氰化鈉片劑冷卻系統分析

白罡祖(蘭州金利化工毛紡有限公司，甘肅 蘭州 730060)

1 氰化鈉工藝概述

1.1 氰化鈉液體流程簡述

文章所述氰化鈉生產工藝為丙烯腈副產品法。原料為來自丙烯腈車間的99.6%氰化氫和來自酸堿站的30%離子膜液堿。通過PLC控制系統自動跟蹤氰化氫流量，調節離子膜堿量配比，在反應器中進行酸堿中和反應，生成氰化鈉溶液，在負壓條件下對氰化鈉溶液進行蒸發濃縮，濃縮后將氰化鈉溶液在常壓下緩慢攪拌，在一定時間內，緩慢富集生成氰化鈉晶粒，結晶濃度達到50%～70%時，再通過漿料泵輸送轉移至連續推進式離心機內進行分離，產出含水量約9%的氰化鈉粉料，形成初步的固態氰化鈉產品。

1.2 氰化鈉干燥流程簡述

干燥工序采用熱空氣干燥法。將含水量約9%的氰化鈉粉料，通過自身重力垂直落入螺旋輸送機錐形料斗，在螺旋輸送機的推動下，均勻進入干燥器底部傘形反射屏。在高速旋轉攪拌漿和旋渦氣流的作用下，氰化鈉粉料受到撞擊、摩擦及剪切力的作用，被充分打散，與鼓風機送來的約280 ℃的熱空氣充分接觸、受熱后氰化鈉粉料被瞬間干燥，干燥后的氰化鈉粉料含水約1%。干燥后的氰化鈉粉料和熱風一起，在引風機的吸引下，經干燥器頂部出口，通過密閉管路進入兩級旋風分離器。

分離器中氰化鈉粉料在風的作用下產生旋轉運動，將大顆粒粉料甩向一級旋風分離器內壁，通過內壁向下的氣流將已分離的氰化鈉粉料帶到分離器出口。經過一級旋風分離器將大顆粒粉料進行沉降收集，氰化鈉小顆粒再經過二級旋風分離擴張器進行二次沉降收集，兩次沉降的氰化鈉粉料，經關風器在密閉管中通過物料的重力跌落至成型機強制給料螺旋。經兩級旋風分離器未能沉降的少量氰化鈉粉料，由引風機送往洗滌塔水洗和堿洗塔脫氰處理后，進行達標排放[1]。

1.3 氰化鈉成型、包裝流程簡述

進入成型機強制給料螺旋的氰化鈉粉料溫度約150 ℃，利用氰化鈉的熱塑性，在強制給料螺旋預壓下，氰化鈉粉料均勻地進入干法擠壓造粒機對輥擠壓，由加壓油站對成型機一側壓輥進行加壓至0.7 MPa，使氰化鈉粉料產生塑性變形，氰化鈉粉料被擠壓成橢圓枕型狀，完成氰化鈉的制片，每片約14 g。再通過旋轉式篩分機篩除粉料，篩除的粉料利用料斗立式提升機再次送往強制給料螺旋進行制片。篩除粉料的氰化鈉片劑下落至包裝秤進行稱重計量，包裝在鋼桶或木箱中，完成生產流程。此時，鋼桶和木箱內的氰化鈉片劑溫度約100 ℃[2]。

2 氰化鈉片劑冷卻系統

2.1 冷卻系統技改前現狀分析

目前國內生產氰化鈉的企業分布在安徽安慶、河北、重慶，山西晉城等地，生產技術方面各企業都采取技術保密措施，氰化鈉片劑冷卻方面沒有技術資料可以參考。據了解，有的企業采取錐形料倉抽風冷卻的方式，此冷卻方式雖然比自然降溫冷卻時間短，但是需要一次投入多個冷卻倉和配套的抽風設施。這種冷卻方式在冷卻過程中，倉壁容易形成凝液，冷卻效果十分不理想，并且環保設施投入大，不利于連續生產。因此，這種錐形料倉抽風冷卻方式不適合公司生產裝置人員配置和現場設備布置。

2.2 氰化鈉片劑冷卻分析

根據熱量傳遞過程規律，熱量由高溫物體向低溫物體轉移形成穩定的熱量，溫差則是熱量傳遞進行的必要條件，只有溫差存在時，才能產生片劑內熱量的快速傳遞。原氰化鈉片劑靜置自然冷卻中，在包裝鋼桶或木箱內的氰化鈉片劑上部分由于和空氣直接接觸冷卻時間較快，中部和下部又要通過層層向上熱傳遞來進行散熱，冷卻到室溫所需的時間達到24 h甚至更長。為解決該問題，本文通過資料查找、借鑒相關產品冷卻方式的方法，經實際測算和可行性分析，參考加工飼料干燥器的工作原理，結合氰化鈉物料特性，確定改進氰化鈉片劑冷卻的技術方式。

2.3 氰化鈉片劑冷卻方式

改進自然冷卻為強制風冷，即采用和室溫一樣的強制送風對氰化鈉片劑進行冷卻，將100 ℃左右的氰化鈉片劑，經強制風冷卻至40 ℃左右，以解決產品擠壓成型后溫度高、內襯袋熱塑變形、操作人員易灼傷的問題。結合氰化鈉裝置生產工藝流程和現場設備布置情況，經技術小組討論分析，在固體工藝流程旋轉式篩分機和計量包裝秤之間，增加一套冷卻設備和旋風收集設施，實現連續生產。冷卻設備包括主設備冷卻器、鼓風機、一級旋風分離器、二級旋風分離器、引風機及物料和風密閉管道。在冷卻過程中，冷卻器將氰化鈉片劑均勻布置在內部孔板上與強制送來的冷卻風進行熱交換；鼓風機用于給冷卻器提供強制冷風；一、二級旋風分離器用于收集、沉降冷卻風中的微小氰化鈉顆粒物；引風機給一、二級旋風分離器提供輸送引力，帶出冷卻器內的潮氣和熱量。

2.4 主設備冷卻器概述

確定冷卻器為圓柱形主體結構，頂部為錐形結構有利于粉塵、潮氣和熱量的收集排出。冷卻器內設三層環狀孔板組成主機體，兩臺同步振動電機交叉布置在主機體下部，主機體上部錐形一側設有進料口，頂部中心的出風口，出料口和進風口分別位于主機體側下方，主機體用彈簧支撐于機架上。安裝在主機體下方的兩臺振動電機同步反向旋轉，使主機體產生垂直振動與扭振，從而使進入冷卻器的氰化鈉片劑，沿水平環狀孔板自上而下連續跳躍向前運動，與鼓風機送來的由下至上層層穿過孔板的冷風充分接觸進行換熱，帶出氰化鈉片劑熱量，使氰化鈉片劑由100 ℃左右冷卻至40 ℃左右。

2.5 氰化鈉片劑冷卻原理

氰化鈉片劑冷卻器在振動的作用下，均勻進行自上而下跳躍運動，同時，鼓風機送來的冷卻風自下而上穿過氰化鈉片劑物料層由錐形口排出，冷卻風和氰化鈉片劑充分接觸進行熱量傳遞，實現對氰化鈉片劑的降溫。降溫后氰化鈉片劑溫度約40 ℃，通過密閉管路跌落至計量包裝秤進行計量包裝。熱交換后的含氰化鈉粉料氣體，在引風機的作用下，進入兩級旋風分離器進行粉料分離、沉降，由螺旋輸送機送往成型機強制給料螺旋，與來自干燥器約150 ℃熱氰化鈉粉料充分混合后繼續制片。由引風機從一、二級旋風分離器吸出的含有微量氰化鈉顆粒物的氣體，送往粉塵洗滌塔進行水洗，再進入堿洗塔進行脫氰處理。

2.6 冷卻系統尾氣處理

氰化鈉片劑冷卻系統含粉塵尾氣處理。由引風機送來的攜帶微量氰化鈉粉塵的氣體，在現有設備粉塵洗滌塔中經過塔內填料均勻布置，噴淋液將尾氣中的少量氰化鈉粉塵進行洗滌去除，含氰化氫的尾氣再經過堿洗塔二次洗滌進行脫氰處理，達到國家排放標準后，通過排氣筒進行有組織的排放。

3 片劑冷卻系統投入前后對比分析

3.1 冷卻系統投入前后溫度對比

對冷卻系統投用前后，包裝鋼桶或木箱內的氰化鈉片劑進行隨機抽取測溫統計。

如表1所示，冷卻系統投入使用后，包裝鋼桶或木箱內的氰化鈉片劑溫度比投用前降低了約60 ℃。從包裝內襯袋環節來看，沒有出現包裝鋼桶或木箱內襯袋熱塑損壞的現象，更大程度地提高防止氰化鈉溢出的第一道安全防線的標準。冷卻系統投用后，崗位人員操作便利，極大降低了人員灼傷的風險，減少氰化鈉片劑的吸潮結塊，提高產品外觀質量的同時滿足了客戶的使用需求。

表1 冷卻系統投用前后氰化鈉片劑溫度對比數據

3.2 冷卻系統投用前后成品質量對比

對冷卻系統投用前后，包裝鋼桶內氰化鈉片劑粉料進行隨機抽取，篩分后對氰化鈉粉料進行稱重統計。

如表2所示的對比，冷卻系統投入使用后，每50 kg氰化鈉片劑成品含粉量由原來1.5 kg左右，下降至0.8 kg左右。出現該現象的原因是：一方面氰化鈉片劑在冷卻過程中，冷卻風帶走了部分氰化鈉片劑中的粉料；另一方面氰化鈉在熱塑制片沒有冷卻設施時，片劑的強度較弱，在輸送過程中容易相互碰撞，產生碎片和粉料。氰化鈉片劑經過冷卻后，產品片劑強度增加，產生的碎片和粉料相對減少。

表2 冷卻系統投用前后成品粉料對比數據

氰化鈉片劑冷卻系統在降溫的同時，也起到了降低成品含粉量的作用。綜合這兩項作用，冷卻系統提高了氰化鈉片劑成品質量。

4 冷卻系統調節方式分析

投入25 萬余元技改的氰化鈉片劑冷卻系統的振動式水平圓冷卻器調節方式如下。

(1)冷卻器振幅的調節。可以調節主機體下方的兩臺振動電機的振幅大小，改變垂直振動與扭振力，使進入冷卻器孔板上的氰化鈉片劑在振幅的作用下，改變片劑的位置、跳躍速度，以此來調節冷風和氰化鈉片劑的接觸時間，來實現對冷卻器出口氰化鈉片劑溫度的控制。

(2)冷卻器風量的調節。可以調節鼓風機和引風機的轉速，以此來改變冷卻器內冷卻風量的大小。在冷卻器振幅一定的情況下，通過調整鼓風機和引風機的轉速，適當加大冷卻風量，冷卻器內的氰化鈉片劑熱量能夠快速逸出，加快氰化鈉片劑的冷卻速率。

5 冷卻系統操作注意事項

(1)在操作過程中可通過變頻器的調節，來控制引風機和鼓風機的轉速，達到工藝要求的冷卻風量，使其在冷卻器內部形成微負壓的狀態。

(2)在冷卻過程中，氰化鈉粉料易粘附在冷卻器內孔板上，容易造成孔板氣孔堵塞，影響冷卻效果。為避免影響冷卻效果，需在每班生產結束后，將片劑冷卻系統的引風機、鼓風機和冷卻器空負荷運行10～15 min，通過振動清理孔板上的粘附物料。根據生產負荷，在連續生產運行30 天后，將冷卻器內三層孔板用清水進行一次清洗，以達到理想冷卻效果。

(3)粉塵洗滌塔洗滌尾氣過程中，當洗滌塔中洗滌水的氰化鈉含量達到1%時，將洗滌液體排放至裝置事故槽。如洗滌水中氰化鈉含量超過1%，會直接影響洗滌塔尾氣中氰化鈉粉塵的洗滌效果。

6 結語

本文所述氰化鈉片劑冷卻系統，首先參考了畜牧行業飼料干燥機的工作原理，其次參考了旋風分離的除塵、降塵原理。將干燥器的干燥熱風變為冷卻風用于氰化鈉片劑進行冷卻，選用分離器用于沉降冷卻風中攜帶的氰化鈉粉塵，實現氰化鈉片劑的冷卻。新上氰化鈉片劑冷卻系統運行后，經跟蹤統計未出現內襯袋熱塑損壞，經客戶反饋產品結塊的現象大大減少。從包裝工序來看，減少了氰化鈉長時間暴露于環境的情況，有利于員工身體健康和安全管理。同時，冷卻系統提高了氰化鈉產品的外觀質量，達到了預期的目的。