高鹽重灰母液在聯(lián)堿系統(tǒng)中回用的探討

謝智勇，吳巖芳，王松曉，張福進

(天津渤化永利化工股份有限公司研究所，天津 300452)

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科 學(xué) 試 驗

高鹽重灰母液在聯(lián)堿系統(tǒng)中回用的探討

謝智勇，吳巖芳，王松曉，張福進

(天津渤化永利化工股份有限公司研究所，天津 300452)

結(jié)合我公司重灰裝置外排高鹽重灰母液的實際情況，對其在聯(lián)堿系統(tǒng)中回用進行了探討，分析了重灰母液回用到聯(lián)堿系統(tǒng)后對生產(chǎn)的影響。在理論分析基礎(chǔ)上結(jié)合我公司實際情況提出了相關(guān)建議。

聯(lián)堿；重質(zhì)純堿；高鹽母液；回用；理論分析

1 背 景

液相水合法重灰生產(chǎn)過程中，當(dāng)母液中的氯化鈉含量達到80～90 g/L時，得到的產(chǎn)品鹽分含量較高，影響產(chǎn)品質(zhì)量。需排放部分母液，同時加入一定量的冷凝水和工業(yè)碳酸鈉，維持母液平衡，才能得到合格的重灰產(chǎn)品。經(jīng)計算，每生產(chǎn)一噸重灰需外排0.05 m3高鹽重灰母液，重灰日產(chǎn)量400～1 800 t計，每天外排母液量20～90 m3。高鹽重灰母液的排放不僅浪費了原料，如處理不當(dāng)也會對環(huán)境造成污染。由于外排高鹽重灰母液中主要含有Na2CO3、NaCl等純堿生產(chǎn)的有效成分，且相比我公司聯(lián)堿工序循環(huán)母液量(約800 m3/h)較小，因此可以嘗試將其返回到聯(lián)合制堿工序進行回用。本文結(jié)合我公司聯(lián)堿工藝實際情況，對高鹽重灰母液在系統(tǒng)中回用進行了理論分析，提出了相關(guān)建議。

2 分析與探討

2.1 回用位置

高鹽重灰母液中主要含有Na2CO3、NaCl等成分(如表1所示)，回用到聯(lián)堿系統(tǒng)后可作為制堿原料，因此回用結(jié)合點應(yīng)選擇在制堿段前，初步考慮將高鹽重灰母液返回至母Ⅱ中。其中，聯(lián)堿母液循環(huán)量為800 m3/h，高鹽重灰母液返回量為5 m3/h。

表1 高鹽重灰母液成分表

高鹽重灰母液返回到母Ⅱ后，Na2CO3經(jīng)碳化后轉(zhuǎn)化為重堿產(chǎn)品得到回收，經(jīng)理論計算每小時可增加重堿2.36 t。但由表1可知，母液混合后，母Ⅱ中氯化鈉濃度減少了，因此需分析對氯化鈉利用率的影響。

2.2 氯化鈉利用率的影響分析

由圖1可以看出該體系共包含NaHCO3、NH4HCO3、NH4Cl 、NaCl四個結(jié)晶區(qū)，制堿過程需要根據(jù)NaHCO3結(jié)晶區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)進行研究。

表2 35 ℃下體系溶解度數(shù)據(jù)

圖1 35℃時體系干鹽圖及水圖

2.2.1 未回用前鈉利用率計算

聯(lián)堿系統(tǒng)加鹽后，氯化鈉含量按照68 tt進行計算(假定值)，則溶液中nNaCl為3.4 mol/L，即198.9 g/L。氨鹽比按照1∶1進行計算，JNa+=JCl-=50 mol/100 mol干鹽。溶液密度按照1 170 g/L進行計算，得出JH2O=573.9 mol/100 mol干鹽，由此可知起始點在圖1水圖中的坐標(biāo)為a＇(50，573.9)。由A＇(0,3964)及P1＇(85.6,605)得出直線A＇P1＇為L1:y=-39.24x+3 964。結(jié)合起始點a＇(50，573.9)根據(jù)連線規(guī)則可計算出碳化后液相點水圖中坐標(biāo)b＇(78.1576,904.4)，由此計算出鈉利用率UNa為72.05%。因此重堿產(chǎn)量為3.4 mol/L×72.05%=2.4497 mol/L，即205.774 kg/m3，相當(dāng)于每小時產(chǎn)量為164.62 t。

2.2.2 重灰母液回用后鈉利用率計算

系統(tǒng)中加入重灰母液后(按照800 m3/h系統(tǒng)溶液加入5 m3/h重灰母液進行計算)，溶液密度及鹽分含量及堿含量有所變化，此時溶液密度為1 170.676 g/L。如果不考慮重灰母液中碳酸鈉的影響，按照相同的方法計算出此時鈉利用率UNa為71.826%，碳酸氫鈉產(chǎn)量為163.45 t/h，此時重堿產(chǎn)量減少1.1728 t。考慮重灰母液中的碳酸鈉時，碳酸氫鈉可增加產(chǎn)量2.36 t/h。因此綜合考慮后，重灰母液回用后重堿產(chǎn)量增加1.19 t/h。

3 驗證實驗

如果將高鹽重灰母液返回制堿系統(tǒng)，需要開展相關(guān)實驗，考察高鹽重灰母液是否對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，重點需考察濁度變化及氨Ⅱ澄清桶中鈣鎂含量的變化。

3.1 濁度變化

按照系統(tǒng)中母液總量及重灰母液的排放量計算，取160 mL鹽析結(jié)晶器溢流液，加入1 mL重灰母液，攪拌均勻，使用濁度儀進行檢測，比較加入重灰母液前和加入重灰母液之后的濁度。經(jīng)檢測，濁度情況如表3所示。

表3 濁度變化情況

實驗過程中，很難看出明顯的沉淀現(xiàn)象，因此使用澄明度燈照射檢查溶液澄清度變化。加入重灰母液前后溢流液的澄清度變化不是特別明顯。

3.2 鈣鎂含量變化

取氨Ⅱ澄清桶出口液，分別測定加入高鹽重灰母液及未加高鹽重灰母液時溶液中的鈣鎂含量，檢測數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 鈣鎂含量變化情況

由實驗數(shù)據(jù)可以看出，系統(tǒng)中加入高鹽重灰母液后，氨Ⅱ澄清桶出口液中鈣鎂含量有所降低，可能是由于高鹽重灰母液中的碳酸鈉和鈣鎂結(jié)合產(chǎn)生沉淀，使母液中的鈣鎂含量有所降低?？梢娂尤敫啕}重灰母液不僅不會影響系統(tǒng)的正常生產(chǎn)，還可以在一定程度上減少系統(tǒng)中的鈣鎂雜質(zhì)。

4 結(jié)論與建議

通過理論分析，將高鹽重灰母液返回系統(tǒng)中，可以將高鹽重灰母液中含有Na2CO3、NaCl等純堿生產(chǎn)的有效成分，返回到聯(lián)合制堿工序，可以使生成的鈣鎂雜質(zhì)隨著農(nóng)銨產(chǎn)品除去，防止換熱器結(jié)垢，減少對系統(tǒng)的影響。同時可以解決重灰工序母液鹽含量平衡問題，有效回收物料，增加經(jīng)濟效益。

TQ114.162

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1005-8370(2016)06-11-03

2016-06-17

謝智勇(1985—)，2010年畢業(yè)于南京理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，碩士學(xué)位，現(xiàn)就職于天津渤化永利化工股份有限公司研究所，任工藝技術(shù)研發(fā)室主任。