根據(jù)粗鹽水的鈣鎂含量確定最佳苛化工藝參數(shù)

王燕山,靳均敏,杜竹之,郭 亮,岳敬華,張振義

(山東?；煞萦邢薰?純堿廠,山東 壽光 262737)

根據(jù)粗鹽水的鈣鎂含量確定最佳苛化工藝參數(shù)

王燕山,靳均敏,杜竹之,郭 亮,岳敬華,張振義

(山東?；煞萦邢薰?純堿廠,山東 壽光 262737)

以苛化比理論計(jì)算為基礎(chǔ),根據(jù)純堿生產(chǎn)中鹽水工序一步法鹽水精制的生產(chǎn)實(shí)踐,對粗鹽水苛化工藝參數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行了討論。以期在節(jié)能降耗,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率方面有所幫助。

粗鹽水鈣鎂含量;苛化比

對于實(shí)行鹽水一步法除鈣鎂的純堿廠來說,鹽水工段的工作重心在于粗鹽水的苛化和澄清?！案鶕?jù)粗鹽水的鈣鎂含量,如何確定最佳苛化工藝參數(shù)?”這是苛化操作人員需要考慮的主要問題之一,而這個(gè)問題的中心是如何控制苛化比及苛化液的加入量。本文將以理論計(jì)算為基礎(chǔ)結(jié)合,生產(chǎn)實(shí)踐討論這個(gè)問題。

1 理論苛化比的計(jì)算

為了文章明了,先做如下說明:

1)苛化比為體積比即堿液:活性石灰乳;苛化鹽水過?；沂侵缚粱}水中OH-的濃度;苛化鹽水過剩堿是指成品苛化鹽水中的濃度;

2)由于苛化比、苛化液加入量受到Mg2+含量、Ca2+含量、粗鹽水流量、純堿液濃度及石灰乳濃度等的數(shù)量波動(dòng)影響,所以我們在討論時(shí)需要假定幾個(gè)數(shù)據(jù)是不變的:即粗鹽水流量、純堿液 []、純堿液[],灰乳濃度(按活性鈣含量)。

理論計(jì)算:為了計(jì)算方便我們先不考慮過?；?設(shè)粗鹽水流量為400 m3/h,粗鹽水中:[Mg2+]為1.8 tt,[Ca2+]為1.2 tt;純堿液:[]為50 tt, []為24 tt;灰乳濃度:150 tt,求:所需加入苛化液總流量V0及所需配制苛化液的苛化比。

解:設(shè)純堿液流量為V2,灰乳濃度流量為V1

Ca(OH)2+2NaHCO3=Na2CO3+CaCO3↓+2H2O

24V224V224V224V2

Ca(OH)2+ Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH 150V1-24V2150V1-24V2150V1-24V2

得:150V1-24V2=400×1.8

50V2+24V2-(150V1-24V2)=400×1.2

解:V1=7.39 m3/h

V2=16.22 m3/h

苛化比:V2/V1=2.19

V0=V1+V2=23.61 m3/h

苛化比V0為理想情況下的數(shù)值,是快速計(jì)算的模型,可以作為指導(dǎo)生產(chǎn)操作的基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)。

2 最佳苛化比的確定

為了確定苛化鹽水對過剩堿和過?；业囊?就必須知道:①[]和[OH-]與沉淀的溶解度關(guān)系;②后續(xù)工序?qū)Τ恋砦锖康囊?。?為飽和苛化鹽水在不同[]、[OH-]下Mg(OH)2和CaCO3的溶解度的數(shù)據(jù)。

根據(jù)純堿成品質(zhì)量要求,及生產(chǎn)實(shí)踐,苛化鹽水過剩灰含量應(yīng)為:0.08～0.15 tt,苛化鹽水過剩堿含量應(yīng)為:0.08～0.2 tt,此時(shí)Mg(OH)2含量約為0 mg/L,CaCO3含量約為8 mg/L(是很難除凈的,當(dāng)[]再進(jìn)一步加大,CaCO3就轉(zhuǎn)化成 Ca (HCO3)2溶解物)。過剩灰、過剩堿指標(biāo)的確定,使鹽水苛化操作有了目標(biāo)和方向。

表1 飽和苛化鹽水在不同[CO2-3]、[OH-]下Mg(OH)2和CaCO3的溶解度數(shù)據(jù)

假設(shè)液體混合并反應(yīng)過程中體積不變,苛化鹽水過剩灰含量應(yīng)為:0.10 tt,苛化鹽水過剩堿含量應(yīng)為:0.20 tt,則按照理論苛化比的計(jì)算的假設(shè)繼續(xù)計(jì)算,設(shè)純堿液流量增加量為 Z2,灰乳濃度流量增加量為Z1。

L0的數(shù)值就是當(dāng)粗鹽水中[Mg2+]為1.8 tt、[Ca2+]為1.2 tt時(shí)需要配置苛化液的最佳苛化比,通過理論苛比的計(jì)算及最佳苛化比的確定的計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)L0≠V0,可見苛化比是一個(gè)重要參數(shù)。L0對于苛化操作具有重要的參考價(jià)值,L0可以說是一個(gè)中心參數(shù),知道鈣鎂含量操作苛化反應(yīng)的基礎(chǔ)性參數(shù),沒有這個(gè)參數(shù)苛化操作就無從下手。

3 優(yōu)化苛化工藝參數(shù)的控制的好處

苛化鹽水對于純堿的生產(chǎn)過程非常重要,高質(zhì)量的苛化鹽水可以提高純堿生產(chǎn)系統(tǒng)的成品轉(zhuǎn)化率,增加產(chǎn)量;降低工藝當(dāng)量,節(jié)能降耗;提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少質(zhì)量事故發(fā)生。例如:苛化鹽水合格,鹽水中的鈉離子含量較高,有利于碳化工序碳化轉(zhuǎn)化率指標(biāo)的提高,碳化轉(zhuǎn)化率指標(biāo)直接影響成品的產(chǎn)出率。

4 根據(jù)粗鹽水的鈣鎂含量,如何確定最佳苛化工藝參數(shù)

苛化比、苛化液加入量受到Mg2+含量、Ca2+含量、粗鹽水流量、純堿液濃度及石灰乳濃度等的數(shù)量波動(dòng)影響。我們通過控制,基本可以保證這些影響因素中粗鹽水流量、純堿液濃度及石灰乳濃度的穩(wěn)定性,但是粗鹽水中Mg2+含量、Ca2+含量波動(dòng)頻繁并且規(guī)律性不強(qiáng),這樣在生產(chǎn)中確定最佳苛化工藝參數(shù)難度就很大。

在生產(chǎn)操作時(shí),我們具體操作如下:先根據(jù)鈣鎂的含量確定苛化比,再根據(jù)粗鹽水流量確定苛化液加入的體積,然后通過苛化鹽水中的過?；液瓦^剩堿的含量反饋值對苛化比和苛化液的加入量進(jìn)行微量調(diào)節(jié)。這是一個(gè)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)平衡,當(dāng)鎂含量升高時(shí),苛化液的苛化比減小,即加大灰乳的流量,同時(shí)略微增加堿液供應(yīng);當(dāng)鈣含量升高時(shí),苛化液的苛化比增大,即增加堿液的流量,同時(shí)略微增加灰乳的供應(yīng)。

苛化比主要是隨著的鈣鎂含量波動(dòng)的,苛化液加入量則主要隨著粗鹽水流量波動(dòng),密切注意過?；液瓦^剩堿是控制苛化液流量的關(guān)鍵。過剩灰和過剩堿的控制關(guān)系到消耗和苛化鹽水質(zhì)量,是控制好苛化過程的控制依據(jù)之一。

5 結(jié) 語

根據(jù)粗鹽水的鈣鎂含量,確定最佳苛化工藝參數(shù),要通過工藝計(jì)算來確定其理論值,然后在操作時(shí)注意觀察Mg2+含量、Ca2+含量、粗鹽水流量、純堿液濃度及石灰乳濃度等各種波動(dòng)因素的規(guī)律,根據(jù)波動(dòng)規(guī)律來確定實(shí)際參數(shù)。即苛化工藝參數(shù)是需要在動(dòng)態(tài)中控制的,最佳參數(shù)的確定需要理論數(shù)值和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。

[1] 大連化工研究設(shè)計(jì)院.純堿工學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004

[2] 王 楚,等.純堿生產(chǎn)工藝與設(shè)備計(jì)算[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005

TQ 114.161.1

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1005-8370(2010)03-28-02

2010-05-10