用于鹽水精制的Na2CO3溶液配制工藝改造

戚瑞松

(新疆中泰化學(xué)(集團(tuán))阜康能源有限公司，新疆 烏魯木齊 830009)

新疆中泰化學(xué)(集團(tuán))阜康能源有限公司(以下簡稱“阜康能源”)擁有60萬t/a燒堿、80萬t/a聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)裝置。在鹽水精制過程中，平均添加Na2CO3助劑的量在30～32 t/d，消耗量為1萬t/a左右。在一次鹽水精制過程中，使用的除鈣精制劑Na2CO3的配制工作一直依靠人工操作完成,勞動強(qiáng)度較大；并且，在配制過程中會產(chǎn)生一定的粉塵,現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境相對較差，對現(xiàn)場操作人員的職業(yè)健康同樣存在著危害。為降低Na2CO3配制工作的勞動強(qiáng)度，保障操作人員的職業(yè)健康，阜康能源探討了Na2CO3配制工藝，設(shè)計(jì)了通過螺旋輸送機(jī)進(jìn)行自動配制的裝置。螺旋輸送裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、便于調(diào)整和維修、密封性強(qiáng)以及對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。螺旋輸送機(jī)是一種沒有撓性的輸送設(shè)備，在各行各業(yè)都有應(yīng)用；但是，如果工作環(huán)境惡劣，就會產(chǎn)生堵塞、磨損等問題，能否安全可靠地運(yùn)行，與其參數(shù)的設(shè)計(jì)及選取有很大關(guān)系。阜康能源通過設(shè)計(jì)安裝方式，計(jì)算安裝角度、輸送機(jī)長度、輸送能力等數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)提供給設(shè)備廠家制備輸送機(jī)，同時與Na2CO3供應(yīng)商聯(lián)系，用噸袋包裝Na2CO3取代每袋40 kg包裝Na2CO3的方式。

1 改造前的現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)負(fù)荷，一次鹽水在精制過程中平均消耗Na2CO330～32 t/d。袋裝Na2CO3經(jīng)人工破袋后，倒入配制槽內(nèi)與熱水混合攪拌，配制成滿足生產(chǎn)需要的Na2CO3溶液。該項(xiàng)工作每天由4人操作，工作時間在7～8 h。

袋裝Na2CO3卸車時，須在運(yùn)輸車輛車廂上部進(jìn)行人工操作，屬于登高作業(yè)。電解車間一次鹽水消耗Na2CO31萬t/a左右，平均每車按36 t計(jì)算，共須卸車：

1×10 000÷36≈278(次/a)。

除去節(jié)假日，幾乎每天都要進(jìn)行高危作業(yè)。作業(yè)頻次高，涉及的操作人員多，存在一定的安全管控風(fēng)險(xiǎn)。由于Na2CO3堆放區(qū)與配制區(qū)有一定的距離，化料工在化料之前還須先將袋裝Na2CO3碼放至手推小車上，再用人工運(yùn)送至配制槽進(jìn)行人工破袋倒料，操作人員的勞動強(qiáng)度較大。配制操作在室內(nèi)進(jìn)行，在現(xiàn)場向配制槽內(nèi)倒料的過程中會產(chǎn)生Na2CO3粉塵，現(xiàn)場環(huán)境較差。夏季氣溫高，操作人員勞動強(qiáng)度較大，易造成操作人員疲勞和身體不適；同時，在人工使用小車運(yùn)輸袋裝過程中，小車損壞頻率高，會導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升。

2 對現(xiàn)有Na2CO3化料系統(tǒng)進(jìn)行改造

2.1 土建施工

結(jié)合一次鹽水現(xiàn)有工藝、場地、設(shè)備，聯(lián)系Na2CO3供應(yīng)商，與設(shè)備制造商經(jīng)過交流和探討后，制定了詳細(xì)的改造方案。

為使Na2CO3卸料方便，將下料斗安裝于基準(zhǔn)面以下。開挖體積約為142.5 m3(3.0 m×2.5 m×1.9 m)的地基，并用混凝土灌漿，制備料倉設(shè)備基礎(chǔ)。對精制劑廠房門口至輸送機(jī)處約50 m2的地面進(jìn)行硬化，用作叉車叉運(yùn)Na2CO3的通道,并制備和安裝Na2CO3下料斗(如圖1所示)。

圖1 Na2CO3下料斗示意圖

室外下料斗處安裝64 m3(4 m×4 m×4 m)的彩鋼板房，作為室外倒料的獨(dú)立空間。

2.2 設(shè)備安裝

(1)根據(jù)螺旋輸送機(jī)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定螺旋輸送機(jī)的性能指標(biāo),主要有輸送量、功率消耗和輸送效率,影響因素有螺旋軸轉(zhuǎn)速、填充系數(shù)和螺距。

(2)通過單因素試驗(yàn),研究各因素對輸送性能指標(biāo)的影響規(guī)律。

(3)根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,選擇各因素的較優(yōu)水平進(jìn)行正交試驗(yàn),研究各因素對試驗(yàn)指標(biāo)影響的主次順序,并得出因素的最優(yōu)水平組合。

(4)運(yùn)用綜合平衡法,得到螺旋輸送機(jī)工作性能較優(yōu)時各因素間的較優(yōu)水平組合。

(5)安裝和調(diào)試配套的電力系統(tǒng)。設(shè)備性能指標(biāo)為：輸送距離6 m、輸送能力20 t/h、螺旋管傾角小于30°[1]。具體情況如圖2和圖3所示。

圖2 Na2CO3螺旋輸送機(jī)示意圖

圖3 Na2CO3螺旋輸送運(yùn)行現(xiàn)場

(6)安裝完成后，根據(jù)基準(zhǔn)面設(shè)計(jì)的料斗高度而設(shè)計(jì)容積為1.5 t的錐形料斗。

2.3 改變供貨包裝

與供應(yīng)商溝通，采用噸袋包裝Na2CO3取代每袋40 kg包裝Na2CO3的包裝袋，大大降低了開袋的操作次數(shù)，降低了勞動強(qiáng)度；同時，大大縮短了登高卸車作業(yè)的時間，使安全風(fēng)險(xiǎn)得到了有效控制。

3 工藝改造

阜康能源60萬t/a燒堿生產(chǎn)裝置配套一、二期一次鹽水系統(tǒng)原設(shè)計(jì)為各有1臺Na2CO3配制槽和1臺Na2CO3溶液儲罐，經(jīng)過化料系統(tǒng)的改造后，將Na2CO3配制集中在一期進(jìn)行配制，配制好的溶液通過離心泵送至二期Na2CO3溶液儲罐，合理利用了現(xiàn)有資源，有效減少了作業(yè)面，更便于生產(chǎn)的現(xiàn)場管理。

4 改造后取得的效果

Na2CO3自動配制裝置改造完成后，采用叉車配制Na2CO3，降低了配制過程中人員的參與程度，杜絕了操作人員長時間暴露在粉塵環(huán)境中，有效控制了職業(yè)健康危害風(fēng)險(xiǎn)。通過工藝改造，停止使用原工藝二期裝置的Na2CO3配制槽攪拌器、提升泵，從簡化人員操作方面和節(jié)約成本方面都取得了一定的效果。Na2CO3自動配制投用后，操作人員由4人減少為2人，節(jié)約人工費(fèi)用為：

4 000×2×12=96 000(元/a)= 9.6萬元/a。

人工卸車改為機(jī)械卸車，將多人登高作業(yè)減少為1人登高作業(yè)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。由此節(jié)約的人工費(fèi)用為：

10 000×10=100 000(元/a)=10萬元/a。

Na2CO3自動配制裝置的投用，共計(jì)節(jié)約成本費(fèi)用為：

9.6+10=19.6(萬元/a)。

5 結(jié)語

鹽水精制過程中各項(xiàng)助劑的配制和添加是一項(xiàng)頻繁且重要的工作，操作人員勞動強(qiáng)度較大。通過技術(shù)改造，降低了生產(chǎn)成本和操作人員的勞動強(qiáng)度，有效地改善了工作環(huán)境，提高了現(xiàn)場安全和管理水平。