎn)和井礦鹽生產(chǎn)聯(lián)合起來(lái)，徹底解決氨堿法生產(chǎn)純堿和井礦鹽生產(chǎn)存在的技術(shù)難題，利用制堿廢液代替清水地下采鹽，回收制堿廢液中的氯化鈉和氯化鈣，得到含氯化鈣和氯化鈉的飽和鹵水，經(jīng)過(guò)MVR蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)氯化鈉和氯化鈣的聯(lián)合生產(chǎn)，蒸發(fā)產(chǎn)生的冷凝水全部回收利用，提高了資源利用率，同時(shí)節(jié)約了大量的水資源。將堿渣注入井礦鹽生產(chǎn)形成的溶腔中，解決堿渣無(wú)法處理的難題和井礦鹽生產(chǎn)形成地下溶腔的地質(zhì)安全隱患。該工藝技術(shù)獲 “利用井礦鹽的鹽、堿和鈣聯(lián)合循環(huán)生產(chǎn)工藝” 國(guó)家專利(專利號(hào)：ZL201110006672.X)，并通過(guò)了中國(guó)純堿工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科學(xué)技術(shù)成果鑒定。

2 采用鹵水制堿工藝

純堿生產(chǎn)所需鹵水直接采用井礦鹽生產(chǎn)開(kāi)采的鹵水，由于地下鹽礦中含有一定量的硫酸鈉，生產(chǎn)鹽時(shí)可先提硝再產(chǎn)鹽，直接用鹵水生產(chǎn)純堿。在井礦采鹵注水時(shí)摻入一定量的純堿廢液，在溶腔中硫酸鈉和氯化鈣反應(yīng)，反應(yīng)如下：

Na2SO4+CaCl2=2NaCl+CaSO4↓

利用地下巨大的溶腔，實(shí)現(xiàn)用氯化鈣地下除硝，使鹵水質(zhì)量能夠滿足制堿要求。由于采用鹵水直接制堿，減少了原鹽采購(gòu)、運(yùn)輸、貯存、化鹽等環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，減少了項(xiàng)目建設(shè)投資費(fèi)用。

為了防止鹵水在輸送過(guò)程中出現(xiàn)鹽結(jié)晶，從地下開(kāi)采的鹵水濃度不宜達(dá)到飽和點(diǎn)，這樣對(duì)純堿產(chǎn)量、消耗帶來(lái)一定影響，故在制鹽過(guò)程中抽取少量鹽漿經(jīng)泵送至制堿用鹵水中，以保證制堿用鹵水濃度。

直接采用鹵水制堿工藝同固鹽制堿工藝相比，每年可節(jié)約制造費(fèi)用愈兩千萬(wàn)元。

3 篩板碳化塔

淮堿在總結(jié)原有碳化塔使用情況的基礎(chǔ)上研發(fā)了大型篩板碳化塔，無(wú)論是生產(chǎn)能力、工藝技術(shù)指標(biāo)以及產(chǎn)品質(zhì)量等諸多方面，φ3000篩板塔均得到了提升。深液層、大孔徑篩板碳化塔其高效的塔板特性，為制堿碳化工序的裝備技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟了一條新途徑。采用鈦篩板塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)及非金屬材料塔圈結(jié)構(gòu)，為碳化工序的質(zhì)量控制提供了更優(yōu)越的條件，該技術(shù)已申請(qǐng)“一種非金屬材料塔頂?shù)奶蓟眹?guó)家專利(專利號(hào)：ZL 201220640217.5)。同時(shí)鈦篩板內(nèi)件降低了塔板阻力，為優(yōu)化碳化系統(tǒng)阻力降、增加塔高、提高塔壓創(chuàng)造了有利條件，使得碳化塔的傳質(zhì)效率得以改善，提高了碳化轉(zhuǎn)化率和結(jié)晶質(zhì)量。

4 選用干法蒸餾技術(shù)

氨堿法生產(chǎn)純堿中蒸餾工序主要任務(wù)是回收氨進(jìn)行循環(huán)使用，在此過(guò)程中需要消耗大量的低壓蒸汽，氨堿法生產(chǎn)純堿蒸餾消耗低壓汽在1.2～1.7 t汽/t堿，占純堿生產(chǎn)成本20%以上。目前蒸餾工序工藝流程主要有兩種，一種是干法蒸餾，一種是濕法蒸餾。濕法蒸餾將生石灰進(jìn)行消化，生石灰消化時(shí)放出大量的熱隨水蒸汽帶走；而干法蒸餾將生石灰制粉后直接送蒸餾工序，回收生石灰消化產(chǎn)生的熱量，降低蒸汽消耗，生石灰消化反應(yīng)如下：

CaO(s)+H2O(1)=Ca(OH)2(q)+63.6 kJ/mol

一期建設(shè)中生石灰制粉選用了德國(guó)進(jìn)口磨機(jī)NEA30，與干法蒸餾系統(tǒng)配套生產(chǎn)30萬(wàn)t/a純堿。每噸堿需要CaO約560 kg。蒸餾用低壓蒸汽壓力0.4 MPa、溫度220 ℃，根據(jù)相關(guān)資料蒸汽焓值為2898 kJ/kg，排出的廢液溫度為90 ℃，加入蒸餾塔的蒸汽最終成為90 ℃冷凝液，其焓值為377 kJ/kg。采用干法蒸餾與濕法蒸餾相比，每年可節(jié)約低壓蒸汽：560÷56×63.6÷(2 898-377)×30=7. 6萬(wàn)t。

5 利用熱堿液生產(chǎn)小蘇打工藝

淮堿生產(chǎn)過(guò)程中熱堿液無(wú)法處理，直接送母液桶回收氨后外排，造成了巨大的浪費(fèi)，2013年建成

投產(chǎn)3萬(wàn)t/a小蘇打生產(chǎn)裝置，該裝置回收熱堿液生產(chǎn)小蘇打，先對(duì)熱堿液進(jìn)行蒸氨再加入輕質(zhì)純堿，經(jīng)過(guò)碳化、離心機(jī)過(guò)濾、干燥后得到產(chǎn)品小蘇打，生產(chǎn)小蘇打的濾液作為煅燒熱堿液補(bǔ)充水，經(jīng)測(cè)算每年回收熱堿液折純堿約8 000 t。

6 真空帶式濾堿機(jī)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)存在較多的缺陷，如濾布需要定期清洗再生，需要一臺(tái)備用濾堿機(jī)；洗水一次使用，洗水當(dāng)量大；干燥面積不足，重堿水分大；轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)用鋼絲固定濾布，刮刀不能緊靠到濾布，有約20%的濾餅沒(méi)有刮下，這部分濾餅重新過(guò)濾、洗滌，增加了濾過(guò)損失；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差，特別是夏季，現(xiàn)場(chǎng)氨味大等。

淮堿采用了由杭州新藍(lán)代理的法國(guó)產(chǎn)兩臺(tái)RPA真空帶式濾堿機(jī)(54 m2)，與轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)相比，操作自動(dòng)化程度高，濾布每個(gè)周期均用洗水進(jìn)行洗滌，洗濾布的水作為控制鹽分的濾餅洗水回收利用，洗水兩次利用，洗水當(dāng)量下降0.2 m3/t堿，降低了過(guò)濾損失，減少了母液當(dāng)量；由于真空帶式濾堿機(jī)干燥區(qū)域大，重堿水分與轉(zhuǎn)鼓濾堿機(jī)相比下降2%，煅燒爐中可節(jié)省3.2 MPa蒸汽超過(guò)40 kg/t堿；同時(shí)真空帶式濾堿機(jī)負(fù)壓操作，重堿中的氨不易揮發(fā)到空氣中，給操作人員創(chuàng)造了良好的操作環(huán)境。

采用真空帶式濾堿機(jī)，由于重堿水分下降，每年節(jié)約3.2 MPa蒸汽為：50×40÷1 000=2萬(wàn)t。

7 國(guó)產(chǎn)粉體流冷卻器的應(yīng)用

淮堿與北京廣廈公司共同開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)第一套重灰粉體流換熱器，來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的流化床換熱器用于重灰涼堿生產(chǎn)。與傳統(tǒng)的流化床相比，重灰與冷卻水逆向接觸，換熱效率高，同時(shí)水流自下而上，形成高速湍流，板片也不易結(jié)垢；粉體流的整體流設(shè)計(jì)能有效防止產(chǎn)品的磨損，從而保證產(chǎn)品的顆粒和晶形不被破壞，質(zhì)量得以充分保證；粉體流換熱器系統(tǒng)電耗為1.5 kWh，而流化床換熱器系統(tǒng)電耗為224.1 kWh，電耗下降99%以上；粉體流換熱器無(wú)需大量的排氣設(shè)施，消除了粉塵污染；粉體流換熱器設(shè)備緊湊，空間利用率高(其底座約5 m2)，安裝方便。

8 閉式蒸發(fā)冷卻器的應(yīng)用

淮堿夏季生產(chǎn)冷卻系統(tǒng)成為主要生產(chǎn)瓶頸，煅燒車間輕灰爐氣冷凝塔、涼堿系統(tǒng)處于循環(huán)水管網(wǎng)的末端，夏季冷卻水不能滿足生產(chǎn)需求，造成爐氣溫度偏高，直接影響純堿生產(chǎn)正常運(yùn)行，因循環(huán)水冷卻能力不足純堿產(chǎn)品溫度偏高，影響產(chǎn)品包裝，時(shí)有燙壞包裝袋現(xiàn)象。在煅燒車間新增加兩套蒸發(fā)式冷卻器供爐氣冷凝塔和涼堿所需循環(huán)水。蒸發(fā)式冷卻器為閉式冷卻塔，冷卻塔盤(pán)管內(nèi)的系統(tǒng)循環(huán)冷卻水與管外的降溫冷卻水及空氣進(jìn)行熱交換，避免了系統(tǒng)循環(huán)水與空氣接觸，保證循環(huán)水水質(zhì)，降溫后的冷卻水用泵送至輕灰爐氣冷凝塔、輕灰涼堿機(jī)、重灰流化床及重灰粉體流冷卻器，由于循環(huán)冷卻水水質(zhì)較好，有效防止設(shè)備結(jié)垢、堵塞等問(wèn)題，提高了傳熱效率。升溫后的循環(huán)冷卻水返回到蒸發(fā)式冷卻器，經(jīng)過(guò)與蒸發(fā)式冷卻器自身循環(huán)的軟水及空氣熱交換，降溫后循環(huán)使用，循環(huán)水中的熱量經(jīng)過(guò)蒸發(fā)冷卻器自身循環(huán)水蒸發(fā)及空氣帶走。

9 石灰除塵水循環(huán)使用

石灰窯產(chǎn)生的窯氣需要用水在泡沫除塵塔內(nèi)洗滌除塵、降溫，產(chǎn)生的除塵水經(jīng)過(guò)澄清自然冷卻后循環(huán)使用。每噸堿除塵塔減少補(bǔ)水量約1.2 m3/t堿，石灰除塵水通過(guò)循環(huán)使用每年節(jié)約水：1.2×50=60萬(wàn)m3。

10 非金屬材料的使用

淡(半)氨鹽水管、氨鹽水管、中和水管道以及蒸餾塔出氣管、碳化尾氣管等選用了科進(jìn)尼龍或鋼襯尼龍材質(zhì)，用來(lái)代替鑄鐵管或碳鋼管，另外還有部分塔罐使用了新型玻璃鋼材料，采取這些措施后有效地防止了系統(tǒng)中的銹蝕，降低了成品鐵分。

11 關(guān)于節(jié)水情況

采用鹽堿鈣聯(lián)合生產(chǎn)新工藝，將廢液代替清水注井采鹽，鹵水進(jìn)行制鹽、制鈣產(chǎn)生的冷凝水全部回收用于化鹽，與傳統(tǒng)的用固體鹽生產(chǎn)純堿相比，每噸堿節(jié)約化鹽用水約4 m3，每年節(jié)水為：4×50=200萬(wàn)m3。

生石灰消化時(shí)需耗水在2.3～2.5 m3/t堿，淮堿干法蒸餾產(chǎn)能30萬(wàn)t堿/a，每年約節(jié)水：2.3×30=69萬(wàn)m3。

石灰除塵水循環(huán)使用，每年約節(jié)水60萬(wàn)m3。

采用水平真空帶濾機(jī)，洗水當(dāng)量下降0.2～0.3 m3/t堿，每年節(jié)水為：0.2×50=10萬(wàn)m3。

因此采取不同的工藝路線，每年可節(jié)水：200+69+60+10=339萬(wàn)m3。

另外，淮堿還采用了在DCS基礎(chǔ)上的碳濾工序、煅燒工序和石灰工序的先控優(yōu)化技術(shù)，均取得良好的效果，為增產(chǎn)降耗提供了強(qiáng)有力的支撐和保證。

在純堿行業(yè)中，淮堿盡管生產(chǎn)規(guī)模不大，由于積極采用“三新”(新工藝、新設(shè)備、新材料)技術(shù)，使生產(chǎn)制造成本得到有效的控制，在近幾年純堿行業(yè)總體運(yùn)勢(shì)動(dòng)蕩或不景氣的形勢(shì)下仍然保持了一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)：

1)采用鹽堿鈣循環(huán)經(jīng)濟(jì)，徹底解決純堿和井礦鹽生產(chǎn)中存在的技術(shù)難題，提高了資源利用率，同時(shí)消除了環(huán)保壓力。

2)直接采用鹵水制堿，簡(jiǎn)化了工藝，減少了投資，降低了制堿成本。

3)采用干法蒸餾工藝，回收了生石灰消化反應(yīng)熱，節(jié)約了低壓蒸汽。

4)選用真空帶濾機(jī)，不但降低了重堿鹽分和水分，還降低了中壓蒸汽消耗。

5)采用一系列節(jié)水措施后每年可節(jié)水愈300萬(wàn)m3。

6)利用煅燒熱堿液制造小蘇打，每年約回收純堿8 000 t。

TQ114.161

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1005-8370(2016)05-07-03

2016-01-28

李鳳朝(1965—)，畢業(yè)于青島化工學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)，工程碩士，高級(jí)工程師。現(xiàn)為江蘇井神鹽化股份公司淮安堿廠總工程師。從事純堿生產(chǎn)與技術(shù)管理多年。