電石渣漿用于氨堿生產(chǎn)的工藝優(yōu)化及運行效果＊

王友綱,宋昌杰,張 晶,袁笳文

(1.青島堿業(yè)股份有限公司,山東 青島 266043;2.青島市固體廢物管理中心,山東 青島 266003)

技術(shù)討論

電石渣漿用于氨堿生產(chǎn)的工藝優(yōu)化及運行效果＊

王友綱1,宋昌杰1,張 晶1,袁笳文2

(1.青島堿業(yè)股份有限公司,山東 青島 266043;2.青島市固體廢物管理中心,山東 青島 266003)

對青島海晶化工集團有限公司產(chǎn)生的電石渣漿用于氨堿法純堿生產(chǎn)進行了工藝優(yōu)化,結(jié)果表明:加入量為2～45 m3/h時,化灰機出口灰乳濃度(以ACaO計)波動范圍-0.45%～0.83%,沒有影響產(chǎn)品質(zhì)量;在年利用量為54 710 t時,能夠延長濕法蒸餾塔運行周期約9.6%,降低純堿生產(chǎn)石灰石消耗0.95%,無煙煤消耗0.89%,年節(jié)能量為413 t標(biāo)煤,年節(jié)省生產(chǎn)成本約54萬元。

電石渣漿;氨堿法;工藝優(yōu)化;運行效果;循環(huán)經(jīng)濟

電石渣漿是電石法聚氯乙烯生產(chǎn)過程中,由原料電石與水在乙炔發(fā)生器中形成的固液混合物,即電石水解后的殘渣,干基成分見表1。據(jù)電石行業(yè)統(tǒng)計,2005年我國電石產(chǎn)量已達8.95 Mt,每噸電石水解后產(chǎn)生約1.45 t電石渣,電石渣年排放量超過10 Mt,存量數(shù)千萬噸[1]。而電石渣屬于較難處理的工業(yè)廢棄物,目前主要處置方式為:用于造紙、用于純堿制造、生產(chǎn)建筑材料、用作選礦調(diào)整劑和燒結(jié)礦配料、作為黏結(jié)劑和固硫劑用于煤炭燃燒中固硫及煙氣脫硫、生產(chǎn)碳化磚、制粉煤灰磚等[2]。只有以循環(huán)經(jīng)濟思路,不斷探索綜合利用新途徑,才能更加有效地進行處置。近幾年來,青島堿業(yè)股份有限公司與青島市固體廢物處理中心、青島海晶化工集團有限公司合作,對電石渣漿用于氨堿法純堿生產(chǎn)的工藝優(yōu)化及運行進行了研究,取得了一定效果。

表1 干基電石泥成分

1 技術(shù)可行性分析

氨堿法生產(chǎn)純堿的過程中,使用石灰乳進行鹽水精制和蒸氨,石灰乳主要活性成分為氫氧化鈣,以活性氧化鈣含量(ACaO)來體現(xiàn);青島海晶化工集團有限公司電石渣漿的主要成分也是氫氧化鈣,固含量約20%～40%,其活性氧化鈣含量初步測定結(jié)果見表2。

表2 活性氧化鈣含量

電石泥渣漿可作為化灰用水,加入到化灰機,替代化灰用溫海水;也可用于鹽水精制,替代石灰乳。電石泥渣漿中還有其他雜質(zhì)及微量乙炔氣,可能會對純堿產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。青島海晶化工集團有限公司壓濾后電石泥成分見表3。

由于各種雜質(zhì)的含量極低,若是應(yīng)用于純堿生產(chǎn)中的蒸氨工序,應(yīng)不會對純堿產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。

表3 青島海晶化工集團有限公司壓濾后電石泥成分

在電石渣漿中確實存在微量乙炔氣,其含量取決于電石的消化充分與否,消化越充分,電石泥中的乙炔含量就越低。若將電石泥渣漿加入到化灰機中,其中的固體與生石灰一起再次參與消化反應(yīng),并被大量的石灰反應(yīng)熱繼續(xù)加熱到超過90℃,可徹底釋放出微量的乙炔氣,不會造成生產(chǎn)環(huán)境的空氣污染。因此控制乙炔氣不進入純堿系統(tǒng)是簡單的,用電石泥渣漿替代生石灰是完全可行的。

2 工藝優(yōu)化

隨機取加入純堿系統(tǒng)的電石渣漿樣品,每個樣品做平行,分析活性氧化鈣含量,數(shù)據(jù)見表4,可見其濃度達不到氨堿法純堿蒸餾工序的要求,但可將其加入到化灰機,替代部分化灰用溫海水。確定工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

在此工藝流程中,電石渣漿加入量的大小不僅關(guān)系到其綜合利用量,也與純堿生產(chǎn)平穩(wěn)操作、產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)。在全面分析設(shè)備布置、電力消耗、運輸能力、投資等因素的基礎(chǔ)上,青島堿業(yè)開展了一系列試驗,選取了化灰機出口灰乳濃度這一能夠體現(xiàn)中間產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo),初步得到了電石渣漿加入量與化灰機出口灰乳濃度的關(guān)系,數(shù)據(jù)見表5。

表5數(shù)據(jù)顯示,電石渣漿加入量在2～45m3/h范圍變化時,化灰機出口灰乳濃度(以ACaO計)穩(wěn)定保持在155.3～157.3tt,波動范圍在-0.45%～+0.83%,證明電石泥渣漿的加入沒有對純堿生產(chǎn)中間工序造成影響。

表4 電石渣漿活性氧化鈣含量 (tt)

表5 電石渣漿加入量與對應(yīng)化灰機出口灰乳濃度數(shù)據(jù)

3 運行效果

通過對連續(xù)多年綜合利用電石渣漿情況的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,得到:其年最大利用量為54 710 t,其濃度為19.9～21.8 tt(以ACaO計),波動范圍-5.2%～ +3.8%,能夠延長濕法蒸餾塔運行周期約9.6%,最高可降低純堿生產(chǎn)石灰石消耗0.95%,無煙煤消耗0.89%,標(biāo)準(zhǔn)煤最大節(jié)能量為413 t/a,占公司“十一五”年度節(jié)能指標(biāo)的2.3%,可節(jié)省生產(chǎn)成本約54萬元/a,相關(guān)數(shù)據(jù)見表6、表7。

表6 電石渣漿濃度統(tǒng)計 (tt)

表7 節(jié)能量統(tǒng)計 (t標(biāo)煤)

綜合利用過程中的制約因素主要是經(jīng)濟效益、企業(yè)間的協(xié)調(diào)配合、國際國內(nèi)經(jīng)濟形勢的影響,體現(xiàn)在企業(yè)關(guān)注自身經(jīng)濟效益多于循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)生的社會、環(huán)境效益;電石渣漿的供應(yīng)方式單一、由于運輸方式造成供應(yīng)量不足;國際金融危機對國內(nèi)電石法聚氯乙烯企業(yè)產(chǎn)生巨大影響,導(dǎo)致開工嚴(yán)重不足,電石渣漿產(chǎn)生量銳減等,這些都限制了電石渣漿的綜合利用量,一定程度阻礙了區(qū)域循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。

4 結(jié) 語

通過研究,青島堿業(yè)股份有限公司確定了一種電石渣漿用于氨堿法純堿生產(chǎn)的工藝流程,對其工藝參數(shù)和控制指標(biāo)進行了優(yōu)化選擇,并多年跟蹤,對其使用效果進行了統(tǒng)計分析。幾年來,青島堿業(yè)股份有限公司累計綜合利用電石渣漿約15.6萬t,節(jié)約石灰石約1.2萬t,無煙煤約0.14萬t,節(jié)能約800 t標(biāo)煤,節(jié)省生產(chǎn)成本約130萬元,實現(xiàn)了企業(yè)間的循環(huán)經(jīng)濟。

我國純堿產(chǎn)能居世界首位,其中氨堿法純堿產(chǎn)量也逐年增加,據(jù)中國純堿工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2008年約886萬t,2009年約890萬t,分別占國內(nèi)純堿總產(chǎn)量的48.42%、47.54%,為電石渣漿用于氨堿法純堿生產(chǎn)的推廣提供了極大的空間。

[1] 王慧青,童繼紅,沈立平.電石渣的資源化利用途徑[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),2007(1):48～50

[2] 陳炳謙,曹占國,蘇永學(xué),牛建生.改進生產(chǎn)工藝實現(xiàn)電石渣漿循環(huán)利用[J].中國氯堿,2007(6):41～44

TQ 114.161;X 705

B

1005-8370(2010)03—13—03

2010-04-28

王友綱(1977—),工程師,2000年畢業(yè)于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境保護專業(yè)。主要從事環(huán)保管理工作。

國家“十一五”科技支撐項目(2006BAC02A19)