蒸吸、排渣工序節(jié)能環(huán)保改造可行性分析

李雪晶

（天津渤?；ぜ瘓F規(guī)劃設(shè)計院，天津 300450）

眾所周知氨堿法制堿氯化鈉利用率低并產(chǎn)生大量廢液，生產(chǎn)成本高。氨堿廠要想擺脫破壞環(huán)境、消耗能源、資源浪費的帽子，在社會中贏得競爭、扎穩(wěn)腳步，就需要對現(xiàn)有氨堿廠進行節(jié)能環(huán)保改造，對改造項目技術(shù)經(jīng)濟可行性分析勢在必行。

1 從技術(shù)角度分析

1.1 蒸氨工序技術(shù)選擇

1）大型篩板蒸氨塔的選擇

大部分氨堿廠蒸吸工序一直延用典型的正壓蒸餾和外冷式泡罩吸收設(shè)備，正常生產(chǎn)1t純堿消耗蒸汽1.9～2.1t，有的甚至消耗5t。典型的蒸氨塔由蒸餾段、預(yù)熱段和冷凝器組成。蒸餾段是外溢流的泡罩塔，預(yù)熱段為填料或泡罩結(jié)構(gòu)，冷凝器由箱型換熱器組成，泡罩塔阻力降較大，生產(chǎn)能力低，塔底壓力高，出塔廢液溫度高。

大型篩板塔沒有降液管，沒有升氣管及泡罩，塔板上有若干圓孔。氣體在篩孔處呈噴射狀態(tài)，氣體向上使液體呈湍流狀態(tài)，氣體呈乳狀，傳質(zhì)面積增加，推動力提高。以新型節(jié)能篩板蒸氨塔為例，采用兩次蒸氨廢液閃發(fā)，降低蒸氨廢液和蒸氨塔出氣溫度，減少蒸汽消耗。同時加大預(yù)灰桶體積，減少蒸餾和預(yù)灰桶結(jié)疤，延長設(shè)備使用壽命。

從生產(chǎn)能力比較，成熟篩板蒸氨塔無論從生產(chǎn)能力、汽耗、電耗、石灰石消耗、作業(yè)周期、工藝操作上都較干法加灰蒸餾塔及傳統(tǒng)菌帽塔有明顯改進。

2）合理的生產(chǎn)工藝流程

目前大部分氨堿廠蒸餾均以壓力蒸餾工藝為主，壓力大能耗高。采用淡液蒸餾與高真空吸收塔相結(jié)合、廢液二級閃發(fā)吸收的工藝流程，使工藝更合理，系統(tǒng)更節(jié)能。淡液蒸餾區(qū)別于母液蒸餾采用真空蒸餾工藝。母液蒸餾塔出來的氨、CO2、水蒸汽進入真空吸氨塔，精鹽水在高真空下吸收氨、CO2形成粗氨鹽水。廢液二級閃發(fā)技術(shù)中一級廢液閃發(fā)汽加熱蒸氨塔，二級廢液閃發(fā)蒸汽加熱淡液蒸餾塔。二級閃發(fā)后的廢液溫度更低，可回收更多蒸汽。

1.2 吸氨工藝技術(shù)選擇

傳統(tǒng)外冷吸氨系統(tǒng)采用外冷吸氨塔加鈦板換熱器或排管冷卻，工藝流程復(fù)雜，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大。內(nèi)冷吸氨塔取消了外冷吸氨塔中的外冷塔冷卻系統(tǒng)和動力設(shè)備，改變外冷系統(tǒng)傳質(zhì)、傳熱二合一的功能，有利于氨氣和CO2的吸收，平均傳熱溫度差高，傳熱系數(shù)大，提高了生產(chǎn)能力、節(jié)約了冷凍用水量。

1.3 廢液廢渣的利用

廢液、廢渣主要成分大致是CaCO335%～50%、Mg（OH）25%～8%、CaSO42%～4%、NaCl 2%～4%、Fe2O31.5%、酸不溶物2%及其它，均來自原鹽、石灰石和石灰窯燃料，任其排放，其pH值、懸浮物、Cl－及溫度都不符合我國環(huán)保相關(guān)規(guī)定，早期因廢渣堆積形成的“白海”及滲入地下水造成污染而關(guān)閉的現(xiàn)象屢見不鮮，故對廢液廢渣綜合利用勢在必行。

1）廢渣制工程土

將50～100wt%的堆積堿渣或新排放廢渣液初步沉積后，經(jīng)壓濾的堿渣粗粉碎后添加選擇成分：粉煤灰、水泥、砂石、石灰、黃土等物料，進入攪拌工序攪拌，得到膏狀體，常溫常壓下經(jīng)一至二日自然干燥脫水固化即成，在進入攪拌工序前還可選用幾種組合使用，可以用于工業(yè)、民用建筑地基的使用。

2）廢渣摻燒

石灰乳篩產(chǎn)生9%廢砂，返石、返砂與渣石混合粉碎送高壓爐配煤摻燒，作為增鈣劑可替代石灰石，降低、燃燒煤的灰熔點，實現(xiàn)廢渣100%摻燒再利用，既節(jié)約石灰石，又消耗堿渣。

3）廢液制鈣鎂肥

將廢液沉淀后將濃懸浮液送漏斗式混合器洗滌、沉降，再把漿液送離心機分離，將分離得到的濾餅送入混合器并和水鎂礬混合，將得到的鈣鎂肥貯槽，熟化。在酸性、微酸性土壤中施肥可改良土壤性能，有利于促進有機物分解，增加養(yǎng)分，是良好的土壤改良劑，對水稻、花生、大豆、玉米等作物實驗表明，有明顯增產(chǎn)效果。

4）廢渣制水泥、制工業(yè)用磚

用廢渣為原料配以適量爐渣粉碎，加入激化劑硫酸鹽，低溫焙燒后冷卻粉碎即為水泥熟料。用廢液、生石灰、石灰石、爐渣為原料經(jīng)加工成型，用窯氣碳酸化制成碳化磚。

2 從經(jīng)濟角度分析

2.1 蒸氨工序經(jīng)濟可行性分析

1）大型篩板蒸氨塔的選擇

從生產(chǎn)能力比較，成熟篩板蒸氨塔母液蒸量能力達到230m3／h，干法加灰蒸餾塔生產(chǎn)能力190 m3／h；汽耗比正壓工藝節(jié)汽至少0.3t／t堿，電耗每噸比干法加灰蒸餾塔節(jié)約20kWh；石灰石消耗降低約100kg／t堿。干法加灰蒸餾裝置復(fù)雜、設(shè)備多、廠房及占地面積大，建設(shè)費用巨大。篩板塔與菌帽塔相比，生產(chǎn)能力為其1.5倍，減少倒塔停車次數(shù)和氨、蒸汽消耗，全塔阻力為菌帽塔1／2，重量為其1／2，制造容易，成本也低。

2）工藝流程的選擇

淡液蒸餾塔阻力小、動力消耗更小。增加淡液蒸餾不僅回收使用閃發(fā)汽，還可回收淡液蒸餾塔排出的廢淡液，用于工藝用水，節(jié)約用水量，降低蒸氨廢液二級閃發(fā)的操作壓力和溫度。采用這一生產(chǎn)工藝流程每噸堿可節(jié)約蒸汽用量約200kg，60萬t／a規(guī)模的氨堿廠，年節(jié)約資金近600萬元。

2.2 吸氨工序經(jīng)濟可行性分析

吸氨工序采用吸收高效、高熱效率的內(nèi)冷吸氨系統(tǒng)，降低動力能耗，生產(chǎn)能力提高，氨吸收率在99%以上，CO2吸收率在95%以上，節(jié)約冷卻用水量，由于流程簡單，設(shè)備數(shù)量少，占地面積小，節(jié)約建設(shè)投資。

2.3 廢液廢渣處理的經(jīng)濟可行性分析

1）廢渣制工程土

采用特殊工藝路線，運用恰當?shù)纳a(chǎn)設(shè)備，利用氨堿工藝生產(chǎn)排放的廢渣同時添加必要的材料可以生產(chǎn)出用于工業(yè)、民用建筑的工程地基。這種工程地基的成本與毀田取土對比，以深15m、面積6公頃的填方工程來說，可節(jié)約工程投資額約70～80萬元人民幣。

2）廢渣摻燒

以天津堿廠為例，2004年廢砂摻燒100%，廢砂用量達8萬t，與配渣石相比，廢砂摻燒每年可節(jié)約費用約300萬元。

3）廢液制鈣鎂肥

通過對我國南方等地區(qū)進行水稻施肥，鎂肥8.5～76.5kg／公頃，其增產(chǎn)幅度為大于5%，大豆每公頃施肥60kg，增產(chǎn)幅度大于11%；對花生施肥增產(chǎn)約17%，對玉米施肥增產(chǎn)約25%，對小麥施肥增產(chǎn)約10%，經(jīng)濟效益顯著。

4）廢渣制水泥、制工業(yè)用磚

廢渣制水泥其原材料用量大，正好解決氨堿廠廢渣問題，而且技術(shù)工藝成熟，成本較水泥廠成本低廉，社會收益大。用廢液制磚工藝簡便、無技術(shù)難度，原料都是氨堿生產(chǎn)過程中廢液、廢氣，產(chǎn)品成本折合約0.2元／塊，與專門用于生產(chǎn)磚的磚廠相比原材料就是廢棄物，成本低廉，既免去處理廢棄物的費用，還可以為企業(yè)創(chuàng)造效益。

［1］ 李發(fā)榮，馬少波，王占和，等.蒸吸工序的工藝選擇和節(jié)能途徑［J］.純堿工業(yè)，2011（2）

［2］ 寧建圖，黃新.利用工業(yè)廢渣配制水泥軟土固化劑探討［J］.工業(yè)建筑，2005（S1）

［3］ 王維鄉(xiāng)，門闖.氨堿廠蒸氨廢液綜合利用及技術(shù)經(jīng)濟分析［J］.純堿工業(yè)，1998（2）