純堿生產(chǎn)過(guò)程中熱量的回收利用

陳秀營(yíng)

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

?

純堿生產(chǎn)過(guò)程中熱量的回收利用

陳秀營(yíng)

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，介紹了純堿生產(chǎn)過(guò)程中重灰爐氣、化灰機(jī)余熱及生產(chǎn)反應(yīng)熱的回收利用情況，為氨堿法純堿生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能降耗及低品位熱能的回收利用提供參考。

余熱；反應(yīng)熱；回收利用；重灰爐氣；化灰機(jī)

唐山三友化工股份有限公司生產(chǎn)純堿采用氨堿法生產(chǎn)工藝，原設(shè)計(jì)能力年產(chǎn)純堿60萬(wàn)t。經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展、技術(shù)改造，總體技術(shù)裝備水平達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，純堿生產(chǎn)能力已達(dá)到231萬(wàn)t/a。

氨堿法純堿生產(chǎn)工藝余熱均為低品位熱能，回收利用較困難，但從改進(jìn)工藝、節(jié)能降耗等方面深入探討，能量的綜合利用有很大的發(fā)掘潛力。

1 重灰爐氣回收利用

我公司5臺(tái)重灰煅燒爐可產(chǎn)生爐氣量50 t/h左右，其溫度約93 ℃。改造前，重灰煅燒爐爐氣進(jìn)入洗滌塔洗滌后經(jīng)擴(kuò)容器放空，存在大量的熱量浪費(fèi)現(xiàn)象。為充分回收生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢熱，實(shí)施了重灰爐氣用于三效蒸發(fā)濃縮母液、剩余熱量加熱冬季采暖水。

1.1 三效蒸發(fā)濃縮母液

采用三效四體熱泵蒸發(fā)工藝對(duì)母液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。母液經(jīng)揮氨塔除去其中的游離氨后，依次進(jìn)入三效、二效B、二效A、一效蒸發(fā)裝置，與蒸汽逆流加熱蒸發(fā)，逐漸提高母液的溫度及濃度。重灰爐氣從二效B進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)，前一效分離室產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一效的熱源，生蒸汽作為熱泵的動(dòng)力汽，抽出第一效蒸發(fā)器的二次蒸汽用于揮氨塔的汽源，節(jié)省了揮氨塔生蒸汽的消耗。濃縮后的母液進(jìn)入固定銨蒸餾系統(tǒng)，采用灰粉負(fù)壓蒸餾技術(shù)回收母液中的氨，得到了高濃度的鈣液，減少了廢液量。

1.2 加熱冬季采暖水

三效蒸發(fā)系統(tǒng)揮氨塔出氣及富余廢熱重灰爐氣可利用低品質(zhì)熱量10 t/h以上，未能充分回收利用。因此，實(shí)施廠區(qū)廢熱回收采暖改造，增設(shè)廢熱回收集中供暖站，重新鋪設(shè)主管網(wǎng)管道，將蒸汽采暖系統(tǒng)改為水暖，統(tǒng)一由廠區(qū)的廢氣換熱產(chǎn)生的65 ℃以上低溫?zé)崴┡厥諒U熱用于采暖，提高經(jīng)濟(jì)效益。

廢熱回收采暖系統(tǒng)以軟水為采暖循環(huán)水，經(jīng)冷水泵輸送至新增波紋管換熱器，與三效揮氨塔82 ℃高溫出氣進(jìn)行初步換熱；然后，采用新型高效的噴射式混合加熱器利用重灰爐氣與采暖水直接接觸再次加熱升溫，二次回收廢熱爐氣熱量，采暖水經(jīng)分配器進(jìn)入供暖管網(wǎng)。采暖系統(tǒng)供水溫度達(dá)到65～70 ℃，回水溫度52～55 ℃，供水量達(dá)到370 m3/h以上，完全滿(mǎn)足供暖要求，室內(nèi)采暖效果良好。

2 化灰機(jī)余熱回收利用

在氨堿法純堿生產(chǎn)中，化灰工序是將石灰石煅燒制得的生石灰與水在化灰機(jī)內(nèi)進(jìn)行消化反應(yīng)，制備合格的灰乳，供母液蒸餾與鹽水精制使用[1]。化學(xué)反應(yīng)如下：

從上式可以看出，石灰消化放出大量的熱量，由于化灰時(shí)的熱損失及化灰機(jī)排出的水蒸汽帶走的熱量等，約有1/2熱量損失。化灰機(jī)出氣中含水蒸汽60%～80%，溫度80～95 ℃，可利用這部分廢熱加熱化灰水，可使消化反應(yīng)速度加快，石灰粒子爆發(fā)，分散程度大，制得的灰乳粒子細(xì)膩、粘稠性好、分散均勻、不易沉淀，便于輸送。因此，對(duì)化灰機(jī)的熱回收塔進(jìn)行改型，內(nèi)部加裝噴頭、氣液分離器、集液槽等，通過(guò)預(yù)熱化灰水達(dá)到回收熱量的目的。新型熱回收塔結(jié)構(gòu)如圖2所示。

化灰水從新型熱回收塔頂部進(jìn)入，通過(guò)兩層噴頭噴淋，在塔內(nèi)均勻分布。熱回收塔底部的蒸汽經(jīng)過(guò)均布器與化灰水逆流直接接觸，有效提高了換熱效率；換熱后的化灰水經(jīng)回流管進(jìn)入化灰機(jī)內(nèi)。

熱回收塔上層噴淋為較清的雜水，可對(duì)下層噴淋裝置、塔體、均布器進(jìn)行洗滌，減緩結(jié)疤的形成。均布器的支撐由下部支腿型改為上部拉桿型，這樣可以有效避免形成的結(jié)疤影響蒸汽的分布，而且，在液體的洗滌下，起到?jīng)_洗結(jié)疤的作用。塔體頂部安裝抑氣裝置，中間開(kāi)有孔洞，周?chē)家缌骺祝捎行б种普羝趄v，增加氣體回流率[2]。

3 生產(chǎn)反應(yīng)熱回收利用

濃海水綜合利用項(xiàng)目是將曹妃甸工業(yè)區(qū)海水淡化項(xiàng)目副產(chǎn)的濃海水用于純堿生產(chǎn)中化鹽水，回收利用濃海水中的氯化鈉和水，降低純堿生產(chǎn)消耗。在純堿產(chǎn)量不變的情況下，化鹽水量是一定的，為了最大限度的利用濃海水中的鹽分，需進(jìn)一步提高濃海水的濃度，從而增加海水用量。

在純堿生產(chǎn)過(guò)程中，精鹽水吸氨為放熱反應(yīng)，是非等溫吸收過(guò)程，為了控制反應(yīng)過(guò)程的溫度，在吸收過(guò)程設(shè)置冷卻裝置。氨鹽水碳酸化是一個(gè)伴隨化學(xué)反應(yīng)及氣體吸收的結(jié)晶過(guò)程，碳化過(guò)程的主要反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，為了降低碳酸氫鈉的溶解度，增加析出量，提高氯化鈉的利用率，碳化塔下部通入一定量的冷卻水來(lái)降低碳化取出液溫度[1]。

上述反應(yīng)熱是通過(guò)淡水冷卻降溫，其中的熱量全部損失，又增加了淡水的消耗。為了很好的利用生產(chǎn)中的反應(yīng)熱，還可以提高海水的利用量，我公司增加2臺(tái)海水涼水塔，同時(shí)將2臺(tái)淡水涼水塔改造成海水涼水塔，將濃海水用作循環(huán)冷卻水，用于碳化塔及吸收塔的冷卻，充分利用生產(chǎn)反應(yīng)熱，實(shí)現(xiàn)海水進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮。增濃后的海水用于純堿生產(chǎn)，可降低純堿原鹽的消耗，節(jié)約淡水資源。

4 結(jié) 語(yǔ)

為實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，我公司近幾年在節(jié)能降耗方面取得了顯著成績(jī)。通過(guò)對(duì)氨堿法純堿生產(chǎn)中低品位熱能——重灰爐氣、化灰余熱、碳化反應(yīng)熱等回收利用，最大限度地回收利用生產(chǎn)過(guò)程的反應(yīng)熱及各種低位能余熱，為降低我公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，加強(qiáng)和推進(jìn)公司的節(jié)能降耗工作做出貢獻(xiàn)。

[1] 陳學(xué)勤.氨堿法純堿工藝[M].沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1989

[2] 陳文鋒.熱回收塔改造，回收化灰余熱[J].科技資訊,2014,(13)

TQ114.161

B

1005-8370(2016)01-37-02

2015-12-01

陳秀營(yíng)(1983—)，畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)，應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)，碩士學(xué)位。唐山三友化工股份有限公司技術(shù)中心，科研員，工程師，現(xiàn)從事技術(shù)研發(fā)工作。