純堿生產(chǎn)過程中精鹽水鈣含量控制的試驗研究

孫路路

(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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科 學 試 驗

純堿生產(chǎn)過程中精鹽水鈣含量控制的試驗研究

孫路路

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

精鹽水作為純堿工業(yè)的原料，對其成分指標要求較高。其中精鹽水鈣含量指標對純堿質量、吸氨設備運行周期存在一定的影響。為滿足高端客戶需要組織生產(chǎn)低鈣輕質純堿時，精鹽水鈣含量指標的影響尤為明顯。實施精鹽水二次澄清試驗方案，利用凈化洗泥澄清桶，精鹽水鈣含量穩(wěn)定控制在10 ppm以下，有效保證了低鈣輕質純堿的生產(chǎn)。

氨堿法；精鹽水；鈣含量；控制；低鈣輕質純堿；澄清

江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠(以下簡稱“淮堿”)所用原鹽系井礦鹽經(jīng)過注水溶解后的鹵水，經(jīng)精制、澄清后，供吸氨工序和碳化工序。鹽水精制過程主要是除去鹽水中的鈣、鎂離子及泥沙[1]。

但在生產(chǎn)過程中，精制鹵水仍含有一定量的鈣離子等雜質，對純堿質量、吸氨管道及設備造成一定的影響。

2015年，在生產(chǎn)低鈣輕質純堿過程中，精鹽水鈣含量對純堿生產(chǎn)的影響逐漸顯現(xiàn)出來：由于精鹵水鈣含量指標波動較大，淮堿又無任何手段進行調節(jié)、控制，在生產(chǎn)低鈣(小于40 ppm)輕質純堿時，成品中鈣含量不能完全滿足要求。

1 存在問題

淮堿使用的原料精制鹵水是從鹽礦制取得人工鹽水，經(jīng)制鹽分廠精制、澄清后，供淮堿使用。在生產(chǎn)過程中，精鹽水鈣含量主要對純堿生產(chǎn)有以下影響：

1)鹽水吸氨和碳化時都會析出鈣鎂沉淀而殘留在產(chǎn)品中，致使純堿不溶物增加，影響純堿質量。特別在生產(chǎn)重質純堿過程中，精鹽水含鈣量高，經(jīng)常出現(xiàn)重灰水合結晶差，造成重質純堿小顆粒偏多,影響重質純堿產(chǎn)量。

2)在吸氨過程中，精鹽水中含有大量的Ca2+、Mg2+離子，容易造成管線和高、低真空吸收塔內結疤嚴重時，需要停產(chǎn)對吸收塔進行酸洗。實際生產(chǎn)過程中，吸收塔清洗周期約6個月。

3)生產(chǎn)低鈣輕質純堿時，若精制鹵水中鈣含量指標穩(wěn)定控制小于10 ppm時，則淮堿生產(chǎn)的輕質純堿中鈣含量基本小于40 ppm；制鹽分廠鹵水精制工藝中，澄清桶采用間歇式沉降而非連續(xù)式，每桶使用到中下部時，鈣嚴重超標，進入淮堿生產(chǎn)系統(tǒng)，造成系統(tǒng)中鈣含量出現(xiàn)波動、偏高，會導致輕質純堿成品鈣含量超標，滿足不了客戶的要求。

2 試驗目的

為了穩(wěn)定控制精鹽水鈣含量，在初期生產(chǎn)低鈣堿時，要求制鹽分廠進一步降低精制鹵中鈣的含量，制鹽分廠采用的方法是加大純堿用量，較平時高1.5倍左右，但仍然未達到預期效果。基于上述原因，淮堿于2015年12月組織實施了精制鹵水二次澄清技術改造項目試驗。

3 試驗原理

淮堿原料精制鹵水是從鹽礦制取的人工鹽水，在精制過程中采用石灰純堿法[2]，進行除鎂、鈣，形成的二次鹽水，精制原理如下：

Mg2++Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+Ca2+

Ca2++Na2CO3→CaCO3↓+2Na+

采用石灰純堿法，在除鈣過程中，需耗用純堿，精制費用高。在生產(chǎn)低鈣堿時，若鹽廠加大純堿、絮凝劑的投用，一方面造成成本上升，另一方面在易造成鹵水澄清過程中懸浮顆粒沉降速度慢，鹵水濁度高。在最初生產(chǎn)低鈣堿過程中，鹽廠也采用加大投用純堿的劑量消除精鹽水中鈣，但造成了精鹽水濁度超標，未達到預期效果。

經(jīng)過研究分析，淮堿一期設計的凈化洗泥澄清桶采用的是道爾澄清桶，而道爾澄清桶在精鹽水澄清工藝中應用廣泛，其規(guī)格為φ20000，現(xiàn)將其改造為精鹽水二次澄清桶，設備選型上符合試驗要求。同時，根據(jù)道爾澄清桶直徑公示：

D——澄清桶直徑，m；

Q——精鹽水流量，m3/h；

V——清液上升速度，m/h。

若以精鹽水流量350m3/h，清夜上升速度取0.4～0.6m/h計算，道爾澄清桶理論直徑為13～16m，而本實驗采用直徑20m的道爾澄清桶，設備規(guī)格上亦滿足實驗要求。洗泥澄清桶結構如圖1。

圖1 洗泥澄清桶結構

澄清桶自上而下分為：清液區(qū)、沉降區(qū)、轉變區(qū)、壓縮區(qū)[3]。在澄清桶中通入堿液，與鹽水中的鈣反應，生成懸浮顆粒，懸浮于鹽水中的固體顆粒雜質比鹽水密度大，在重力作用下自由沉降，形成沉降區(qū)；已無沉淀顆粒的清鹽水平穩(wěn)上升，形成清液區(qū)，匯集后流出。隨著懸浮顆粒的下沉，在轉變區(qū)內顆粒慢慢聚集，體積變大，最終進入壓縮區(qū)，沉淀顆粒在重力作用下不斷壓緊，最后形成鹽泥。

試驗過程中以清堿液代替純堿作為二次除鈣劑原料，一方面防止純堿進入澄清桶，形成二次渾濁現(xiàn)象的產(chǎn)生，造成澄清效果差；另一方面，以清堿液代替純堿，節(jié)約了成本。

4 試驗方案

在原有的精鹽水進口管線上進行改造，增加一支管，將精鹽水送至凈化車間洗泥澄清桶中，并通入清堿液，除去精鹽水中鈣，經(jīng)過澄清，洗泥澄清桶上部澄清后的精鹽水經(jīng)管線自壓溢流至蒸吸工序精鹽水桶。

1.清堿液桶 2.清堿液泵 3.洗泥澄清桶 4.精鹽水桶圖2 改造后精鹽水管線流程圖

5 試驗效果

5.1 沉降效果

在二次澄清桶中心套筒處取100 mL精鹽水作沉降試驗，以下為沉降數(shù)據(jù)。

表1 沉降數(shù)據(jù)

在做沉降秒試驗過程中，由于鹵水經(jīng)一次澄清后，鈣含量較低。在二次澄清過程中，沉降時間較長；同時，由于制鹽供淮堿精鹽水中鈣含量存在一定的波動，沉降時間變化較大；由于鹵水濃度高，約105.5～106 tt，在沉降過程中，伴隨著鹽析出沉降。

5.2 鈣含量數(shù)據(jù)對比

利用凈化洗泥澄清桶作二次澄清桶使用，并將堿液濃度約80 tt的清堿液送入澄清桶中，除去鹵水中的鈣，達到降低鹵水鈣含量的效果，以下數(shù)據(jù)為試驗前后鹵水鈣含量、成品鈣含量指標。

表2 試驗前鹵水鈣含量、成品鈣含量指標數(shù)據(jù)表(單位：ppm)

從試驗前后數(shù)據(jù)對比可以看出，精鹽水二次澄清后，鹵水鈣含量基本控制在10 ppm以下，純堿鈣含量基本控制在40 ppm左右，滿足了市場需求。

6 經(jīng)濟效益分析

目前，國內大多數(shù)純堿企業(yè)都無法穩(wěn)定生產(chǎn)低鈣輕質純堿，這使得低鈣輕質純堿價格相對較高，較普通純堿高出約50～100元/t。淮堿通過實施精鹽水二次澄清試驗項目，實現(xiàn)了低鈣輕質純堿的穩(wěn)定生產(chǎn)，若低鈣輕質純堿市場以每月1 500 t計算，則全年增加效益約90～150萬元。

同時，精鹽水二次澄清，進一步降低了精鹽水鈣含量、濁度，減緩了設備結疤速度，延長了設備運行周期。

7 存在問題分析

1)試驗方案中，利用了凈化車間洗泥澄清桶作為精鹽水二次澄清桶，澄清后的鹽泥送入壓濾機壓濾，壓濾后的鹽水被送至廢液池，未得到有效地回收，造成了原料浪費。在沉降試驗中，已發(fā)現(xiàn)鹽析出沉降，說明鹽泥壓濾后的鹵水為飽和鹵水，回收價值高，需要增加一套鹽泥壓濾裝置，濾后的鹽水返回至鹵水澄清桶；同時，考慮到鹽泥的特性，壓濾裝置的選擇應采用真空帶濾機過濾方式。

2)實際生產(chǎn)過程中，清堿液流量不宜過高，流量過高，易影響系統(tǒng)生產(chǎn)，需通過化驗分析，控制精鹽水中堿液濃度。所以，在生產(chǎn)低鈣輕質純堿時，需要求鹽廠在鹵水精制過程中，盡量控制鈣含量指標，為淮堿精鹵水二次澄清提供可靠保障。

鹽廠在供淮堿精鹵水的過程中，已對鹵水進行精制、澄清，但精鹽水鈣含量仍無法滿足低鈣輕質純堿生產(chǎn)，若鹽廠加大精制過程中純堿、聚沉劑的使用，也會造成生產(chǎn)成本的增加，得不償失；精鹽水二次澄清試驗改造，利用生產(chǎn)過程中的清堿液，堿液濃度約80 tt，滿足了精鹽水二次澄清除鈣的需要，降低了低鈣輕質純堿的生產(chǎn)成本。同時鈣含量的降低，也減緩了設備結疤速度，延長設備運行周期。

[1] 大連化工研究設計院.純堿工學(第三版)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2014

[2] 陳學勤.氨堿法純堿工藝[M].沈陽:遼寧科學技術出版社，1989

[3] 侯利杰.道爾澄清桶及其鹽水反渾問題的分析、處理[C].中國氯堿設備與技術研究會論文集，2007

TQ114.161

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1005-8370(2016)05-14-04

2016-03-29

孫路路(1986—)，碩士研究生，畢業(yè)于揚州大學化學工程專業(yè)，現(xiàn)為江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠生產(chǎn)調度。