硫化鈉生產工藝節能技術改造

馮 偉，董大庭

［1.陜西延長石油（集團）有限責任公司，陜西西安 710075；2.哈密紅山化工有限責任公司］

工業技術

硫化鈉生產工藝節能技術改造

馮 偉1，董大庭2

［1.陜西延長石油（集團）有限責任公司，陜西西安 710075；2.哈密紅山化工有限責任公司］

煤還原芒硝法生產硫化鈉生產工藝存在高污染、高能耗問題。針對煤還原芒硝法生產硫化鈉工藝存在的問題提出技術改造措施，主要從煅燒爐尾氣余熱階梯利用、節約用電、煙道氣除塵脫硫、煤高效燃燒等方面對傳統工藝進行改造。結果表明，改造后工藝與原工藝相比，原煤節省了44%，每噸產品成本節約了200元，年產2萬t硫化鈉生產系統年節約成本可達400萬元；同時，粉塵和二氧化硫排放符合國家排放標準，實現了減員增效、節能減排的目的。

硫化鈉；芒硝；技術改造

硫化鈉工業生產方法包括碳還原法、硫化氫法、硫化鋇法、氣體還原法。其中，碳還原法即煤還原芒硝法以成本低、工藝簡單、設備簡單、投資少、技術成熟等特點應用較為普遍，其產品產量占全國硫化鈉總產量的90%以上，而高能耗、高污染一直是該方法存在的嚴重問題。筆者針對煤還原芒硝法生產硫化鈉存在的高能耗、高污染問題提出技術改造措施，使其在節能降耗、改善生產環境方面得到較大突破。

1 改造前工藝流程

圖1為改造前煤還原芒硝法生產硫化鈉工藝流程示意圖。存在的問題：1）煅燒爐尾氣攜帶大量熱能（約700℃）無法回收利用以及粉塵和SO2等有害氣體大量排空導致熱能浪費和大氣污染；2）煅燒的粗堿經熱溶塔化坯，高溫料坯（約700℃）遇水產生大量氣體（H2S、水蒸氣、堿霧），使塔內氣壓迅速增高甚至爆炸，極大地影響了熱溶設備的使用壽命，也造成不少不安全因素；3）硫化鈉溶解度隨溫度升高而增加（見表1）且易結晶（﹤48℃時可結晶出Na2S·9H2O晶體，﹥48℃時可結晶出Na2S·6H2O晶體），堿水溫度不夠高導致堿水澄清速度慢，堿泥洗滌渣中攜帶硫化堿含量高、浪費大；4）攜帶大量堿水的泥渣無組織排放；5）蒸發工序采用敞口大鍋，在常壓下需將堿水加熱到180℃左右才能生產出60%（質量分數）的硫化鈉，能耗大，生產環境差，產品品質低。

表1 硫化鈉在水中的溶解度

2 改造后工藝流程（見圖2）

1）熱能階梯利用［1］。在煅燒爐尾部增設3.5 t/h余熱鍋爐，余熱鍋爐吸收高溫煙氣（500～1 000℃）的熱量產生蒸汽用于蒸發工序，煙氣經余熱鍋爐吸收熱量后其溫度可降低至200～300℃。在余熱鍋爐后增設煙道式換熱器，煙氣溫度進一步降低至100～200℃，然后對煙氣進行除塵、脫硫，達標排放。余熱鍋爐產生的蒸汽用作蒸發器的熱源，從蒸發器出來的低溫熱能——蒸汽及冷凝水（≥85℃），一部分給沉降工序的盤管加熱，以提高堿水溫度，提高澄清效率；另一部分作為車間供暖的熱源。循環回來的水再次進入軟水箱供給余熱鍋爐。經換熱器出來的熱水或稀堿液可供熱溶和帶式過濾機用。余熱階梯利用工藝流程示意圖見圖3。余熱的綜合利用，可滿足后續工段所有熱能的需求。

2）煙氣除塵脫硫。經煙道式換熱器降溫后的煙氣（100～200℃），利用脈沖袋式除塵器除塵，其效率可達96%以上。除塵后的煙氣再經單塔直排式脫硫塔吸收其中的SO2后，其粉塵和SO2含量達到GB 9078—1996《工業窯爐大氣污染物排放標準》、非金屬焙（煅）燒窯、耐火材料窯類二級標準（SO2質量濃度≤850 mg/Nm3；粉塵質量濃度≤200 mg/Nm3）即可排空。熱溶部分排放的堿霧可經引風機送至噴淋塔，讓熱水吸收后再回收利用。

3）蒸發系統改造［2］。以余熱鍋爐產生的蒸汽作為熱源，采用單效強制循環列管蒸發器，在真空（-0.06～-0.07 MPa）下蒸發濃縮堿液，在125～135℃即可得到60%（質量分數）的成品堿。與傳統敞口大鍋相比，采用單效強制循環列管蒸發器，產品產量從0.5 t/h提升至2.5 t/h，而且具有溫度低、產能大、操作簡便、能耗小、產品品質高等優點。

4）燃燒技術改造。煅燒爐的傳統加熱方式是以甩錘式破碎機生產煤粉，用高壓風機送至燃燒室引燃供熱。由于煤粉粗（150～250 μm），燃燒室底火不穩定（人工加火），供熱不均，煤粉燃燒不充分，導致煙塵大，升溫慢，黑灰品質差。筆者采用擺式磨粉機將煤粉研磨至75～100 μm，用多風道旋風煤粉燃燒器代替原有燃燒室，即可節省加火煤約2.5 t/（d·臺），無需人工操作。由于煅燒爐供熱穩定，產能和燒成率也得到了提升，成品率增加10%左右。如需進一步節能，可增加富氧燃燒裝置，使煤粉熱能利用率進一步提高。

5）節電技術。各工序使用的三相異步交流用電設施如電動機、變壓器等都屬于感性負荷，在運行中需消耗一定的無功功率，在電網中安裝串聯或并聯電容器等無功補償設備，可以降低感性負荷所消耗的無功功率，減少電能的消耗，從而達到節電的目的。另外，泵、風機等輸送設備，設計時因考慮管網阻力都給予一定的裕度，在泵或風機運行時要用節流調節法靠調節閥門、風門或風道檔板等滿足生產需求，不節能反而增加了系統阻力和電機負荷，如果利用變頻設備進行調速控制，即可減少啟動電流對電網的沖擊，同時節電效率也相當可觀。例如90 kW的泵，當頻率降到 40 Hz時，實際功耗為 90×﹙40/50﹚3＝46.08 kW，能耗減少了48.8%。

3 改造前后能耗對比

表2為煤還原芒硝法生產硫化鈉技改前后能耗對比（以1 t產品計）。

表2 煤還原芒硝法生產硫化鈉技改前后能耗對比

4 結論

針對傳統的煤還原芒硝法生產硫化鈉工藝存在的高能耗、高污染問題，以能源的綜合利用為主，結合余熱階梯利用、煙塵的除塵脫硫以及蒸發工序的改造等，對傳統工藝進行了技術改造。結果表明，新工藝與原工藝相比，可使原煤節省44%，若煤以200元/t計、芒硝以 100 元/t計、電以 0.5 元/（kW·h）計，單位產品可節約成本200元，年產2萬t硫化堿生產系統年節約成本可達400萬元；同時，在降低工人勞動強度、改善生產環境方面也取得了良好成效。

［1］丁麗.淺談硫化堿生產中的節能減排措施［J］.新疆化工，2008（2）：33-36.

［2］尚方毓.硫化鈉蒸發濃縮工藝的現狀與展望［J］.無機鹽工業，2006，38（7）：3-5.

Technical energy saving reconstruction of sodium sulphide production process

Feng Wei1，Dong Dating2
［1.Shaanxi Y anchang Petroleum（Group） Co.，Ltd.，Xi'an 710075，China；2.Xinjiang Hami Hongshan Chemical Co.，Ltd.］

The production of sodium sulphide by Glauber coal-reduction process has been considered as the high pollution and high energy consumption process.In allusion to the problems of Glauber-coal reduction process，some technical reconstruction measurements，including ladder use of calcining furnace exhaust heat，conservation of electricity，dust-removal and desulfurization of flue gas，and high-efficient coal combustion etc.，were put forward.Results showed comparing to the original process，the improved process made the coal save by 44%and product cost save by RMB 200 Yuan per ton.A sodium sulphide production system with annual output of 20 000 t could save up to RMB 4 million Yuan per year.At the same time,the dust and SO2emissions accorded with the national discharge standard.Therefore，it realized the purpose of‘improve efficiency by downsizing staff’，and ‘energy saving and emission reduction’.

sodium sulphide；glauber；technical reconstruction

TQ127.12

A

1006-4990（2012）09-0032-02

2012-03-15

馮偉（1985— ），男，本科，助理工程師，從事硫化鈉生產工藝研發、技術管理等。

聯系方式：liunian_bingyu@163.com