重慶宜化公司60萬噸聯(lián)堿工程簡介及開車小結(jié)

曹金峰

(寧波海越新材料有限公司, 浙江寧波 318003)

重慶宜化公司60萬噸聯(lián)堿工程簡介及開車小結(jié)

曹金峰

(寧波海越新材料有限公司, 浙江寧波 318003)

對(duì)重慶宜化公司60萬t聯(lián)堿工程在工藝、設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量等方面與雙環(huán)公司進(jìn)行對(duì)比分析，介紹了重慶宜化公司60萬t聯(lián)堿工程的開車的基本情況和遇到的一些問題。

聯(lián)堿；工程簡介；開車；小結(jié)

重慶宜化公司60萬t聯(lián)堿工程采用成熟的型煤造氣、變換、脫硫、脫碳、合成氨技術(shù)，年產(chǎn)60萬t“宜化”牌農(nóng)用氯化銨(部分顆粒農(nóng)用氯化銨)，40萬t“紅雙環(huán)”牌輕質(zhì)純堿，20萬t“紅雙環(huán)”牌低鹽重質(zhì)純堿。該工程于2007年底投產(chǎn)，已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

本人2007年10月至2008年2月受宜化集團(tuán)安排從雙環(huán)科技外派至重慶宜化參加了該工程開車，負(fù)責(zé)該工程分析技術(shù)工作?，F(xiàn)將該工程在工藝、設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量等方面的基本情況與雙環(huán)公司進(jìn)行了比較分析，介紹了該工程開車基本經(jīng)過和遇到的一些情況。

1 制鹽生產(chǎn)系統(tǒng)的異同點(diǎn)

重慶宜化公司主要利用距離廠區(qū)30 km的高豐鎮(zhèn)豐富的鹽礦資原，通過鉆井、水溶解、鹵水精制，然后用管道將精鹵水送到真空制鹽生產(chǎn)區(qū)，為了與60萬t聯(lián)堿工程配套，在原有100萬t制鹽裝置基礎(chǔ)上，新上30萬t真空制鹽裝置(每年鹽的總生產(chǎn)能力已達(dá)130萬t，60萬t聯(lián)堿工程計(jì)劃每年用鹽70萬t左右，其它用于生產(chǎn)食用鹽、外賣工業(yè)鹽、生產(chǎn)高氯酸鉀等)，其中100萬t制鹽裝置采用5個(gè)蒸發(fā)罐，30萬t真空制鹽裝置采用3個(gè)蒸發(fā)罐。工業(yè)鹽用120 m皮帶送到聯(lián)堿結(jié)晶崗位3個(gè)鹽析結(jié)晶器。

雙環(huán)公司主要利用距離廠區(qū)1～3 km的地下的鹽礦資原，和重慶宜化公司制鹽生產(chǎn)系統(tǒng)一樣通過鉆井、水溶解、鹵水精制，然后用管道將精鹵水送到制鹽生產(chǎn)區(qū)，經(jīng)過一套提硝裝置(每年生產(chǎn)10萬t無水硫酸鈉)和3套制鹽裝置，工業(yè)鹽中鈣、鎂、硫酸根雜質(zhì)更低，鹽的總生產(chǎn)能力達(dá)每年70萬t左右。工業(yè)鹽用40 m皮帶送到聯(lián)堿結(jié)晶崗位4個(gè)鹽析結(jié)晶器。

表1 原料鹽分析

從表1數(shù)據(jù)可知：

1)雙環(huán)公司原鹵水、精鹵、工業(yè)鹽中鈣、鎂、硫酸根雜質(zhì)比重慶宜化公司低。雜質(zhì)越低，聯(lián)堿系統(tǒng)母液濁度、純堿產(chǎn)品水不溶解物越低，聯(lián)堿系統(tǒng)管道越不容易堵,但從重慶宜化公司開車后的運(yùn)行情況看來，工業(yè)鹽對(duì)母液濁度和純堿產(chǎn)品水不溶解物影響不大。

2)由于雙環(huán)公司工業(yè)鹽基本是濕鹽，重慶宜化公司是顆粒較粗大的干鹽。濕鹽更容易溶解(反應(yīng)時(shí)間短)，但雙環(huán)公司工業(yè)鹽中帶入大量水分(每天帶入50 t水)，從控制母液平衡上考慮鹽越干越好，就這方面而言重慶宜化公司的干鹽比雙環(huán)公司濕鹽要好。

2 合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)的異同點(diǎn)

重慶宜化公司熱電有3臺(tái)鍋爐，產(chǎn)汽量分別為150 t/h(低壓)、150 t/h(低壓)、240 t/h(中壓)，3臺(tái)發(fā)電機(jī)(總發(fā)電量為6.9萬kWh)，脫鹽水主要用陰陽離子交換樹脂除去水中的雜質(zhì)，生產(chǎn)的脫鹽水質(zhì)量與雙環(huán)公司的差不多，熱電用煤主要來自四川涪陵、巴東等附近煤，發(fā)熱量比雙環(huán)稍低3 MJ/kg。

重慶宜化公司合成氨生產(chǎn)技術(shù)主要采用湖北宜化成熟的型煤造氣、變換、脫硫、脫碳、合成氨技術(shù)。主要設(shè)備有：18臺(tái)型煤造氣爐，4個(gè)水洗塔，4個(gè)靜電除塵塔，1個(gè)煤氣柜，2個(gè)CO2氣柜，1個(gè)半脫硫槽，5臺(tái)氫氮壓縮機(jī)，兩套變換，兩套脫硫，28個(gè)脫碳塔，1個(gè)精煉塔，5臺(tái)合成循環(huán)機(jī)，2套φ1.4合成塔系統(tǒng)。

雙環(huán)公司熱電有8臺(tái)鍋爐(其中7#、8#為兩臺(tái)近3年新上高壓鍋爐，其它5臺(tái)為經(jīng)過多次改造的舊鍋爐，常停3臺(tái)鍋爐)，5臺(tái)發(fā)電機(jī)，總發(fā)電量約1.2萬kW/h。熱電用除鹽水生產(chǎn)工藝是：凈化后的河水先通過反滲透除去大部分的Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+和少量SiO2，再通過陰陽離子交換樹脂除去剩下的其它雜質(zhì)，生產(chǎn)一級(jí)和二級(jí)除鹽水，目前除鹽水產(chǎn)量是1 570 t/h。熱電用煤主要來自河南鄭煤，發(fā)熱量一般在21～24 MJ/kg。

雙環(huán)公司合成氨生產(chǎn)造氣部分主要采用殼牌粉煤氣化技術(shù)(目前產(chǎn)氣量7萬m3/h，占整個(gè)造氣量的80%左右)和湖北宜化成熟的型煤造氣技術(shù)(目前產(chǎn)氣量2.2萬m3/h，占整個(gè)造氣量的20%左右)，變換部分采用耐硫變換技術(shù)，脫硫、脫碳部分采用低溫甲醇洗工藝。主要設(shè)備有：5套空分裝置，5臺(tái)型煤造氣爐，2個(gè)水洗塔，2個(gè)靜電除塵塔，1個(gè)煤氣柜，2臺(tái)半水煤氣壓縮機(jī)，一套日耗煤1 000 t的殼牌粉煤氣化系統(tǒng),一套耐硫變換系統(tǒng)(Ⅰ變爐、Ⅱ變爐、Ⅲ變爐3個(gè)串聯(lián)的變換爐)、一套低溫甲醇洗系統(tǒng),一臺(tái)甲烷化爐、6臺(tái)高壓機(jī)，4臺(tái)透平，三套合成氨系統(tǒng)(2個(gè)φ1000合成塔，1個(gè)φ1200合成塔)等。

表2 合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)各種中間產(chǎn)品成分表

從以上對(duì)比分析可知:

1)重慶宜化公司和雙環(huán)公司在合成氨造氣、脫硫、脫碳、凈化工藝上差別較大。

2) 雙環(huán)公司殼牌粉煤氣化技術(shù)煤的利用率較高，但其投資成本較大，主要設(shè)備全部依賴進(jìn)口，維修成本高，工藝復(fù)雜。型煤造氣相對(duì)來說投資少、投產(chǎn)快，工藝簡單、維修方便。

3)雙環(huán)公司型煤造氣爐運(yùn)行情況(產(chǎn)氣成分)比重慶宜化公司要好。

4)變換、精煉、合成兩公司運(yùn)行情況較好，只是兩公司造氣上的差異，尤其是有效氣體CO+H2含量，以及CH4含量差別較大，導(dǎo)致精制氣、合成循環(huán)氣差別成分較大，雙環(huán)公司各項(xiàng)氣體成分更有利于合成系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3 聯(lián)堿生產(chǎn)系統(tǒng)的異同點(diǎn)

重慶宜化公司聯(lián)堿工藝與雙環(huán)基本相同，都采用一次加鹽、一次吸CO2、兩次吸氨。其中重慶宜化公司純堿工段Ⅰ過程包括碳化和濾過，共有13臺(tái)異徑碳化塔(上下φ2500和中部φ3000)，4臺(tái)20 m2濾堿機(jī)(4臺(tái)430 m3/min CO2螺桿壓縮機(jī)在合成工段壓縮廠房)。結(jié)晶工段Ⅱ過程包括冷析、鹽析、加鹽、MⅠ吸氨、MⅡ吸氨、分離機(jī)(10臺(tái)冰機(jī)在氨事業(yè)部)，共有3個(gè)800 m3的冷析結(jié)晶器，3個(gè)800 m3的鹽析結(jié)晶器，2個(gè)50 m3鹽稠，2個(gè)50 m3兌稠，9個(gè)外冷器，MⅠ和MⅡ吸氨器各8個(gè)(150 m3/h)，4臺(tái)德國進(jìn)口分離機(jī)。Ⅰ過程和Ⅱ過程共有11個(gè)存量桶(冷AⅠ桶2個(gè)，熱AⅠ桶2個(gè)，MⅡ桶2個(gè)，AⅡ桶2個(gè)，MⅠ桶2個(gè)，清洗桶1個(gè))，容積都在800～950 m3。煅燒工段有φ3000煅燒爐3臺(tái)，煅燒爐氣先經(jīng)過旋風(fēng)負(fù)壓除塵、靜電除塵(除Na2CO3粉塵)，再經(jīng)過熱堿液洗氣，再經(jīng)過換熱產(chǎn)生冷凝液，部分熱堿液、冷凝液、合成塔氨水一起送碳化崗位回收塔蒸氨后作為洗滌水洗滌換熱出來的煅燒冷爐氣，出來的爐氣最后由CO2壓縮機(jī)送到碳化塔為中段氣。洗滌水一起送濾堿機(jī)作為洗水加入到聯(lián)堿系統(tǒng)。熱純堿從煅燒爐出來經(jīng)過循環(huán)冷卻水降溫一部分直接送包裝崗位包裝成輕質(zhì)堿，另一部分純堿送制重質(zhì)堿(液相水合法)。氯化銨從分離機(jī)出來經(jīng)過6臺(tái)干銨爐干燥后送氯化銨包裝崗位包裝成成品(部分產(chǎn)品去生產(chǎn)顆粒農(nóng)用氯化銨)。整個(gè)包裝片區(qū)分純堿包裝和氯化銨包裝，并排有四個(gè)大倉庫，純堿包裝有五條50 kg自動(dòng)包裝線和兩條750 kg自動(dòng)噸包裝線(輕質(zhì)純堿3條50 kg自動(dòng)包裝線和一條噸包裝線，余下為重質(zhì)堿包裝線)。氯化銨包裝為五條50 kg自動(dòng)包裝線和一條顆粒農(nóng)用氯化銨包裝線。整個(gè)倉庫管理規(guī)范，出廠產(chǎn)品都用汽車運(yùn)走(沒有鐵路)。

雙環(huán)公司純堿片Ⅰ過程包括MⅠ吸氨、MⅡ吸氨、CO2壓縮、碳化和濾過，共有16臺(tái)碳化塔(4臺(tái)與重慶宜化公司一樣的異徑碳化塔，12臺(tái)φ2500高圈塔)，6臺(tái)濾堿機(jī)(2臺(tái)20 m2，4臺(tái)16 m2)，7臺(tái)CO2壓縮機(jī)(2臺(tái)300 m3/min CO2螺桿壓縮機(jī)，5臺(tái)小往復(fù)壓縮機(jī))，MⅠ和MⅡ吸氨器共23個(gè)(120 m3/h)。氯化銨片Ⅱ過程包括冷析、鹽析、加鹽、分離機(jī)、冰機(jī)，共有4個(gè)冷析結(jié)晶器(3個(gè)250 m3，1個(gè)500 m3)，3個(gè)鹽析結(jié)晶器(3個(gè)250 m3，1個(gè)500 m3)，8個(gè)4 m3鹽稠，8個(gè)4 m3兌稠，12個(gè)外冷器，大小分離機(jī)共17臺(tái)。Ⅰ過程和Ⅱ過程共有近20個(gè)存量桶，容積大小不等，大部分容積在300 m3左右。煅燒工段有6臺(tái)煅燒爐(2臺(tái)φ3000，4臺(tái)φ2500)，煅燒爐氣除塵洗氣與重慶宜化公司基本相同，只是雙環(huán)公司沒有靜電除塵，而且熱堿液含堿較高直接送小蘇打，從煅燒爐出來的熱純堿經(jīng)過涼堿爐降溫(重慶宜化公司只有循環(huán)水換熱冷卻堿，沒有涼堿爐)，一部分直接送包裝崗位包裝成輕質(zhì)堿，另一部分純堿送制重質(zhì)堿(固相水合法)。氯化銨從分離機(jī)出來經(jīng)過8臺(tái)干銨爐干燥后送氯化銨包裝崗位包裝成成品。整個(gè)包裝區(qū)分純堿包裝和氯化銨包裝，共有新舊四個(gè)倉庫，輕質(zhì)純堿包裝有三條50 kg自動(dòng)包裝線、一條50 kg手動(dòng)包裝線和一條手動(dòng)噸包裝線，重質(zhì)堿有兩條50 kg自動(dòng)包裝線和一條手動(dòng)噸包裝線。氯化銨包裝為四條50 kg自動(dòng)包裝線。出廠產(chǎn)品主要通過鐵路運(yùn)走(部分用汽車運(yùn)走)。過程控制分析結(jié)果和產(chǎn)品質(zhì)量情況見表3和表4。

表3 聯(lián)堿生產(chǎn)系統(tǒng)過程控制分析結(jié)果對(duì)照表

(續(xù)表)

從以上對(duì)比分析和表3可知：

1)由于重慶宜化公司外冷器換熱面積大、降溫效果好，冷析結(jié)晶器溫度控制在10～13 ℃，平均12.1 ℃，冷析溫度和鹽析溫度比雙環(huán)低，結(jié)晶器也比雙環(huán)大，導(dǎo)致冷析、鹽析效果明顯，MⅡ的CNH3低于雙環(huán)公司，最后整個(gè)系統(tǒng)中固定銨比雙環(huán)低，為了控制好α、β、γ值，重慶宜化公司按設(shè)計(jì)要求結(jié)晶器吸FNH3也比雙環(huán)高, Na+、Cl-比雙環(huán)低，CO2比雙環(huán)高，雙環(huán)公司由于冷析結(jié)晶器和鹽析結(jié)晶器體積比重慶宜化公司要小等其它原因，通過幾十年的摸索已找出最佳控制范圍，但雙環(huán)公司最佳控制范圍不一定適合重慶宜化公司。

2)由于重慶宜化公司真空泵效果好，重堿水分、鹽分都比雙環(huán)略低。

表4 聯(lián)堿產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果對(duì)照表

從表4可知：

1)雙環(huán)公司和重慶宜化公司輕質(zhì)堿質(zhì)量差不多，重慶宜化公司輕質(zhì)堿水不溶物主要由鈣、鎂雜質(zhì)形成沉淀引起(根據(jù)分析可得大約有0.02 %)，可通過降低工業(yè)鹽鈣、鎂雜質(zhì)含量解決。

2)重慶宜化公司農(nóng)銨鈉含量低于雙環(huán)公司，質(zhì)量好，分析原因是因?yàn)樵谥貞c宜化公司結(jié)晶工段冷析結(jié)晶器、鹽析結(jié)晶器、鹽稠、兌稠的體積比雙環(huán)的大，工業(yè)鹽通過這些系統(tǒng)的時(shí)間比雙環(huán)公司要長得多，工業(yè)鹽充分溶解，Na+在大的冷析結(jié)晶器和兌稠中被充分稀釋，還有重慶宜化公司鹽析結(jié)晶器到冷析結(jié)晶器的逆料量比雙環(huán)公司小得多(重慶宜化公司鹽稠將全部物料輸送到冷析結(jié)晶器上的逆料槽時(shí)，大部分MⅡ清液從逆料槽溢流口流出，再通過冷析結(jié)晶器溢流口直接流回了鹽析結(jié)晶器形成MⅡ從溢流口走，大量Na+沒有進(jìn)冷析結(jié)晶器，而雙環(huán)公司結(jié)晶工段鹽稠將全部物料沒有經(jīng)過逆料槽溢流直接輸送到冷析結(jié)晶器)。重慶宜化公司充分利用逆料槽、大結(jié)晶器、大兌稠的作用大大降低了農(nóng)銨鈉含量，提高了農(nóng)銨產(chǎn)品質(zhì)量，這種設(shè)計(jì)值得在聯(lián)堿行業(yè)推廣。

3)重慶宜化公司重質(zhì)堿比雙環(huán)公司質(zhì)量好得多，說明液相水合法生產(chǎn)出的重質(zhì)堿質(zhì)量比固相水合法生產(chǎn)出的重質(zhì)堿要好得多。

4 經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保等方面的異同點(diǎn)

重慶宜化公司廢水排放分兩大塊，熱電合成氨系統(tǒng)污水通過中國藍(lán)星環(huán)保公司細(xì)菌消解裝置降低水中氨氮、沉降法除油和塵(效果非常好)，聯(lián)堿等其它生產(chǎn)系統(tǒng)污水由于細(xì)菌不能耐高氯根，則通過控制流量、污染物含量、增加生產(chǎn)環(huán)保投入等措施達(dá)到減排目的，再和經(jīng)過藍(lán)星環(huán)保公司細(xì)菌消解裝置處理過的水兌合排放，排放口有專門氨氮和COD在線監(jiān)測儀。一般聯(lián)堿企業(yè)污水中COD含量在國家控制范圍內(nèi)，氨氮和氯根波動(dòng)較大。

雙環(huán)公司在各分排污口安裝了流量計(jì)，分析員取樣分析化驗(yàn)，總排放口有專門氨氮、COD在線監(jiān)測儀等，真正做到了控制流量、污染物含量。

5 開車前后遇到的問題與探討

1)冷析結(jié)晶器外冷器開始經(jīng)常堵，主要是外冷器操作溫度過低，外冷器沒有備機(jī)單臺(tái)作業(yè)時(shí)間長。最近改變操作控制溫度，外冷器堵得輕許多(結(jié)晶工段基本正常了)，馬上又上4臺(tái)外冷器，單臺(tái)作業(yè)時(shí)間延長， 徹底解決問題。

2)煅燒工段問題較多，主要是3臺(tái)煅燒爐能力剛夠，沒有備機(jī)，再加上旋風(fēng)負(fù)壓除塵、靜電除塵、熱堿液洗、冷凝、水洗滌、循環(huán)水換熱冷卻堿經(jīng)常出問題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，主要是旋風(fēng)負(fù)壓除塵、靜電除塵故障多，尤其是靜電除塵運(yùn)行不好，熱堿冷卻還是改用雙環(huán)公司涼堿爐效果比較好。

3)合成氨型煤造氣運(yùn)行不正常，產(chǎn)CO2氣不夠。

4)熱電新鍋爐運(yùn)行不正常，產(chǎn)蒸汽量不夠。

5)顆粒農(nóng)用氯化銨沒有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，按GB2946-92生產(chǎn)，因?yàn)樗衷?.0%以下無法生產(chǎn)出粒度合格的產(chǎn)品。

6)雙環(huán)公司的“6改10工程”純堿生產(chǎn)能力從60萬t/年增加到100萬t/年，造氣部分采用型煤造氣，變換、脫硫、脫碳，合成氨再上一套φ1400合成塔系統(tǒng)。

TQ114.162

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1005-8370(2017)04-06-05

2017-06-06

曹金峰(1972—)，1996年畢業(yè)于南京化工大學(xué)工業(yè)分析專業(yè)，本科，學(xué)士，工程師職稱，畢業(yè)后一直從事石油化工分析檢驗(yàn)與管理工作。1996年至2012年在湖北雙環(huán)科技股份有限公司工作，曾任分析化驗(yàn)處處長，2012年至今在寧波海越新材料有限公司全面負(fù)責(zé)化驗(yàn)室籌建、開車分析與后期管理工作,曾在全國性期刊上公開發(fā)表多篇分析專業(yè)技術(shù)論文。