淮安堿廠近年來技術進步總結(jié)

李鳳朝，王 遠，溫學桂

(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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淮安堿廠近年來技術進步總結(jié)

李鳳朝，王 遠，溫學桂

(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年來的技術進步情況：自主研發(fā)的井下循環(huán)、鹽-堿-鈣聯(lián)合生產(chǎn)新工藝，使用了先進的干法加灰與真空蒸餾工藝，選用了進口NEA磨機、進口RPA帶式濾堿機、國產(chǎn)粉體流冷卻器、蒸發(fā)冷等先進設備，自主開發(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；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(以下簡稱“淮堿”)建成投產(chǎn)5年來，經(jīng)過不斷地挖潛改造目前純堿產(chǎn)能50萬t/a(其中重質(zhì)純堿40萬t/a)。在上級公司的領導下，淮堿廠部及工程技術人員主動學習掌握行業(yè)的新工藝、新技術、新裝備，博采眾長，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，增強了市場競爭能力。現(xiàn)將淮堿近幾年技術管理方面的工作總結(jié)如下：

1 開發(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；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，另一方面對環(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生產(chǎn)鹽和純堿，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生巨大的地下溶腔，存在一定地質(zhì)災害隱患。

淮堿將純堿生產(chǎn)和井礦鹽生產(chǎn)聯(lián)合起來，徹底解決氨堿法生產(chǎn)純堿和井礦鹽生產(chǎn)存在的技術難題，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MVR蒸發(fā)實現(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。該工藝技術獲 “利用井礦鹽的鹽、堿和鈣聯(lián)合循環(huán)生產(chǎn)工藝” 國家專利(專利號：ZL201110006672.X)，并通過了中國純堿工業(yè)協(xié)會、中國輕工業(yè)聯(lián)合會組織的科學技術成果鑒定。

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。在井礦采鹵注水時摻入一定量的純堿廢液，在溶腔中硫酸鈉和氯化鈣反應，反應如下：

Na2SO4+CaCl2=2NaCl+CaSO4↓

利用地下巨大的溶腔，實現(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、運輸、貯存、化鹽等環(huán)節(jié)，簡化了生產(chǎn)工藝，減少了項目建設投資費用。

為了防止鹵水在輸送過程中出現(xiàn)鹽結(jié)晶，從地下開采的鹵水濃度不宜達到飽和點，這樣對純堿產(chǎn)量、消耗帶來一定影響，故在制鹽過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)約制造費用愈兩千萬元。

3 篩板碳化塔

淮堿在總結(jié)原有碳化塔使用情況的基礎上研發(fā)了大型篩板碳化塔，無論是生產(chǎn)能力、工藝技術指標以及產(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發(fā)展開辟了一條新途徑。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，該技術已申請“一種非金屬材料塔頂?shù)奶蓟眹覍＠?專利號：ZL 201220640217.5)。同時鈦篩板內(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

氨堿法生產(chǎn)純堿中蒸餾工序主要任務是回收氨進行循環(huán)使用，在此過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行消化，生石灰消化時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，生石灰消化反應如下：

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

一期建設中生石灰制粉選用了德國進口磨機NEA30，與干法蒸餾系統(tǒng)配套生產(chǎn)30萬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t。

5 利用熱堿液生產(chǎn)小蘇打工藝

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

投產(chǎn)3萬t/a小蘇打生產(chǎn)裝置，該裝置回收熱堿液生產(chǎn)小蘇打，先對熱堿液進行蒸氨再加入輕質(zhì)純堿，經(jīng)過碳化、離心機過濾、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充水，經(jīng)測算每年回收熱堿液折純堿約8 000 t。

6 真空帶式濾堿機的應用

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

淮堿采用了由杭州新藍代理的法國產(chǎn)兩臺RPA真空帶式濾堿機(54 m2)，與轉(zhuǎn)鼓濾堿機相比，操作自動化程度高，濾布每個周期均用洗水進行洗滌，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，洗水當量下降0.2 m3/t堿，降低了過濾損失，減少了母液當量；由于真空帶式濾堿機干燥區(qū)域大，重堿水分與轉(zhuǎn)鼓濾堿機相比下降2%，煅燒爐中可節(jié)省3.2 MPa蒸汽超過40 kg/t堿；同時真空帶式濾堿機負壓操作，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，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t。

7 國產(chǎn)粉體流冷卻器的應用

淮堿與北京廣廈公司共同開發(fā)國內(nèi)第一套重灰粉體流換熱器，來代替?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；粉體流的整體流設計能有效防止產(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；粉體流換熱器無需大量的排氣設施，消除了粉塵污染；粉體流換熱器設備緊湊，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、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，有效防止設備結(jié)垢、堵塞等問題，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)過澄清自然冷卻后循環(huán)使用。每噸堿除塵塔減少補水量約1.2 m3/t堿，石灰除塵水通過循環(huán)使用每年節(jié)約水：1.2×50=60萬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尼龍或鋼襯尼龍材質(zhì)，用來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m3。

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

石灰除塵水循環(huán)使用，每年約節(jié)水60萬m3。

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

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

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

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、新設備、新材料)技術，使生產(chǎn)制造成本得到有效的控制，在近幾年純堿行業(yè)總體運勢動蕩或不景氣的形勢下仍然保持了一定的競爭優(yōu)勢：

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

2)直接采用鹵水制堿，簡化了工藝，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熱，節(jié)約了低壓蒸汽。

4)選用真空帶濾機，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)于青島化工學院化學工程專業(yè)，工程碩士，高級工程師。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)與技術管理多年。