五水偏硅酸鈉生產方法的部分工藝設備改進

摘 要：改進常規以石英砂和高濃度液堿為原料生產五水偏硅酸鈉的溶液結晶法生產工藝和設備，采用本地豐富的石英砂硅礦資源和公司自產30%～32%液體燒堿為原料生產五水偏硅酸鈉，免除液堿蒸發濃縮的過程，減少蒸汽消耗，同時延長設備使用壽命，降低生產成本，節能降耗。

關鍵詞：五水偏硅酸鈉；石英砂；液體燒堿；節能降耗

五水偏硅酸鈉又名五水合硅酸鈉、水合硅酸鈉，分子式為Na2SiO3·5H2O（通常寫作SiO2·Na2O·5H2O），是一種無毒、無味、無公害的白色粉末或結晶顆粒，屬于無機鹽產品，具有去垢、乳化、分散、濕潤、滲透性及對PH值有緩沖能力。五水偏硅酸鈉在洗滌劑、陶瓷、電鍍、紡織、印染、造紙、水泥、混凝土、耐火材料、油脂和皮革加工等工業領域有著大量的應用，被國家列為“我國優先發展的精細化學品”和“今后我國無機化工產品發展重點”之一。

五水偏硅酸鈉的生產通常是用石英砂SiO2和純堿NaCO3（或燒堿NaOH）反應生產硅酸鈉，再以燒堿調節硅鈉比而制得，也可以直接以硅酸鈉和燒堿為原料進行制備。目前五水偏硅酸鈉的生產方法有溶液結晶法、熔固結晶法、造粒法等。

我公司所處廣西柳城縣擁有儲量豐富、二氧化硅含量達90%以上的高品質石英砂硅礦資源，并且公司氯堿裝置自產32%離子膜燒堿，因此公司擬利用本地石英砂和自產液堿為原料生產五水偏硅酸鈉產品，以延伸氯堿下游產業鏈。

1 在常規溶液結晶法生產五水偏硅酸鈉的工藝方法中存在的缺陷

1.1 通常以二氧化硅含量為90%以上的石英砂和含量為38%～80%的液堿為原料，反應完成后經過冷卻結晶制得。由于需要的燒堿溶液濃度為38%以上，這樣必須對電解出來的32%左右的燒堿進行蒸發濃縮才能使用，不僅延長了生產時間，還造成了蒸汽能源消耗的浪費，導致生產成本較高。

1.2 業內一般采用傳統三足離心機、母液循環法生產五水偏硅酸鈉，存在固液分離不理想、勞動強度大、人員配置多等缺陷。

1.3 業內一般采用噴霧造粒干燥工藝用于大規模生產時，存在物料溫度較高，易腐蝕干燥機設備，造成使用壽命短等缺陷。

針對上述問題，我公司于2014年成立了技改專項課題小組，研究對常規溶液結晶法五水偏硅酸鈉生產工藝設備進行部分改進，以期能夠實現大幅節能降耗降，從而降低生產成本。經與設計單位深入探討及裝置試生產期間的多次試驗改進，現已成功解決上述常規生產工藝中存在的各項缺陷。

2 改進措施

2.1 生產原料由原來使用的50%燒堿改為32%燒堿，即利用氯堿裝置產出的起始溫度為88℃的32%熱液堿，與預處理過的石英砂按一定比例（依預定模數而定，如m=2.4）投入混合反應釜，通入少量蒸汽（0.33t）在100～150℃的溫度范圍內反應制得硅酸鈉溶液。在后續調模過程中同樣以88℃的32%熱堿加入，通入少量蒸汽（0.113t）進行濃縮。

此改造的好處在于，不僅免除了30%～32%液堿蒸發濃縮的過程，減少了液堿蒸發1.2t/t的蒸汽消耗；而且充分利用了熱液堿的能量，提高了反應釜內物料的初始溫度，縮短了物料的加熱升溫升壓過程時間，大大地減少了蒸汽用量，節約了能耗。經實際生產數據比較，生產1噸成品能夠節約約19%的蒸汽。

2.2 采用自動活塞離心機替代傳統的三足離心機設備，通過試驗調整優化濾板縫隙，實現無人值守自動固液分離，提高了生產效率，并降低了成本。

2.3 采用連續霧化造粒干燥工藝，在流化床干燥機內增加篩分裝置，采用二次篩分形式，增加高溫物料的冷卻環節；并在霧化造粒干燥過程中，用冷風機通入自然風，將常規的控制指標110℃改進為80～90℃，以減小對干燥機的腐蝕和磨損，延長設備使用壽命。

目前我公司已成功地建成了2萬t/a偏硅酸鈉生產線一條，并實現了穩定經濟運行。通過對上述常規五水偏硅酸鈉生產方法中相關工藝設備的改進，極大地降低了能源消耗，提高了生產效率和設備壽命，實現了良好的經濟效益。

參考文獻

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作者簡介：唐荷（1981.12- ），本科，廣西人，柳州東風化工股份有限公司，從事工作：負責公司研發、技術、質量、信息化、新項目管理工作。