年產(chǎn)百萬(wàn)噸級(jí)聯(lián)堿工程新技術(shù)應(yīng)用探析

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摘要：化工生產(chǎn)裝置大型化可以明顯降低產(chǎn)品投資和產(chǎn)品成本，聯(lián)堿裝置大型化已經(jīng)成為我國(guó)純堿行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。隨著裝置大型化，工藝流程中的短板、設(shè)備選型的難點(diǎn)也被逐漸放大。本文結(jié)合多年聯(lián)堿工程設(shè)計(jì)及建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，介紹了AII泥處理、大型關(guān)鍵設(shè)備選型、氨味治理等新技術(shù)在我國(guó)年產(chǎn)百萬(wàn)噸級(jí)聯(lián)堿工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：聯(lián)堿AII泥管狀皮帶；大型流化床；回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)

純堿是一種重要的基本化工原料，應(yīng)用廣泛，有“化工之母”之稱。目前世界上廣泛采用的化學(xué)合成生產(chǎn)純堿的方法主要有索爾維（氨堿）法和聯(lián)合制堿（聯(lián)堿）法兩種。聯(lián)堿法又稱侯氏制堿法,是我國(guó)化學(xué)工程專家侯德榜于1943年創(chuàng)立的，并于1953年7月1日獲得新中國(guó)中央工商行政管理局頒發(fā)的發(fā)字第一號(hào)發(fā)明證書(shū)。1967年開(kāi)始先后有一批小的聯(lián)堿廠在中國(guó)獲批建設(shè)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，聯(lián)堿單套裝置的能力不斷提高，現(xiàn)在單套裝置能力已達(dá)到百萬(wàn)噸級(jí)。

1聯(lián)合制堿工藝原理

聯(lián)合制堿法生產(chǎn)純堿及氯化銨（簡(jiǎn)稱聯(lián)堿法），分為二個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。第一過(guò)程為純堿生產(chǎn)過(guò)程，簡(jiǎn)稱制堿過(guò)程；第二過(guò)程為氯化銨生產(chǎn)過(guò)程，簡(jiǎn)稱制銨過(guò)程，兩個(gè)過(guò)程構(gòu)成一個(gè)循環(huán)過(guò)程。向循環(huán)系統(tǒng)中連續(xù)加入原料氨、鹽、二氧化碳和水，同時(shí)不斷地生產(chǎn)出純堿和氯化銨產(chǎn)品。

2聯(lián)堿裝置大型化所遇到的技術(shù)難點(diǎn)

隨著聯(lián)堿單套裝置的能力的提高，設(shè)備大型化的選用難度和工藝技術(shù)問(wèn)題也隨之而來(lái)。以下幾個(gè)方面是聯(lián)堿裝置大型化過(guò)程中值得關(guān)注和亟待解決的問(wèn)題。1）廢物AII泥的處理：在制堿生產(chǎn)過(guò)程中，因使用的鹽中夾帶有鈣、鎂、泥砂等廢物，在生產(chǎn)過(guò)程中如處理不好就會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。聯(lián)堿法通常是將AII泥通過(guò)泥漿泵送入壓濾系統(tǒng)，通過(guò)板框式壓濾機(jī)回收濾液。而排放的AII泥存在NH3-N環(huán)保排放超標(biāo)的問(wèn)題。2）大規(guī)模生產(chǎn)中成品輸送問(wèn)題：在純堿生產(chǎn)中，皮帶機(jī)作為物料輸送設(shè)備被廣泛采用，但普通皮帶機(jī)也存在著明顯的缺點(diǎn)：①輸送方式為敞開(kāi)方式,輸送純堿、氯化銨等粉末狀產(chǎn)品時(shí)，在生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵造成環(huán)境污染；②輸送物料的角度較小、只能走直線，對(duì)地形的適應(yīng)性差；轉(zhuǎn)彎處需設(shè)立中轉(zhuǎn)站。3）大型干燥和成品包裝設(shè)備的選用：干燥和包裝工序是聯(lián)堿裝置生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，在保證生產(chǎn)運(yùn)行可靠性的前提下，兼顧能耗、維護(hù)成本、占地面積等因素，合理地選擇設(shè)備，是大型裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。4）聯(lián)堿系統(tǒng)氨味治理：氨主要出現(xiàn)在制冷、結(jié)晶、碳化工序，若設(shè)備未密封，則很容易有氨味，產(chǎn)品濕銨和重堿在皮帶機(jī)的傳送過(guò)程中直接暴露在空氣中，未完全反應(yīng)的氨揮發(fā)出來(lái)造成氨味較重。氨味治理不僅是保護(hù)環(huán)境的需要，也是減少原料消耗、降低成本的需要。

3百萬(wàn)噸級(jí)聯(lián)堿生產(chǎn)中的技術(shù)難點(diǎn)的攻克

針對(duì)以上技術(shù)難點(diǎn)，我公司結(jié)合在60萬(wàn)t/a、80萬(wàn)t/a聯(lián)堿工程中成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在100萬(wàn)t/a聯(lián)堿項(xiàng)目中進(jìn)行了深入的討論，提出了應(yīng)對(duì)的解決方案。

3.1從源頭解決

AII泥問(wèn)題一方面，研發(fā)了一種提高原料鹽質(zhì)量的生產(chǎn)技術(shù)。在用鹵水生產(chǎn)聯(lián)堿用原料鹽工藝中，硝系統(tǒng)產(chǎn)生的母液經(jīng)分離，部分返回硝系統(tǒng)繼續(xù)制硝的硝回溶技術(shù)。該技術(shù)使SO42-充分轉(zhuǎn)化成芒硝產(chǎn)品，減少其在進(jìn)入末效鹽蒸發(fā)器鹵水中的含量，從而減少原料鹽產(chǎn)品的SO42-含量，提高了原料鹽產(chǎn)品質(zhì)量，也從根源上減少了AII泥的產(chǎn)生。另一方面，采用澄清桶底流返回鹽析結(jié)晶器的方式，將其隨濃銨產(chǎn)品帶出，既不會(huì)影響濃銨產(chǎn)品質(zhì)量，又可避免排放AII泥對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，此工藝在百萬(wàn)噸級(jí)聯(lián)堿工藝中首次使用，并取得了良好的效果。

3.2使用管狀皮帶機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)平皮帶

管狀輸送機(jī)除有普通帶式輸送機(jī)的性能特點(diǎn)外，還有自己更為突出的特點(diǎn)[1]：①密閉輸送物料；②輸送線可沿空間曲線布置；③輸送線可沿地形曲線布置；④大傾角輸送；⑤分別利用膠帶的上、下分支往返封閉輸送物料；⑥占用空間高度，水平占地面積小。管狀運(yùn)輸機(jī)可沿空間曲線布置的特性，可以優(yōu)化項(xiàng)目的整體布置方案，提高土地利用率；由于管狀運(yùn)輸機(jī)采用封閉輸送，輸送過(guò)程幾乎不產(chǎn)生污染，符合國(guó)家的環(huán)保政策，管狀皮帶運(yùn)輸機(jī)在百萬(wàn)噸級(jí)聯(lián)堿裝置中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，收到了很好的效果。

3.3大型設(shè)備的選型

3.3.1大型流化床的應(yīng)用重灰干燥小型流化床能力只有25t/h，而大型流化床能力可達(dá)46t/h。設(shè)備大型化優(yōu)勢(shì)如下：1）占地、安裝投資成本：大型流化床設(shè)備緊湊，空間利用率高；模塊化結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)安裝就位方便[2]。2）運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用：大型化流化床每年的設(shè)備維護(hù)和儀表維護(hù)可大大降低。3）運(yùn)行特性：流化床的側(cè)立門(mén)可以打開(kāi)，這樣很方便進(jìn)行內(nèi)部傳熱管的內(nèi)部清理工作；通過(guò)溫度反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)料速率的調(diào)整，運(yùn)行平穩(wěn)，與上下游的生產(chǎn)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)操作；充分利用流化風(fēng)，改善了物料對(duì)于埋管的粘結(jié)性，使系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行仍可以保持良好的傳熱效能。4）成品品質(zhì)：物料通過(guò)流化床時(shí)的流動(dòng)，使其磨損降至最低，輸送設(shè)計(jì)確保物料顆粒磨損均勻，同時(shí)物料顆粒均勻受熱，使最終成品純堿的品質(zhì)得以改善。3.3.2回轉(zhuǎn)式小袋包裝機(jī)目前國(guó)內(nèi)純堿小袋包裝常用的包裝機(jī)是雙螺旋給料式包裝機(jī)[3]?；剞D(zhuǎn)式小袋包裝機(jī)是具有國(guó)際先進(jìn)水平的全自動(dòng)包裝機(jī)，是采用氣動(dòng)振動(dòng)器喂料的特殊旋轉(zhuǎn)喂料裝置，采用的包裝袋為閥口袋，該種機(jī)型具有特殊旋轉(zhuǎn)喂料裝置，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)下料口同時(shí)下料包裝，設(shè)備封口采用超聲波封口。年產(chǎn)百萬(wàn)噸級(jí)聯(lián)堿裝置使用了回轉(zhuǎn)式小袋包裝機(jī)，實(shí)踐證明其具有高產(chǎn)量、高精度、操作簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、運(yùn)營(yíng)成本低、環(huán)保、高度自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，且不需要備機(jī)。

3.4多點(diǎn)集中實(shí)現(xiàn)氨味治理

氨味治理的原則是將聯(lián)堿系統(tǒng)產(chǎn)生氨味的位置密封，采用引風(fēng)機(jī)將含氨尾氣引至水洗塔循環(huán)洗滌[4]。3.4.1結(jié)晶工序氨味治理。結(jié)晶工序?yàn)V銨機(jī)、離心機(jī)下料濕銨皮帶、結(jié)晶廠房?jī)?nèi)儲(chǔ)桶、AI/AII分配罐、濾液桶、母液回收罐等含氨氣體通過(guò)配有風(fēng)管，由濕法除氨系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)送往洗氣塔洗滌放空；洗氣塔采用循環(huán)洗滌方式，洗滌塔的洗水由含氨雜水泵補(bǔ)入，塔內(nèi)洗水達(dá)一定氨含量后排入母液回收罐。離心機(jī)下料濕銨皮帶機(jī)上方的封閉箱體使用玻璃鋼材質(zhì)，配有吸風(fēng)管，通過(guò)洗滌塔風(fēng)機(jī)送往洗滌塔除氨味后放空。濕銨皮帶上配有玻璃鋼箱體罩，氨味送往干銨水洗塔洗滌回收排放。3.4.2煅燒氨味治理。在煅燒重堿皮帶每臺(tái)煅燒爐下料入口配有吸氨味的風(fēng)管，送往除氨味循環(huán)洗滌塔，用碳化送來(lái)凈氨水循環(huán)洗滌吸收，氣體放空，洗滌水回碳化過(guò)濾帶機(jī)做洗水用或去結(jié)晶工序氨水制備裝置。3.4.3碳化氨味治理。重堿皮帶機(jī)加玻璃鋼罩，用引風(fēng)機(jī)將皮帶罩內(nèi)的含氨廢氣送到水洗塔，用水循環(huán)洗滌后放空；MI桶內(nèi)含氨廢氣、帶式濾堿機(jī)、出堿槽、緩沖槽含氨廢氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)到水洗塔洗滌后排放至大氣。洗滌水可去結(jié)晶工序。含氨廢氣經(jīng)水洗后均符合氨的排放標(biāo)準(zhǔn)，可直接排空，洗水均回聯(lián)堿系統(tǒng)，無(wú)廢水排放。

4總結(jié)

實(shí)聯(lián)化工（江蘇）100萬(wàn)t/a聯(lián)堿生產(chǎn)裝置為國(guó)內(nèi)首套百萬(wàn)噸規(guī)模的生產(chǎn)裝置，其中包含多項(xiàng)聯(lián)堿流程改進(jìn)技術(shù)、主要設(shè)備放大技術(shù),其中多項(xiàng)設(shè)備形式創(chuàng)新、工程設(shè)計(jì)放大等技術(shù)在聯(lián)堿行業(yè)均為首次成功使用，填補(bǔ)了聯(lián)堿生產(chǎn)設(shè)計(jì)專有技術(shù)的空白，為我國(guó)純堿工業(yè)的不斷發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。

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作者:張春起 單位:天津渤化工程有限公司