純堿生產過程中的產品質量控制措施

(河南中源化學股份有限公司，河南 南陽 473000)

碳酸鈉的化學式是Na2CO3，通常情況下稱之為純堿，它是一種基礎的化工原料，隨著我國工業化的不斷進步，對純堿產量和質量也提出來更高的要求。在現代純堿工業中,重點采取氨堿法、聯堿法、天然堿法等多種制堿方法，生產工藝復雜，介質腐蝕性強，會在較大程度上影響純堿產品的質量。因此應該采取有效措施，穩步調整和優化相關工藝的技術參數，消除不良因素的影響，逐步實現工藝流程的創新與成熟運用。

1 純堿生產運行效能提升策略

1.1 有效挖掘生產裝置潛能

為了切實提升純堿生產工藝的運行效果，企業要注重保障純堿生產裝置負荷達到穩定運行的態勢，多途徑減少各種能耗與物耗，強化對生產瓶頸實施必要的技改，并科學地配置生產工藝和設備，從而挖掘先進技術與工藝的最大優勢，提升裝置的生產潛能，進而提升純堿產品的質量。此外純堿生產企業還應采取先進性的控制系統，能夠增強裝置操作過程中的可靠性，提升其抗干擾的性能，進而達到“卡邊”操作的目的。這樣以來，不但有利于削減動力、原料的消耗，減少生產成本，也能夠降低由于市場沖擊給企業造成的諸多不利影響。河南中源化學股份有限公司純堿一期裝置原蒸發工序末效洗罐時啟用備用效運行，末效洗罐結束后繼續備用，目前運行模式是備用效洗罐結束后投入運行，蒸發工序多一效運行，多效運行增強設備的利用率，能有效降低能耗，更好地挖掘了生產裝置潛能。

1.2 科學配置備用設備

科學地配置部分生產環節的備用設備，可以有效的保障生產的連續性。為了保障生產安全運行，預防由于局部設備故障導致系統停車的風險，可以考慮在若干關鍵部位配置優質設備和備用設備。河南中源化學股份有限公司純堿一期裝置原有過濾分離工序只有一套轉鼓過濾機，隨著水平真空帶濾機普及，現在也投運一套水平真空帶濾機，就可以有效地保障生產活動的連續運作，當檢修設備時可切換操作，切實增強設備使用效率，增強生產運行的連續性和穩定性，在一定程度上削減其停車的動力消耗，水平真空帶濾機的投運中半成品含鹽的控制也得到了加強。與此同時，還應當實現備用設備與現用設備的同步維護與保養，以保障備用設備可實時投入使用。

1.3 加強設備升級改造，控制雜質含量

以天然堿生產為例，在天然堿加工過程中由于NaHCO3的分解造成蒸發器鐵腐蝕且產品中鐵含量甚至超過0.0036%，長期運行嚴重腐蝕蒸發器本體，導致泄漏時有發生，一旦發生大面積泄漏必須停車處理，而停車處理造成生產的不連續，同時再次啟車對蒸發結晶工序造成較大的調整壓力以及雜質去除程序物料的浪費。經過蒸發器設備升級改造，對蒸發器器壁采用不銹鋼材料附著襯里，改善了純堿產品的鐵含量，減少了補漏的工作量，蒸發器的安全運行有了顯著提升。

2 純堿生產工藝優化策略

2.1 積極探索過濾技術的實際應用

純堿生產中最重要的過程是純堿結晶，影響物質結晶質量的因素中很重要的一項就是雜質，對雜質的預處理可以減少后期母液中雜質的累積，有利于蒸發結晶的單元操作。

河南中源化學股份有限公司在國內純堿生產行業中率先運用布袋過濾技術，使用15 μm布袋過濾器對原鹵進行過濾，對原鹵中的有機雜質進行過濾，也通過工藝改造在原鹵蒸發流程中對中間物料進行過濾。如今河南中源化學股份有限公司日產約3萬m3精制鹵水制堿項目已經正式投運，9套布袋過濾器實現了滿負荷生產，每小時精制約1 300 m3鹵水，通過過濾雜質有效地改善了原鹵質量，促進了純堿結晶顆粒的增長和顆粒直徑的均勻分布，蒸發結晶裝置生產能力也有了明顯的提高，在一定程度上延長了制堿關鍵設施和儀器的運行周期，穩步增加了純堿質量。雖然此種工藝也存在布袋消耗成本、材質質量要求較高等問題，但仍不失為一項有益的探索和實踐，對于整體行業工藝優化升級具有積極意義。

2.2 強化產品白度控制

純堿產品中的諸多雜質都會影響其白度。在液相水合法制作純堿產品的過程中,原料輕質純堿與生產環節產生的各類雜質,均會降低純堿的白度。因此應該采取有效措施，如提升輕質純堿產品的質量,削減它的雜質含量。另外立足于生產環節,削減生產環節的腐蝕現象，避免在生產系統中帶入雜質,或是采取新型生產工藝,讓雜質和母液共同排出,切實增加純堿的質量。在天然堿制純堿過程中，由于資源特性，需在進入生產加工裝置前進行原鹵精制，消除雜質對產品質量的影響。

產品粒度分布也會對純堿白度造成影響。物料白度通常以氧化鎂作為參照對比反射率，物料粒度分布、顆粒直徑都將影響光的反射,從而對物料的外觀白度產生影響。相關研究結果證實, 篩余物顆粒粒徑大于180 μm的部分在重質純堿的比例達75%或更多時,平均顆粒直徑都非常大,就已高于較高白度的范疇了。所以,應該從粒度分布層面采用相關工藝，既能達到粒度要求和密度要求，又能增加純堿白度。有些企業為了增加純堿的白度在生產環節中加入了適度比例的小顆粒產品,促進了藍色光的反射,增加物料的白度，這種做法對于解決產品的白度也起到一定的輔助作用。

2.3 控制純堿產品粒度

以生產重質純堿產品為例。輕質純堿重化后，它的外在質量會出現相應的變化，不但會增加它的堆積密度，而且會增加純堿的平均顆粒直徑。國標標準GB210.1-2004清楚地界定了重質純堿的粒徑與堆積密度，尤其是將粒徑劃分成了2類4個標準，篩余物粒徑≥180 μm的達到了60%～75%，篩余物粒徑≥1.18 μm的比例不超過2%。為了獲得顆粒合格的純堿產品，只有生產出高質量的一水堿(Na2CO3·H2O)，才能加工成高品質的重質純堿。不少因素都會影響一水堿的結晶過程，比如晶漿濃度、攪拌條件、結晶溫度、物料停留于水合器中的時間等。

河南中源化學股份有限公司一期裝置采用液相水合法生產優質重質純堿產品，其將粉狀固體輕質純堿在水合罐體與純堿母液中的水在水合罐發生反應，經過特殊設計的循環攪拌。初始水合罐φ3200×5000，V=8.5 m3，F=18 m2，經過技改后水合罐φ3600×7000，V=32 m3，F=28 m2，在技改水合罐的同時也對離心機進行了產能升級。原有三級活塞推料離心機HS1000-NA4，更換為H1000螺旋刮刀卸料離心機，一水堿含水率的下降和結晶粒度的提升對煅燒爐的生產能力有很大提高。重灰煅燒爐φ2500×27000，原設計能力450 t/d，目前已經突破780 t/d，超過設計能力73%，噸堿干燥耗汽也有明顯降低，平均低至0.38 t/t堿。

通過這次技改不僅增加了重灰的產量，由于水合罐的加高加大，生成的一水堿在水合罐也有了較長的停留時間，由料漿泵輸送至稠厚器經過稠厚后，經離心機分離，進煅燒爐干燥，足夠的反應時間生成顆粒狀水合物(Na2CO3·H2O)，加入的工藝水補充母液量是生產運行中需要嚴格控制的重要指標，同時根據母液鹽分(NaCl)的累積情況進行母液外排來控制一水堿含鹽量。工藝水溫度、工藝水量、母液濃度是液相水合法生產重質純堿時，控制產品粒度的主要條件，在工業生產過程中，有時因操作上的失誤或因原料本身的問題，產品中的疤塊和細粉往往會超標，因此在產品進行包裝之前應增加篩分或風選工序，使成品中粒徑大于1.18 μm的產物小于2%，小于180 μm的產物不超過25%～40%，保證產品粒度合格，提升純堿產品質量。

3 結 語

在采取相關化工工藝生產和加工純堿的過程中，很多因素都會影響純堿產品的質量。因此應該立足于純堿生產的相關工藝與設備，持續地升級、改進和完善，開發和引進更多的新材料、新技術，對影響純堿質量的因素進行控制和調解，切實提升純堿產品的質量。