我國低鹽重質純堿生產工藝創新方法研究

李山嶺　吳巴特爾　李守剛

摘 要：純堿產品作為我國化工工業的重要原料，其生產工藝也處于不斷創新與改進中。目前，國內部分大型純堿生產企業持續開展低鹽重質純堿工藝的研究與中試，并取得了良好的效果。本文在總結我國低鹽重質純堿生產基本情況的基礎上，著重分析了國內大型企業低鹽重質純堿生產工藝創新的主要方法，最后對低鹽重質純堿生產工藝創新前景進行了總結和展望。

關鍵詞：低鹽重質純堿;生產工藝;創新

中圖分類號：TQ114.16 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）20-0139-03

Research on Innovation Method of Production Technology of Low

Salt and Heavy Soda Ash in China

LI Shanling WU Bateer LI Shougang

（Henan Zhongyuan Chemical Co.， Ltd.， Nanyang Henan 473000）

Abstract： As an important raw material for China's chemical industry， soda ash products are also in the process of continuous innovation and improvement. At present， some large-scale soda ash producers in China continue to carry out research and pilot tests on low-salt heavy soda ash， and have achieved good results. On the basis of summarizing the basic situation of low-salt heavy soda ash production in China， this paper focused on the main methods of low-salt heavy-soda soda production process innovation in domestic large-scale enterprises， and finally summarized and prospected the low-salt heavy-soda soda production process innovation prospects.

Keywords： low salt and heavy soda ash;production process;innovation

純堿產品是我國化工工業的重要原料，人們也不斷創新與改進其生產工藝[1，2]。目前，國內部分大型純堿生產企業不斷深入開展低鹽重質純堿工藝的研究與中試，并取得了良好的效果。結合國內純堿工業發展現狀來看，這些優化創新的工藝很值得進行深度研究和推廣，這也是本文研究的主要目的。

1 我國低鹽重質純堿生產概況

純堿產品歷來都是國際化工產業的重要原料，美國、德國等發達國家對這種產品的需求量達到純堿產品總需求量的80%。純堿的結晶顆粒比較大，只含有較低數量的氯化物等，主要用來生產和制造高檔鏡片、玻璃、顯像管玻殼。如今，純堿工業將產品的重質化、低鹽化當作主要發展方向，研發前景非?？捎^。它的主要性能主要體現在三個方面：可以預防玻璃窯爐中耐火材料的腐蝕作用，延伸其使用壽命;可以提升換熱器的工作效率，削減燃料消耗，使得廢氣污染在一定范圍內降低;可以增強玻璃窯爐內物料的自由流動和熔化，提高玻璃制品的透明度和強度[3-5]。

隨著國內外高檔玻璃需求的增加，低鹽重質純堿的市場需求量也日益擴大，主要市場空間聚焦于發展中國家，今后年均增速會超過8%。俄羅斯、印度、中國等多個國家，其低鹽重質純堿的產量增速較高。它們的產品在歐洲、亞洲會面臨日益激烈的競爭，高性價比的低鹽重質純堿產品具有更大優勢。國內生產低鹽重質純堿的企業逐步從中部地區轉移到西部地區，區域市場需求的變化會愈加顯著。該項目產品無需昂貴的原料成本、耗能成本比較少、產品質量好，在今后的市場競爭中擁有顯著優勢。

2 國內大型企業低鹽重質純堿生產工藝創新的主要方法

2.1 液相水合法

昆侖堿業股份有限公司為了更好地滿足國內外光學儀器、浮法玻璃顯象管等制造商以及冶金工業企業的需求，生產制造更高質量的純堿產品，從天津堿廠引進了液相水合法重灰工藝以及制堿專用的相關結晶器。該公司采取這項技術設備后，生產出的低鹽重質純堿產品指標值中，篩余物、粒度、重灰鹽分都符合國家標準，重灰鹽分≤0.3%，粒度≥等于75%，篩余物≤2.0%。該公司從天津堿廠引進了相應的專利技術，密切聯系高原地區的具體生產制造狀況，優化和改進了相應的生產技術和設備裝置，通過大量的實踐活動，制造出高質量的低鹽重質純堿產品。

從該企業當前的生產情況來看，這個技術創新項目業已有效地解決了低鹽重質純堿產品質量波動的現象，生產裝置穩定運行，節能降耗的相關目標得以實現，而且還在不斷優化之中。生產出的低鹽重質純堿產品，其性能都達到下列標準：堆積密度達到1.0g/mL，高于國家標準要求的堆積密度0.85g/mL;產品中鹽分（氯化鈉）的含量低于0.3%，符合國家標準的相關要求。從這項技術來看，它生產出了品質優良的低鹽重質純堿產品，為產品營銷提供了非常可觀的市場前景，能夠為企業創造豐厚的利潤。同時，這種方法也是高原地區制造低鹽分重質純堿的一種理想技術，學術研究價值較大，經濟效益頗為長遠。

2.2 鹵水聯合法

該工藝最早由天津渤天化工有限公司提出。其工藝的原理主要是：首先借助鹵水吸氨碳化，獲得重堿，分離重堿之后得到相應的母液，以羥基氯化鎂或氧化鎂蒸氨，然后蒸發濃縮氯化鎂溶液，獲得固體化合物NaCl。氯化鎂在分離鹽后進行分解，獲得了氧化鎂、氯化氫或羥基氯化鎂，可以循環使用后者。對分離獲得的重堿實施必要的濕分解，蒸出的氨以及CO2循環到后續的碳化步驟，濕分解后獲得的漿液，以液體燒堿對濕分解后留存的碳酸氫鈉進行調整，獲得了碳酸鈉晶漿，然后進行蒸發，獲得了Na2CO3·H2O結晶，再進行干燥并結晶，從而獲得了低鹽重質純堿。

從工藝流程的角度來看，該企業生產低鹽重質純堿主要包括六大步驟。一是鹽水精制，它能夠除掉鹵水精制中的雜質，與氨堿法相似。二是鹵水吸氨碳化，其操作流程類似于氨堿法或聯堿法。三是重堿分離，使用低鹽堿離心機分離技術，以削減含水量和鹽分。四是重堿濕分解，在重堿分解率達到75%的情況下，快速操作，無需較高能耗，整體來看不存在技術難點。濕法采取低壓蒸汽，與重堿煅燒的干法分解運用燃料或高壓蒸汽相比，能耗較低。

五是調和濕分解液。人們可以借助隔膜液堿，對濕分解留下的碳酸氫鈉進行調整，使其成為碳酸鈉。事實上，這相當于采取燒堿碳化法來生產純堿。燒堿碳化法不但可以將二氧化碳當作碳化劑，而且可以運用碳酸氫鈉。重堿在帶攪拌的混合結晶器中和氫氧化鈉液體發生反應，具體反應為：

[NaHCO3++NaOH=Na2CO3+H2O]? ? ? （1）

假如結晶器內的NaOH含量小于1%，NaHCO3含量低于2%，在35℃以下對母液進行分類，人們能夠獲得質量較高的一水堿，一水堿洗滌、脫水和煅燒后，可以得到低鹽重質純堿，其NaCl含量達到0.1%。利用二氧化碳，對分離一水堿后的母液進行碳化，其間可以析出NaHCO3，人們可以用其生產小蘇打產品，或是將其再次送入混合結晶器中用作燒堿碳化劑。關于分離NaHCO3后獲得的母液，人們可以利用二氧化碳對其進行碳化，或者用其制作重堿濕分解液。

六是一水法。采取一水法，通過必要的干燥、蒸發、結晶工藝，生產出高質量的低鹽重質純堿產品。

2.3 離心分離法

目前，國內大部分純堿生產企業主要采取固相水合法來制造低鹽重質純堿。該方法有兩種工藝路線：一是削減純堿鹽分，以低鹽純堿制造低鹽重質純堿;二是削減一水堿中的鹽分，以獲得低鹽重質純堿。二者的共同之處在于生產加工期間都使用離心機來削減鹽分，但是實際運行的具體要求和終極結果不完全相同：第一種技術路線中的重堿濾液沒有結疤現象，但是在第二種技術路線中，當一水堿中的水分接近飽和或處于飽和狀態時，分離期間可能會結疤，進而影響管理和生產。同時，與第二種技術路線相比，第一種技術路線往往需要更消耗多的能源。由此可見，這兩種方法各有利弊，國內生產企業往往會結合產量和目標質量等實際情況來選擇技術路線。

2.4 天然堿純化法

當前，全球范圍內發現天然堿礦的僅有美國、中國、土耳其、肯尼亞等少數幾個國家，其中以美國的綠河天然堿礦最有名。我國天然堿資源比較豐富，在亞洲產區占有重要位置，而且分布相對集中，主要位于河南桐柏、西藏及內蒙古鹽堿帶。天然堿加工技術，主要指天然堿液制備技術以及純堿、燒堿、小蘇打、芒硝堿和泡花堿等幾種主要產品的加工工藝。經過長期的經驗積累和移植吸收相關先進技術，當代中國的天然堿加工技術已經提高到一個嶄新的水平，徹底淘汰了原始落后的加工工藝，初步形成了日臻完善的具有特色的現代加工技術體系，可以生產出達到國家標準甚至國際先進標準的產品，為滿足國民經濟發展需要和人民群眾日益增長的物質文化需求做出了積極貢獻。

河南中源化學股份有限公司共有天然堿制純堿裝置3套，其中二期裝置利用得天獨厚的天然堿資源，使用濕分解一步法生產工藝，將液相中的碳酸氫鈉轉化為碳酸鈉，再經蒸發結晶和一水碳酸鈉的脫結晶水，得到重質純堿產品。物料與蒸汽流向采用錯流工藝，以兩級濕分解塔來調整清鹵中NaHCO3的含量，使溶液中的NaHCO3分解率達到80%左右。清鹵中的含鹽影響成品重質純堿含鹽，如果母液中的含鹽量較高，可通過母液外排至蘇打裝置生產蘇打產品或者通過螺旋刮刀卸料離心機洗鹽，使重質純堿含鹽量低于0.3%。

3 結論

我國低鹽重質純堿工藝創新的路徑十分廣泛，并在生產實踐中取得了良好的效果。為了促進低鹽重質純堿產業的發展與進步，國內大型純堿生產企業應該秉持創新發展的精神，進一步開拓研究思路，從設備創新、工藝優化以及高技術手段組合等多個角度入手，加快研發與中試的進程，努力實現自身生產效能與經濟效益的同步提升。

參考文獻：

[1]朱愛民.純堿生產分離技術的探討[J].鹽業與化工，2014（5）：11-14.

[2]卞洋，孫路路.純堿產品質量在生產過程中的管控[J].純堿工業，2018（1）：40-43.

[3]連仲賓.降低重質純堿產品鐵含量初探[J].純堿工業，2009（4）：8-10.

[4]李鶴廷，許平.淺論液相水合法生產重質純堿的質量控制[J].純堿工業，2015（3）：38-42.

[5]丁超然，焦旺盛，黃建華.200kt/a低鹽重質純堿裝置技術改進[J].化學工業與工程技術，2001（5）：39-42.