淺析電石渣在氨堿法純堿生產中的循環利用

莫旭功,楊銀新

(青海鹽湖鎂業有限公司純堿廠, 青海格爾木 816000)

淺析電石渣在氨堿法純堿生產中的循環利用

莫旭功,楊銀新

(青海鹽湖鎂業有限公司純堿廠, 青海格爾木 816000)

青海鹽湖鎂業有限公司充分利用本地資源，建成集生態、環保、節能、減排為一體的循環經濟產業鏈，處于物料循環利用尾端的純堿廠，利用各分廠的產品及廢物變廢為寶生產純堿。介紹了在試生產階段整個物料循環未建起來的情況下，電石法PVC廠的電石渣在純堿廠的局部循環利用，改變了石灰窯以石灰定產的限制，即增加了純堿產量，又為后續整個物料的循環利用奠定的一定的基礎。

純堿生產；電石渣；石灰窯；產量；循環利用

1 背景簡介

青海鹽湖鎂業有限公司充分利用本地資源氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀等，建成集生態、環保、節能、減排為一體的循環經濟產業鏈，純堿項目是金屬鎂一體化項目循環經濟產業鏈之一，設計產能為100萬t/a純堿，采用氨堿法生產。其余項目分別為：10萬t/a金屬鎂、100萬t/a煤制甲醇、100萬t/a DMTO烯烴分離、16萬t/a聚丙烯、50萬t/a電石法PVC、30萬t/a乙烯法PVC、30萬t/a鉀堿、400萬t/a選煤、240萬t/a焦炭、80萬t/a電石、配套320 MW的供熱中心及公輔工程。各項目建成后改名為各分廠。純堿分廠各物料的使用處在物料循環的尾端，其中焦炭和液氨由焦化廠提供，純堿廠內自建兩座石灰窯，其余二氧化碳和生石灰大部分由電石廠提供，電石廠為五座氣燒石灰窯，生產電石使用生石灰，窯氣供給純堿廠，因窯氣濃度僅22%～28%，故使用甲醇廠高濃度CO2氣(≥97%)作為補充參混使用，電石法PVC廠的電石渣(含氫氧化鈣25%左右)作為純堿分廠蒸氨使用，各等級蒸汽及公用物料由動力廠及綜合廠提供，蒸氨廢液排放至10 km外的鹽田渣場。

2 純堿廠生產現狀簡介

2.1 制約純堿生產的因素

純堿分廠自2014年9月開車成功后在內部兩座石灰窯的支撐下連續生產，截止目前，因建設的不同時等諸多因素的制約，如電石廠五座氣燒石灰窯還未進入試生產階段，甲醇廠間斷性試車，產生的變換廢氣因其中一氧化碳含量不穩定，還未能供給純堿廠，僅焦炭及液氨由焦化廠提供，電石法PVC目前生產負荷約30%，供給純堿電石渣。因此純堿產能依然受兩座石灰窯產能的制約。提高純堿產量依然要從石灰窯著手。

2.2 純堿廠石灰窯技術性能

石灰窯形式 混燒式機械立窯

石灰窯內徑 φ5300

石灰窯有效高度 24 500 mm

石灰窯有效容積 540 m3

石灰石粒度 50～120 mm

焦炭粒度 25～50 mm

煅燒溫度 1 100～1 250 ℃

停留時間 22～24 h

石灰產量 ～432 t/d(18 t/h)

最大石灰產量 460 t/d

表1 石灰窯產氣量及產灰量與純堿產能參數表

由表1可知：僅兩座石灰窯而言，純堿產量由石灰的產量決定，僅僅能達到設計全負荷的30.88%。相當于有部分窯氣需浪費，而如果供給電石渣，可補足不夠的石灰量，從而純堿產量可轉變為由窯氣的量決定。從而可以達到設計全負荷的43.65%。

2.3 純堿分廠生產現狀

電石渣由電石法PVC輸送至純堿后分兩路，一路進入化灰機，另一路排放至蒸氨廢液總管，純堿消耗不了及電石渣固含量波動較大時排入該管線。經過一段時間的生產磨合后，電石法PVC分廠可以將電石渣的固含量即Ca(OH)2穩定在20%左右并且穩定的供給純堿廠。下面以2017年3月份下半月的生產數據(見表2)為依據進行分析。

表2 2017年3月下半月純堿產量及部分原料消耗分析數據表

備注：以上分析數據為日平均。

根據供貨分析單，外供石灰石碳酸鈣含量為平均97%，碳酸鎂含量平均為0.3%，鹽酸不溶物含量平均為0.8%。

焦化廠所供焦炭分析結果為(均為日平均值)：固定碳：84.2%，揮發分：1.2%，灰分：13.2% ，水分：1.4%。

2.4 根據目前生產負荷進行物料平衡的簡略計算[1]

以日消耗石灰石及焦炭量為基準，未燃燒的焦炭量及燃燒生成的一氧化碳忽略不計。

生成的總的CO2量=569.36+334.67=904.03 t/d=460 234 Nm3/d

粗石灰生成量=石灰石量-碳酸鹽分解生成的CO2量+焦炭灰分=1 438-569.36+108.4×13.2%=882.95 t/d

2.5 與純堿產量有關的討論

1)按照設計每噸純堿約消耗粗生石灰0.93 t，則882.95 t生石灰可生產純堿949.4 t，由表2可知，平均每天生產純堿1 278 t，則由電石法PVC廠提供的電石廢渣目前可使純堿每天平均增產328.6 t,消耗粗生石灰(CaO≥88%)為294.1 t。

2)電石法PVC廠目前生產負荷30%，即產PVC樹脂約450 t/d。目前所使用電石發氣量≥285 L/kg，故生產一噸PVC樹脂約產干基電石渣1.8 t[2]，則日產干基電石渣810 t，換算為生石灰(CaO≥88%)為810×56/74÷88%=696 t，而純堿消耗294.1 t/d，利用率為42%，可見目前電石廢渣富余，有一部分需外排。

3)按照理論每噸純堿需CO2氣210 Nm3，實際上每制造一噸商品純堿需補充CO2氣300～350 Nm3，實際補充氣量因操作管理水平、CO2氣濃度、生產流程與生產規模大小而異[1]，在此假設按照每噸純堿需CO2氣350 Nm3計算，則日產460 234 Nm3CO2氣可生產純堿1 315 t/d，與實際平均日產純堿1 278 t對比可知，因電石渣目前充足，如利用好二氧化碳，還可提高純堿日產量。

3 幾點建議

1)因電石渣的富余，純堿廠可以適當調整蒸氨廢液中過剩灰的指標，從而可以一定程度上降低氨耗。

2)由表2可以看出，CO及O2氣濃度偏高，CO2氣濃度偏低，由此可知石灰窯窯況并未達到最佳，純堿產量日產最高達到過1 365 t，說明后續工序對CO2的利用率不穩定，如調整好石灰窯的窯況，并穩定后續工序對CO2的利用率，將可以達到甚至超過以CO2氣量定產的設計產量。

4 結 論

金屬鎂一體化項目在整個生產物料循環未起來的情況下，電石法PVC廠電石渣的循環利用，即可以使純堿廠在兩座石灰窯的情況下，一定程度上提高純堿產量，又可以為以后的整個物料循環利用打下一定的基礎。

電石法PVC廠電石渣的利用，可以打破石灰窯限制純堿產量的瓶頸，由石灰量定產轉變為由CO2氣量來定產，理論上可提高12.77%的純堿產能。

[1] 王楚. 純堿生產工藝與設備計算[M].北京:化學工業出版社，1995

[2] 顏才南. 聚氯乙烯生產與操作[M].北京:化學工業出版社，2004

X781.2

B

1005-8370(2017)04-28-03

2017-04-11

莫旭功(1987—)，男， 2010年7月畢業于青海大學，化學工程與工藝專業，工學學士學位，助理工程師，現任青海鹽湖鎂業有限公司生產總調調度員。