五水偏硅酸鈉生產(chǎn)方法的部分工藝設(shè)備改進(jìn)

摘 要：改進(jìn)常規(guī)以石英砂和高濃度液堿為原料生產(chǎn)五水偏硅酸鈉的溶液結(jié)晶法生產(chǎn)工藝和設(shè)備，采用本地豐富的石英砂硅礦資源和公司自產(chǎn)30%～32%液體燒堿為原料生產(chǎn)五水偏硅酸鈉，免除液堿蒸發(fā)濃縮的過程，減少蒸汽消耗，同時(shí)延長設(shè)備使用壽命，降低生產(chǎn)成本，節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：五水偏硅酸鈉；石英砂；液體燒堿；節(jié)能降耗

五水偏硅酸鈉又名五水合硅酸鈉、水合硅酸鈉，分子式為Na2SiO3·5H2O（通常寫作SiO2·Na2O·5H2O），是一種無毒、無味、無公害的白色粉末或結(jié)晶顆粒，屬于無機(jī)鹽產(chǎn)品，具有去垢、乳化、分散、濕潤、滲透性及對PH值有緩沖能力。五水偏硅酸鈉在洗滌劑、陶瓷、電鍍、紡織、印染、造紙、水泥、混凝土、耐火材料、油脂和皮革加工等工業(yè)領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用，被國家列為“我國優(yōu)先發(fā)展的精細(xì)化學(xué)品”和“今后我國無機(jī)化工產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)”之一。

五水偏硅酸鈉的生產(chǎn)通常是用石英砂SiO2和純堿NaCO3（或燒堿NaOH）反應(yīng)生產(chǎn)硅酸鈉，再以燒堿調(diào)節(jié)硅鈉比而制得，也可以直接以硅酸鈉和燒堿為原料進(jìn)行制備。目前五水偏硅酸鈉的生產(chǎn)方法有溶液結(jié)晶法、熔固結(jié)晶法、造粒法等。

我公司所處廣西柳城縣擁有儲量豐富、二氧化硅含量達(dá)90%以上的高品質(zhì)石英砂硅礦資源，并且公司氯堿裝置自產(chǎn)32%離子膜燒堿，因此公司擬利用本地石英砂和自產(chǎn)液堿為原料生產(chǎn)五水偏硅酸鈉產(chǎn)品，以延伸氯堿下游產(chǎn)業(yè)鏈。

1 在常規(guī)溶液結(jié)晶法生產(chǎn)五水偏硅酸鈉的工藝方法中存在的缺陷

1.1 通常以二氧化硅含量為90%以上的石英砂和含量為38%～80%的液堿為原料，反應(yīng)完成后經(jīng)過冷卻結(jié)晶制得。由于需要的燒堿溶液濃度為38%以上，這樣必須對電解出來的32%左右的燒堿進(jìn)行蒸發(fā)濃縮才能使用，不僅延長了生產(chǎn)時(shí)間，還造成了蒸汽能源消耗的浪費(fèi)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。

1.2 業(yè)內(nèi)一般采用傳統(tǒng)三足離心機(jī)、母液循環(huán)法生產(chǎn)五水偏硅酸鈉，存在固液分離不理想、勞動強(qiáng)度大、人員配置多等缺陷。

1.3 業(yè)內(nèi)一般采用噴霧造粒干燥工藝用于大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，存在物料溫度較高，易腐蝕干燥機(jī)設(shè)備，造成使用壽命短等缺陷。

針對上述問題，我公司于2014年成立了技改專項(xiàng)課題小組，研究對常規(guī)溶液結(jié)晶法五水偏硅酸鈉生產(chǎn)工藝設(shè)備進(jìn)行部分改進(jìn)，以期能夠?qū)崿F(xiàn)大幅節(jié)能降耗降，從而降低生產(chǎn)成本。經(jīng)與設(shè)計(jì)單位深入探討及裝置試生產(chǎn)期間的多次試驗(yàn)改進(jìn)，現(xiàn)已成功解決上述常規(guī)生產(chǎn)工藝中存在的各項(xiàng)缺陷。

2 改進(jìn)措施

2.1 生產(chǎn)原料由原來使用的50%燒堿改為32%燒堿，即利用氯堿裝置產(chǎn)出的起始溫度為88℃的32%熱液堿，與預(yù)處理過的石英砂按一定比例（依預(yù)定模數(shù)而定，如m=2.4）投入混合反應(yīng)釜，通入少量蒸汽（0.33t）在100～150℃的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)制得硅酸鈉溶液。在后續(xù)調(diào)模過程中同樣以88℃的32%熱堿加入，通入少量蒸汽（0.113t）進(jìn)行濃縮。

此改造的好處在于，不僅免除了30%～32%液堿蒸發(fā)濃縮的過程，減少了液堿蒸發(fā)1.2t/t的蒸汽消耗；而且充分利用了熱液堿的能量，提高了反應(yīng)釜內(nèi)物料的初始溫度，縮短了物料的加熱升溫升壓過程時(shí)間，大大地減少了蒸汽用量，節(jié)約了能耗。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)比較，生產(chǎn)1噸成品能夠節(jié)約約19%的蒸汽。

2.2 采用自動活塞離心機(jī)替代傳統(tǒng)的三足離心機(jī)設(shè)備，通過試驗(yàn)調(diào)整優(yōu)化濾板縫隙，實(shí)現(xiàn)無人值守自動固液分離，提高了生產(chǎn)效率，并降低了成本。

2.3 采用連續(xù)霧化造粒干燥工藝，在流化床干燥機(jī)內(nèi)增加篩分裝置，采用二次篩分形式，增加高溫物料的冷卻環(huán)節(jié)；并在霧化造粒干燥過程中，用冷風(fēng)機(jī)通入自然風(fēng)，將常規(guī)的控制指標(biāo)110℃改進(jìn)為80～90℃，以減小對干燥機(jī)的腐蝕和磨損，延長設(shè)備使用壽命。

目前我公司已成功地建成了2萬t/a偏硅酸鈉生產(chǎn)線一條，并實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過對上述常規(guī)五水偏硅酸鈉生產(chǎn)方法中相關(guān)工藝設(shè)備的改進(jìn)，極大地降低了能源消耗，提高了生產(chǎn)效率和設(shè)備壽命，實(shí)現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 張振偉等，影響粉體物料連續(xù)造粒的主要因素及解決方法[C].第四屆粉體工程學(xué)術(shù)會議論文集，1996年4月.

[2] 李國庭等.以活性SiO2為原料制取五水偏硅酸鈉新工藝[J].非金屬礦，1999（07）.

[3] 董麗敏等.溶液結(jié)晶法制備五水偏硅酸鈉[J].純堿工業(yè)，2000（05）.

[4] 五水偏硅酸鈉的生產(chǎn)方法[J].無機(jī)鹽工業(yè)，2005，37（06）.

[5] 繆應(yīng)菊等.五水偏硅酸鈉制備工藝現(xiàn)狀[J].無機(jī)鹽工業(yè)，2014（12）.

作者簡介：唐荷（1981.12- ），本科，廣西人，柳州東風(fēng)化工股份有限公司，從事工作：負(fù)責(zé)公司研發(fā)、技術(shù)、質(zhì)量、信息化、新項(xiàng)目管理工作。