電石渣化灰在聯(lián)堿企業(yè)中的應用

張永建

(唐山三友化工工程設(shè)計有限公司，河北唐山 063305)

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電石渣化灰在聯(lián)堿企業(yè)中的應用

張永建

(唐山三友化工工程設(shè)計有限公司，河北唐山 063305)

介紹了對某聯(lián)堿生產(chǎn)企業(yè)的短平快改造，在不增加石灰窯和化灰機等設(shè)備的情況下，利用電石渣化灰替代氧化鈣制備灰乳，利用聯(lián)堿企業(yè)現(xiàn)有的二氧化碳和合成氨，轉(zhuǎn)型為氨堿法生產(chǎn)純堿的過程，如何得到滿足濃度要求的電石渣漿，是本文介紹的要點。

聯(lián)堿；氨堿；電石渣；提濃；化渣機

1 引 言

一段時期以來，聯(lián)堿企業(yè)由于其副產(chǎn)物氯化銨市場持續(xù)不景氣，已經(jīng)影響其行業(yè)的整體發(fā)展；氨堿企業(yè)由于氨耗低、原燃材料降價等因素影響，近期行業(yè)優(yōu)勢明顯；聯(lián)堿企業(yè)可否利用市場上比較廉價的電石渣和自身部分物料，在不需大量資金投入的情況下實現(xiàn)短時轉(zhuǎn)變，來改變一下近期頹勢，實現(xiàn)“兩條腿走路”，國內(nèi)聯(lián)堿行業(yè)還沒有先例。本文通過對某聯(lián)堿企業(yè)的研發(fā)性工程設(shè)計，介紹一種純堿生產(chǎn)短平快升級的方法，希望能給那些銷售前景不很樂觀的聯(lián)堿企業(yè)帶來一些啟示。

2 改造方案的確定

電石渣是電石水解獲取乙炔氣后的以氫氧化鈣為主要成分的廢渣。在氨堿法生產(chǎn)企業(yè)，利用外購的廉價電石渣化灰來緩沖石灰窯大修期間的生產(chǎn)壓力，在正常生產(chǎn)期間提高灰乳的彈性，這樣的改造已經(jīng)不是行業(yè)內(nèi)的秘密。在這些成功的應用中，電石渣漿只是作為輔助的物料，溶解出來的ACaO(活性氧化鈣)濃度也僅僅在60～80 tt。全部使用電石渣漿替代灰乳進行純堿生產(chǎn)，在純堿行業(yè)還沒有先例，主要原因是沒有一套成功的生產(chǎn)設(shè)備和流程，能使溶解出的ACaO濃度大于160 tt。

基于企業(yè)電石渣化灰輔助生產(chǎn)的一些經(jīng)驗，我們對化渣設(shè)備進行改造，對工藝流程進行深層次開發(fā)，經(jīng)過兩個月的攻關(guān)，我們設(shè)計出一套理論上可以解決電石渣漿濃度問題的設(shè)計方案——即對電石渣漿進行二次提濃。

2.1 主體設(shè)備的確定

電石渣含水率35%，干基含氫氧化鈣87%，水不溶物13%，要想得到滿足濃度要求的電石渣漿，化渣機的設(shè)計很重要；我公司使用的化渣機(規(guī)格φ2500×10000)能夠輕松的化出80 tt左右的電石渣漿，如果將出料濃度提高到120 tt，尾部帶料就會很嚴重(沒有足夠的反應時間，電石渣不能溶解徹底)；為此我們對化渣機的結(jié)構(gòu)進行了改造，改造后的化渣機規(guī)格為φ2500×19000，為增加生產(chǎn)的彈性，我們?yōu)楦脑旌蟮幕鼨C配備了變頻電機(如圖1所示)。

為便于設(shè)備倒換檢修，化渣機設(shè)計為3臺，開2備1。

2.2 物料流程的設(shè)計

鑒于電石渣的物料特性，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，本次工藝流程我們做了下面的設(shè)計：電石渣經(jīng)斗輪機輸送到取料皮帶、棧橋皮帶，經(jīng)皮帶機頭部下料溜子，被輸送到化渣機。為能得到滿足濃度要求的電石渣漿，電石渣進入頭部下料溜子(頭部下料溜子是一個分料器，中間設(shè)置電動翻板，用以調(diào)節(jié)去一次和二次化渣機的進料量)后被分為兩個方向：即一次化渣和二次化渣(二次提濃)。

圖1 化渣機示意圖

一次化渣流程為：電石渣一部分通過頭部下料溜子翻板分料，與來自蒸吸工序的廢淡液、廢清液一起進入一次化渣機，電石渣在化渣機中溶解，乳液進入一次乳液分離器，不溶物經(jīng)一次化渣機尾部進入一次轉(zhuǎn)篩；乳液經(jīng)一次乳液分離器進一步分離得到一次合格乳液和一次沉淀廢砂，一次合格乳液進入一次渣漿桶，經(jīng)一次渣漿泵送到棧橋皮帶頭部下料溜子進行二次化渣；一次沉淀廢砂送入廢砂倉；進入一次轉(zhuǎn)篩的化渣機尾部出料經(jīng)廢淡液、廢清液二次溶解，得到渣漿淡液和不溶物，渣漿淡液經(jīng)地溝被送到地槽，經(jīng)液下泵打回棧橋皮帶頭部下料溜子繼續(xù)參與一次化渣；不溶物送入廢砂倉，廢砂最后被貨車運走。

二次化渣流程為：電石渣和一次渣漿、來自蒸吸工序的廢淡液、廢清液一起進入二次化渣機，進行電石渣二次提濃(一次渣漿的濃度約為120 tt)，電石渣和一次渣漿混合溶解，乳液濃度進一步提高(不低于160 tt)，高濃度的乳液進入二次乳液分離器，不溶物經(jīng)二次化渣機尾部進入二次轉(zhuǎn)篩；高濃度乳液經(jīng)二次乳液分離器分離得到二次合格乳液和二次沉淀廢砂，二次合格乳液進入二次渣漿桶，經(jīng)二次渣漿泵送到蒸吸工序；二次沉淀廢砂送入廢砂倉；進入二次轉(zhuǎn)篩的化渣機尾部出料經(jīng)廢淡液、廢清液二次溶解，得到渣漿淡液和不溶物，渣漿淡液經(jīng)地溝被送到地槽，經(jīng)液下泵打回棧橋皮帶頭部下料溜子繼續(xù)參與一次化渣，不溶物送入廢砂倉，廢砂最后被貨車運走。工藝流程如圖2 。

3 機運布置設(shè)計

電石渣是生產(chǎn)的唯一原料，考慮到物料運輸受到天氣等因素的限制，為不影響生產(chǎn)的連續(xù)性，使用單位要求電石渣的儲量必須能夠滿足至少半個月的生產(chǎn)需要，因此電石渣化渣工序的機運布置要充分考慮渣庫的容量問題。機運布置需要考慮的另外一個主要因素就是電石渣的取料問題，電石渣含水率35%，粘性比較大，流動性差，因此不能采取常規(guī)的取料方式，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，我們采用電驅(qū)動的小型斗輪機(上料能力75 t/h)上料，考慮到電動設(shè)備故障率較高，我們設(shè)計斗輪機開2備2。斗輪機給上料皮帶機上料，為保證不掉料，斗輪機要沿皮帶機長度方向平行運動，因此上料皮帶要有足夠的長度(要滿足兩臺斗輪機同時上料，皮帶長度不小于50 m)，考慮到渣庫容量，皮帶需布置在渣庫的邊緣。

化渣需要有二次提濃的過程才能獲取滿足要求的電石渣漿，因此化渣機的布置也是本次機運布置的難點。棧橋皮帶頭部下料溜子的設(shè)計成為本次設(shè)計的亮點，也成為機運布置難點的突破口，我們大膽采用了電動擋板分料設(shè)計，將兩個化渣機對稱布置，一次和二次化渣同時進料，電動擋板調(diào)節(jié)分料比例，“先一次化渣，再二次提濃”的設(shè)計理念從此得到實現(xiàn)。

考慮到有可能存在電石渣溶解不徹底的問題，我們增加了雙保險——乳液分離器和轉(zhuǎn)篩，為我們設(shè)計的圓滿成功增加砝碼。不僅如此，我們還充分考慮節(jié)能增效問題，增加地槽裝置，將轉(zhuǎn)篩的渣漿淡液用液下泵送回棧橋皮帶頭部下料溜子再次利用。最終的不溶物經(jīng)廢砂倉收集后用貨車運走以供他用。

4 結(jié) 論

我們的這次嘗試性的設(shè)計經(jīng)過一段時間的生產(chǎn)運行，一次化渣濃度不低于120 tt，二次提濃后，電石渣漿濃度達到170～200 tt，超過了生產(chǎn)目標，在聯(lián)堿法生產(chǎn)企業(yè)成功實現(xiàn)向氨堿法生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型，用時僅僅6個月，產(chǎn)能達110萬t/a，開了行業(yè)的先河，為目前步履維艱的聯(lián)堿生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展提供了一個新的選擇。

[1] 黃學勤．運輸機械選型設(shè)計手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2011

[2] 胡宗武．非標準機械設(shè)備設(shè)計手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2003

TQ117.2

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1005-8370(2016)01-07-03

2015-10-10

張永建(1981—)，河北理工大學機械工程學院畢業(yè)，工程師，現(xiàn)任唐山三友化工工程設(shè)計有限公司設(shè)備設(shè)計主任工程師。