根據粗鹽水的鈣鎂含量確定最佳苛化工藝參數

王燕山,靳均敏,杜竹之,郭 亮,岳敬華,張振義

(山東海化股份有限公司 純堿廠,山東 壽光 262737)

根據粗鹽水的鈣鎂含量確定最佳苛化工藝參數

王燕山,靳均敏,杜竹之,郭 亮,岳敬華,張振義

(山東海化股份有限公司 純堿廠,山東 壽光 262737)

以苛化比理論計算為基礎,根據純堿生產中鹽水工序一步法鹽水精制的生產實踐,對粗鹽水苛化工藝參數的優化進行了討論。以期在節能降耗,提高勞動生產率方面有所幫助。

粗鹽水鈣鎂含量;苛化比

對于實行鹽水一步法除鈣鎂的純堿廠來說,鹽水工段的工作重心在于粗鹽水的苛化和澄清。“根據粗鹽水的鈣鎂含量,如何確定最佳苛化工藝參數?”這是苛化操作人員需要考慮的主要問題之一,而這個問題的中心是如何控制苛化比及苛化液的加入量。本文將以理論計算為基礎結合,生產實踐討論這個問題。

1 理論苛化比的計算

為了文章明了,先做如下說明:

1)苛化比為體積比即堿液:活性石灰乳;苛化鹽水過剩灰是指苛化鹽水中OH-的濃度;苛化鹽水過剩堿是指成品苛化鹽水中的濃度;

2)由于苛化比、苛化液加入量受到Mg2+含量、Ca2+含量、粗鹽水流量、純堿液濃度及石灰乳濃度等的數量波動影響,所以我們在討論時需要假定幾個數據是不變的:即粗鹽水流量、純堿液 []、純堿液[],灰乳濃度(按活性鈣含量)。

理論計算:為了計算方便我們先不考慮過剩灰,設粗鹽水流量為400 m3/h,粗鹽水中:[Mg2+]為1.8 tt,[Ca2+]為1.2 tt;純堿液:[]為50 tt, []為24 tt;灰乳濃度:150 tt,求:所需加入苛化液總流量V0及所需配制苛化液的苛化比。

解:設純堿液流量為V2,灰乳濃度流量為V1

Ca(OH)2+2NaHCO3=Na2CO3+CaCO3↓+2H2O

24V224V224V224V2

Ca(OH)2+ Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH 150V1-24V2150V1-24V2150V1-24V2

得:150V1-24V2=400×1.8

50V2+24V2-(150V1-24V2)=400×1.2

解:V1=7.39 m3/h

V2=16.22 m3/h

苛化比:V2/V1=2.19

V0=V1+V2=23.61 m3/h

苛化比V0為理想情況下的數值,是快速計算的模型,可以作為指導生產操作的基礎理論數據。

2 最佳苛化比的確定

為了確定苛化鹽水對過剩堿和過剩灰的要求,就必須知道:①[]和[OH-]與沉淀的溶解度關系;②后續工序對沉淀物含量的要求。表1為飽和苛化鹽水在不同[]、[OH-]下Mg(OH)2和CaCO3的溶解度的數據。

根據純堿成品質量要求,及生產實踐,苛化鹽水過剩灰含量應為:0.08～0.15 tt,苛化鹽水過剩堿含量應為:0.08～0.2 tt,此時Mg(OH)2含量約為0 mg/L,CaCO3含量約為8 mg/L(是很難除凈的,當[]再進一步加大,CaCO3就轉化成 Ca (HCO3)2溶解物)。過剩灰、過剩堿指標的確定,使鹽水苛化操作有了目標和方向。

表1 飽和苛化鹽水在不同[CO2-3]、[OH-]下Mg(OH)2和CaCO3的溶解度數據

假設液體混合并反應過程中體積不變,苛化鹽水過剩灰含量應為:0.10 tt,苛化鹽水過剩堿含量應為:0.20 tt,則按照理論苛化比的計算的假設繼續計算,設純堿液流量增加量為 Z2,灰乳濃度流量增加量為Z1。

L0的數值就是當粗鹽水中[Mg2+]為1.8 tt、[Ca2+]為1.2 tt時需要配置苛化液的最佳苛化比,通過理論苛比的計算及最佳苛化比的確定的計算可以發現L0≠V0,可見苛化比是一個重要參數。L0對于苛化操作具有重要的參考價值,L0可以說是一個中心參數,知道鈣鎂含量操作苛化反應的基礎性參數,沒有這個參數苛化操作就無從下手。

3 優化苛化工藝參數的控制的好處

苛化鹽水對于純堿的生產過程非常重要,高質量的苛化鹽水可以提高純堿生產系統的成品轉化率,增加產量;降低工藝當量,節能降耗;提高產品質量,減少質量事故發生。例如:苛化鹽水合格,鹽水中的鈉離子含量較高,有利于碳化工序碳化轉化率指標的提高,碳化轉化率指標直接影響成品的產出率。

4 根據粗鹽水的鈣鎂含量,如何確定最佳苛化工藝參數

苛化比、苛化液加入量受到Mg2+含量、Ca2+含量、粗鹽水流量、純堿液濃度及石灰乳濃度等的數量波動影響。我們通過控制,基本可以保證這些影響因素中粗鹽水流量、純堿液濃度及石灰乳濃度的穩定性,但是粗鹽水中Mg2+含量、Ca2+含量波動頻繁并且規律性不強,這樣在生產中確定最佳苛化工藝參數難度就很大。

在生產操作時,我們具體操作如下:先根據鈣鎂的含量確定苛化比,再根據粗鹽水流量確定苛化液加入的體積,然后通過苛化鹽水中的過剩灰和過剩堿的含量反饋值對苛化比和苛化液的加入量進行微量調節。這是一個動態調節平衡,當鎂含量升高時,苛化液的苛化比減小,即加大灰乳的流量,同時略微增加堿液供應;當鈣含量升高時,苛化液的苛化比增大,即增加堿液的流量,同時略微增加灰乳的供應。

苛化比主要是隨著的鈣鎂含量波動的,苛化液加入量則主要隨著粗鹽水流量波動,密切注意過剩灰和過剩堿是控制苛化液流量的關鍵。過剩灰和過剩堿的控制關系到消耗和苛化鹽水質量,是控制好苛化過程的控制依據之一。

5 結 語

根據粗鹽水的鈣鎂含量,確定最佳苛化工藝參數,要通過工藝計算來確定其理論值,然后在操作時注意觀察Mg2+含量、Ca2+含量、粗鹽水流量、純堿液濃度及石灰乳濃度等各種波動因素的規律,根據波動規律來確定實際參數。即苛化工藝參數是需要在動態中控制的,最佳參數的確定需要理論數值和實踐經驗相結合。

[1] 大連化工研究設計院.純堿工學[M].北京:化學工業出版社,2004

[2] 王 楚,等.純堿生產工藝與設備計算[M].北京:化學工業出版社,2005

TQ 114.161.1

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1005-8370(2010)03-28-02

2010-05-10