井下循環(huán)制純堿水平衡改造

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(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇 淮安 223200)

1 背 景

江蘇井神鹽化股份公司淮安堿廠(以下統(tǒng)稱“淮堿”)設(shè)計時按照國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能減排要求，利用淮安地區(qū)地下豐富的鹽礦資源，采用井下循環(huán)制純堿生產(chǎn)工藝，純堿生產(chǎn)排放的廢液代替清水注井化鹽生產(chǎn)氯化鈉和氯化鈣，實現(xiàn)循環(huán)生產(chǎn)。井下循環(huán)制純堿技術(shù)的關(guān)鍵之一就是水的平衡，在純堿生產(chǎn)過程中，需要將水進行分級使用，提升水的循環(huán)利用率，一方面可節(jié)約水資源，另一方面，減少純堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液當量，降低制堿清鈣液處理難度。

2 純堿生產(chǎn)水排查分類

隨著淮安堿廠二期分步實施，純堿產(chǎn)能達到60萬t/a，清鈣液有一定平衡壓力。過去，各工序?qū)Я芩M入地溝，最終進入清鈣液，造成清鈣液當量大，降低了清鈣液氯化鈣含量，增加了水平衡壓力，另一方面生產(chǎn)系統(tǒng)需要補充一次水，造成水資源浪費。有必要將各種水分級使用，以節(jié)約水資源，降低水平衡壓力和環(huán)保壓力。為了實現(xiàn)水的分級使用，對純堿生產(chǎn)過程中水進行分類調(diào)查，按水的質(zhì)量分為軟水、一次水、冷卻循環(huán)水、廢淡液、石灰泡沫洗滌循環(huán)水、含氨雜水、不含鹽雜水、含鹽雜水、清鈣液，各種水情況統(tǒng)計如表1。

表1 純堿生產(chǎn)水調(diào)查表

通過對各種水分類排查，軟水主要用于濾過洗水和重灰化合水，一次水主要用于循環(huán)冷卻水補水及消防水，冷卻循環(huán)水、石灰泡沫洗滌水循環(huán)使用，需要對廢淡液、含氨雜水、不含鹽雜水、含鹽雜水、清鈣液分類收集使用。

3 水分級回收利用

3.1 煅燒蒸汽冷凝水回收改造

純堿生產(chǎn)需要補充80 m3/h軟水，而煅燒工序蒸汽冷凝水溫度高，含有一定的余熱，水的質(zhì)量好，沒有充分回收利用，存在較大的浪費。純堿生產(chǎn)過程中需要軟水作為濾過洗水，重灰生產(chǎn)需要補充軟水作為化合水，制取軟水成本在2元/m3以上。而煅燒工序蒸汽冷凝水經(jīng)過兩次閃發(fā)，溫度仍有150 ℃，水的質(zhì)量高，且含有一定的余熱。通過對煅燒蒸汽冷凝水第三次閃發(fā)，回收的蒸汽供高真空蒸餾塔使用，閃發(fā)蒸汽量在10 t/h以上，閃發(fā)后冷凝水溫度約80 ℃，經(jīng)過冷卻后作為濾過軟水和重灰化合水，經(jīng)過改造，蒸汽冷凝水基本能夠保證純堿生產(chǎn)所需軟水，原軟水供應(yīng)僅作為備用。每年生產(chǎn)時間以8 000 h計算，軟水價格以2元/m3計，每年可節(jié)約軟水費用為：

2×80×8 000÷10 000=128萬元

3.2 石灰泡沫循環(huán)水洗水改造

3.2.1 補充水改造

石灰工序窯氣經(jīng)過三級除塵，將窯氣含塵量、溫度控制在指標要求范圍之內(nèi)，第二級除塵采用泡沫除塵塔，對窯氣用循環(huán)水洗滌除塵、降溫，從石灰泡沫除塵塔出來的除塵洗水經(jīng)過澄清、降溫后，清液自流入清水池，用泵供石灰泡沫除塵塔循環(huán)使用。除塵循環(huán)水在使用過程中有部分損失，需要部分補充水，過去采用一次水補充。根據(jù)水的分級使用原則，將煅燒、碳化、壓縮等工序不含鹽的導(dǎo)淋水收集后，用泵送至除塵水澄清桶，澄清后作為石灰泡沫除塵塔補充水。

煅燒爐氣冷凝液、蒸餾氨氣冷凝液中含有較高濃度的氨，經(jīng)過高真空蒸餾回收其中的氨，得到廢淡液。據(jù)了解，各純堿生產(chǎn)企業(yè)一般將廢淡液作為濾過洗水使用。開始淮安堿廠也將廢淡液作為濾過洗水，在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)廢淡液時常出現(xiàn)氯離子偏高現(xiàn)象，同時廢淡液濁度偏高，帶濾機噴嘴堵塞頻繁，經(jīng)分析，含氯主要原因是在蒸餾過程中氨氣夾帶少量母液，以及冷凝液在高真空蒸餾時利用廢液閃發(fā)蒸汽，閃發(fā)蒸汽夾帶少量廢液，造成廢淡液含氯及濁度偏高，直接影響純堿產(chǎn)品質(zhì)量。將廢淡液送到除塵水澄清桶，澄清后作為石灰除塵補充水。

3.2.2 水平衡改造

各種不含鹽雜水、廢淡液補充到石灰除塵循環(huán)水后，每小時補充水量達到100 m3/h左右，而石灰除塵水損失量約20 m3/h，每小時多補充約80 m3/h雜水進入石灰除塵水，導(dǎo)致石灰除塵水膨脹，為了解決除塵水膨脹問題，將膨脹部分的除塵水作為石灰化灰補充水，化灰水不足部分由來自蒸吸工序循環(huán)冷卻水補充。由于循環(huán)冷卻水部分用于化灰水，可以控制循環(huán)水濃縮倍數(shù)，防止?jié)饪s倍數(shù)過高造成冷卻循環(huán)水質(zhì)量惡化。

3.3 含氨雜水回收改造

煅燒爐氣經(jīng)旋風(fēng)分離、冷凝、洗滌后，送至壓縮工序，經(jīng)壓縮后進入碳化工序作下段氣制堿，爐氣、下段氣中含有少量含氨冷凝水；帶濾機尾氣經(jīng)軟水洗氨后經(jīng)真空機排空，尾氣中含有少量含氨冷凝水。為了減少爐氣、下段氣、濾過尾氣含有少量水對設(shè)備、生產(chǎn)帶來不利影響，在碳化工序、壓縮工序下段氣、爐氣、濾過尾氣管線上分別設(shè)有導(dǎo)淋，這些導(dǎo)淋含有少量的氨，直接排放不僅造成氨耗增加，同時存在環(huán)保隱患，需要進行回收利用。經(jīng)測量及取樣分析，含氨導(dǎo)淋氨含量達到約30 tt，排放量約2 m3/h。

1)碳化工序下段氣導(dǎo)淋回收改造。如圖1所示，在下段氣導(dǎo)淋外排管處結(jié)管線至母液桶預(yù)留口，利用下段氣壓力將導(dǎo)淋液自壓至母液桶。

圖1 碳化下段氣導(dǎo)淋液回收工藝圖

2)壓縮含氨導(dǎo)淋回收改造

爐氣經(jīng)壓縮、末冷器冷卻后，含氨冷凝液集中到末冷器下側(cè)貯槽中。從末冷器導(dǎo)淋排放可接一根管線送至蒸吸冷凝液貯桶，利用末冷器下段氣壓力，將含氨冷凝液通過下段氣壓力自壓送蒸吸冷凝液貯桶，經(jīng)高真空蒸餾塔回收其中的氨，在冷凝液管線上增加自調(diào)閥，末冷器增加液位計，將末冷器冷凝液貯槽液位控制在30%，由調(diào)節(jié)閥自動控制，由于末冷器冷凝液貯槽下方有一定液位，可起水封作用，防止下段氣串進蒸吸冷凝液貯桶。

為了回收濾過尾氣導(dǎo)淋液、爐氣導(dǎo)淋，在壓縮廠房建一地下含氨雜水回收池，增加一臺自吸泵，將濾過尾氣導(dǎo)淋、爐氣導(dǎo)淋、下段氣導(dǎo)淋接入地下槽中，用泵將含氨導(dǎo)淋水送至去蒸吸冷凝液桶。

若氨的價格以3元/kg計，每年生產(chǎn)時間以8 000 h 計，每年可降低氨成本為：

2×30×17÷20×8 000×3÷10 000=122.4萬元

3.4 含鹽雜水回收改造

蒸吸工序由于蒸餾塔清掃、現(xiàn)場跑冒滴漏等產(chǎn)生的廢水中含氯化鈣、氯化鈉等鹽，不能作為石灰除塵水，用泵送至蒸餾廢液澄清桶，與清鈣液一起送井下化鹽實現(xiàn)鹽鈣循環(huán)生產(chǎn)。

圖2 淮安堿廠水平衡圖

4 效果分析

1)水分級改造后提升清鈣液濃度

水經(jīng)過分級改造后，清鈣液當量降低近1 m3/t堿，含氨量降低近60 mg/L，氯化鈣的濃度增加約10～15 g/L。

2)滿足軟水生產(chǎn)需求

蒸汽冷凝水閃發(fā)后，經(jīng)板式換熱器冷卻，全部用于濾過、重灰等工序作軟水使用，熱電軟水作為備用水源，滿足純堿生產(chǎn)軟水需求。

3)節(jié)約水資源

通過節(jié)水改造，石灰除塵水不再需要補充水，膨脹的部分水可用于石灰化灰，減少了石灰工序化灰補充水量，每年可節(jié)水約80萬m3，每方水成本以0.8元計，每年節(jié)約成本為：

0.8×80=64萬元

4)效益分析

經(jīng)過改造，每年可降低軟水、液氨成本為：

128+122.4+64=314.4萬元

表2 水分級前后清鈣液氯化鈣濃度分析數(shù)據(jù)

5 結(jié) 語

淮安堿廠通過水質(zhì)分類，根據(jù)不同質(zhì)量水進行分級使用，提高清鈣液濃度，除每噸堿有約10 m3清鈣液代替清水注井采鹽進行鹽鈣聯(lián)產(chǎn)外，實現(xiàn)生產(chǎn)廢水零排放，有利于井下循環(huán)制純堿工藝水平衡，節(jié)約水資源，并產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益。