石灰煙道氣法苛化反應周期研究

馬 勇，張志平，郝劍波，徐 敏

（中鹽金壇鹽化責任有限公司，江蘇 金壇 213200）

石灰煙道氣法苛化反應周期研究

馬 勇，張志平，郝劍波，徐 敏

（中鹽金壇鹽化責任有限公司，江蘇 金壇 213200）

對鹵水凈化石灰煙道氣法的苛化反應進行生產試驗，收集大量生產數據，篩選出連續(xù)的一組反應數據進行分析，從中探索合理的苛化反應周期，為調整鹵水凈化生產周期提供科學的理論依據。試驗表明石灰煙道氣法苛化反應時間可由原先的6h縮短至4h。

石灰煙道氣法；苛化反應；Ca2+；P值；OH-

1 研究背景

石灰煙道氣法作為鹽化工鹵水凈化的一種工藝，也是目前發(fā)展較快的一種節(jié)能降耗的反應工藝，其核心為氫氧化鈣與硫酸鈉進行的苛化反應?？粱磻Ч胶?，后續(xù)的碳化反應所吸收的溫室氣體CO2就越多，反應自身生成的碳酸鈉就越多，需要投加的純堿量就越少，就越能節(jié)本降耗。

石灰煙道氣法工藝相較于兩堿法工藝，優(yōu)缺點明顯：優(yōu)點是節(jié)能環(huán)保，符合目前大環(huán)境要求，并可以節(jié)本降耗，符合企業(yè)節(jié)約成本的宗旨。缺點是反應周期長（反應周期約22h），遠超兩堿法（反應周期約8-9h）。反應時間長，意味著裝置效率低，能耗高，在當前經濟形勢下，增加了企業(yè)的運行成本壓力。同時在制鹽工段生產需求旺盛的情況下，鹵水凈化要保質保量提供鹵水也帶來困難。在此背景下，針對該工藝的特點，著重研究苛化反應規(guī)律，研究如何縮短該反應的周期，從而提高生產效率。

2 實驗原理

苛化反應的反應方程式為：Ca（OH）2+Na2SO4?CaSO4（微溶）+2NaOH

其為可逆反應，生成的NaOH可吸收煙道氣，進行碳化反應，以達到去除溶液中鈣的目的，即：

所以苛化反應速度會隨著時間、各離子濃度的變化而變化。Ca2+、SO4

2-的提高有利于苛化反應進行，而產物OH-的增加會阻止苛化反應的進行。因此，隨著時間和鹵水中各離子濃度的變化，苛化反應也會呈規(guī)律性變換。本文著重對Ca2+、OH-的濃度，即P值的變化進行研究，來推斷苛化反應的反應進程，研究生產周期的變化，從而指導生產。

3 實驗過程

向一級反應罐進原鹵，當液位達到80%左右時，啟動運行反應攪拌。當液位達90%時停止原鹵進料，15min后取樣，記錄液位，隨著反應的推移對樣品中的Ca2+、P值進行測試。從石灰投料結束開始計時，每小時取樣一次，測定Ca2+、P值的變化情況，總測定時間按標準工藝要求6h為基準。

4 實驗數據

因試驗數據量大，我們從中選取了連續(xù)五個批次試驗數據，并將其繪制成下表1所示：

表1 各批次生產試驗數據表

5 結果與討論

（1）Ca2+濃度隨反應時間變化：

由上表1數據對鈣離子濃度隨反應時間變化作圖，如下圖1所示：

圖1 各批次鈣離子濃度隨苛化反應時間變化圖

從圖1可以看出Ca2+隨苛化反應的進行不斷下降，從以上五條曲線可以看出：隨著苛化反應的進行，不斷生成溶度積極小的微溶物CaSO4，使得鈣離子不斷被消耗，因此其濃度不斷降低。

由上圖1還可以發(fā)現(xiàn)：苛化反應進行4h后，鈣離子濃度變化緩慢，若視反應6h的鈣離子濃度為最終反應濃度，那么由表1中數值可以發(fā)現(xiàn)在苛化反應4h時，整個反應完成度已達99%以上。當苛化反應4-5h時，鈣離子濃度變化趨于直線，鈣離子濃度變化值趨于0。

（2）反應P值隨時間變化：

P值即用一定摩爾濃度對反應鹵水進行滴定所消耗鹽酸的一個數值，也可以理解為是反應鹵水中氫氧根離子濃度的一個參考值。滴定消耗的鹽酸體積越多則對應的P值就越大，說明反應鹵水中游離氫氧根離子濃度越高。

P值作為苛化反應的一個重要參數，影響著整個石灰煙道氣法的效能?？梢哉fP值的大小是決定石灰煙道氣法是否經濟可行最為關鍵的因素。由表1數據對P值隨反應時間變化作圖，如下圖2所示：

圖2 各批次反應鹵水P值隨苛化反應時間變化圖

從圖2可以看出P值隨苛化反應的進行不斷地增大，P值不斷增大的原因是：Ca（OH）2+Na2SO4?CaSO4（微溶）+2NaOH。產生微溶的硫酸鈣使得反應不斷向右移動，產生更多的OH-因此溶液的P值也在不斷提高。

觀察圖2可以發(fā)現(xiàn)：當苛化時間達4h后P值增長幅度突然變小，由圖中曲線斜率突然變小可以看出。在接下來的2個小時，即反應時間5h與反應時間6h中，P值的變化有增大的也有減小的，但是幅度均很小，相比整個P值的變化曲線而言變化緩慢，也就是說，反應4h之后P值趨于不變。若視反應6h后的P值為最終P值，則由表1中數據可以看出，當苛化反應4h反應完成度約為98.5%以上。

6 結論

雖然石灰煙道氣法的工藝操作指導書要求苛化反應時間為6h，但經過試驗研究，結合圖1、圖2的分析可以發(fā)現(xiàn)：苛化反應達4h即已基本完成反應。 因此具體生產中苛化反應的反應周期可以縮短至4h。

現(xiàn)已將這一結論應用于生產，在提高裝置生產效率、降本增效上都有顯著效果。

Study on Flue Gas Cycle Lime Causticizing Reaction Met?od

Ma Yong，Z?ang Z?iping，Hao Jianbo，Xu Min
（Jintan salinization in Limited Liability Company，Jintan 213200，C?ina）

Causticizing reaction of brine purification met?od of lime flue gas production test，collecting a large number of production data，selected a set of reaction continuous data analysis，explore t?e causticizing reaction cycle from reasonable，provide a scientific basis for t?e adjustment of t?e production cycle of brine purification. T?e test s?owed t?at t?e reaction time of causticizing lime flue gas can be s?ortened to 4? from t?e original 6?.

lime flue gas； causticizing reaction； Ca2+； P； OH-

馬勇（1981— ），男，江蘇海安人，漢族，本科，中級工程師，中鹽金壇公司鹽廠廠長，生產部部長，從事生產管理工作。

張志平（1980— ），男，江蘇金壇人，漢族，本科，中級工程師，中鹽金壇公司鹽廠副廠長。