我國低鹽重質(zhì)純堿生產(chǎn)工藝創(chuàng)新方法研究

李山嶺　吳巴特爾　李守剛

摘 要：純堿產(chǎn)品作為我國化工工業(yè)的重要原料，其生產(chǎn)工藝也處于不斷創(chuàng)新與改進(jìn)中。目前，國內(nèi)部分大型純堿生產(chǎn)企業(yè)持續(xù)開展低鹽重質(zhì)純堿工藝的研究與中試，并取得了良好的效果。本文在總結(jié)我國低鹽重質(zhì)純堿生產(chǎn)基本情況的基礎(chǔ)上，著重分析了國內(nèi)大型企業(yè)低鹽重質(zhì)純堿生產(chǎn)工藝創(chuàng)新的主要方法，最后對(duì)低鹽重質(zhì)純堿生產(chǎn)工藝創(chuàng)新前景進(jìn)行了總結(jié)和展望。

關(guān)鍵詞：低鹽重質(zhì)純堿;生產(chǎn)工藝;創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TQ114.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）20-0139-03

Research on Innovation Method of Production Technology of Low

Salt and Heavy Soda Ash in China

LI Shanling WU Bateer LI Shougang

（Henan Zhongyuan Chemical Co.， Ltd.， Nanyang Henan 473000）

Abstract： As an important raw material for China's chemical industry， soda ash products are also in the process of continuous innovation and improvement. At present， some large-scale soda ash producers in China continue to carry out research and pilot tests on low-salt heavy soda ash， and have achieved good results. On the basis of summarizing the basic situation of low-salt heavy soda ash production in China， this paper focused on the main methods of low-salt heavy-soda soda production process innovation in domestic large-scale enterprises， and finally summarized and prospected the low-salt heavy-soda soda production process innovation prospects.

Keywords： low salt and heavy soda ash;production process;innovation

純堿產(chǎn)品是我國化工工業(yè)的重要原料，人們也不斷創(chuàng)新與改進(jìn)其生產(chǎn)工藝[1，2]。目前，國內(nèi)部分大型純堿生產(chǎn)企業(yè)不斷深入開展低鹽重質(zhì)純堿工藝的研究與中試，并取得了良好的效果。結(jié)合國內(nèi)純堿工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，這些優(yōu)化創(chuàng)新的工藝很值得進(jìn)行深度研究和推廣，這也是本文研究的主要目的。

1 我國低鹽重質(zhì)純堿生產(chǎn)概況

純堿產(chǎn)品歷來都是國際化工產(chǎn)業(yè)的重要原料，美國、德國等發(fā)達(dá)國家對(duì)這種產(chǎn)品的需求量達(dá)到純堿產(chǎn)品總需求量的80%。純堿的結(jié)晶顆粒比較大，只含有較低數(shù)量的氯化物等，主要用來生產(chǎn)和制造高檔鏡片、玻璃、顯像管玻殼。如今，純堿工業(yè)將產(chǎn)品的重質(zhì)化、低鹽化當(dāng)作主要發(fā)展方向，研發(fā)前景非?？捎^。它的主要性能主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：可以預(yù)防玻璃窯爐中耐火材料的腐蝕作用，延伸其使用壽命;可以提升換熱器的工作效率，削減燃料消耗，使得廢氣污染在一定范圍內(nèi)降低;可以增強(qiáng)玻璃窯爐內(nèi)物料的自由流動(dòng)和熔化，提高玻璃制品的透明度和強(qiáng)度[3-5]。

隨著國內(nèi)外高檔玻璃需求的增加，低鹽重質(zhì)純堿的市場(chǎng)需求量也日益擴(kuò)大，主要市場(chǎng)空間聚焦于發(fā)展中國家，今后年均增速會(huì)超過8%。俄羅斯、印度、中國等多個(gè)國家，其低鹽重質(zhì)純堿的產(chǎn)量增速較高。它們的產(chǎn)品在歐洲、亞洲會(huì)面臨日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)，高性價(jià)比的低鹽重質(zhì)純堿產(chǎn)品具有更大優(yōu)勢(shì)。國內(nèi)生產(chǎn)低鹽重質(zhì)純堿的企業(yè)逐步從中部地區(qū)轉(zhuǎn)移到西部地區(qū)，區(qū)域市場(chǎng)需求的變化會(huì)愈加顯著。該項(xiàng)目產(chǎn)品無需昂貴的原料成本、耗能成本比較少、產(chǎn)品質(zhì)量好，在今后的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中擁有顯著優(yōu)勢(shì)。

2 國內(nèi)大型企業(yè)低鹽重質(zhì)純堿生產(chǎn)工藝創(chuàng)新的主要方法

2.1 液相水合法

昆侖堿業(yè)股份有限公司為了更好地滿足國內(nèi)外光學(xué)儀器、浮法玻璃顯象管等制造商以及冶金工業(yè)企業(yè)的需求，生產(chǎn)制造更高質(zhì)量的純堿產(chǎn)品，從天津堿廠引進(jìn)了液相水合法重灰工藝以及制堿專用的相關(guān)結(jié)晶器。該公司采取這項(xiàng)技術(shù)設(shè)備后，生產(chǎn)出的低鹽重質(zhì)純堿產(chǎn)品指標(biāo)值中，篩余物、粒度、重灰鹽分都符合國家標(biāo)準(zhǔn)，重灰鹽分≤0.3%，粒度≥等于75%，篩余物≤2.0%。該公司從天津堿廠引進(jìn)了相應(yīng)的專利技術(shù)，密切聯(lián)系高原地區(qū)的具體生產(chǎn)制造狀況，優(yōu)化和改進(jìn)了相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備裝置，通過大量的實(shí)踐活動(dòng)，制造出高質(zhì)量的低鹽重質(zhì)純堿產(chǎn)品。

從該企業(yè)當(dāng)前的生產(chǎn)情況來看，這個(gè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目業(yè)已有效地解決了低鹽重質(zhì)純堿產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)的現(xiàn)象，生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運(yùn)行，節(jié)能降耗的相關(guān)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，而且還在不斷優(yōu)化之中。生產(chǎn)出的低鹽重質(zhì)純堿產(chǎn)品，其性能都達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)：堆積密度達(dá)到1.0g/mL，高于國家標(biāo)準(zhǔn)要求的堆積密度0.85g/mL;產(chǎn)品中鹽分（氯化鈉）的含量低于0.3%，符合國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。從這項(xiàng)技術(shù)來看，它生產(chǎn)出了品質(zhì)優(yōu)良的低鹽重質(zhì)純堿產(chǎn)品，為產(chǎn)品營銷提供了非?？捎^的市場(chǎng)前景，能夠?yàn)槠髽I(yè)創(chuàng)造豐厚的利潤。同時(shí)，這種方法也是高原地區(qū)制造低鹽分重質(zhì)純堿的一種理想技術(shù)，學(xué)術(shù)研究價(jià)值較大，經(jīng)濟(jì)效益頗為長遠(yuǎn)。

2.2 鹵水聯(lián)合法

該工藝最早由天津渤天化工有限公司提出。其工藝的原理主要是：首先借助鹵水吸氨碳化，獲得重堿，分離重堿之后得到相應(yīng)的母液，以羥基氯化鎂或氧化鎂蒸氨，然后蒸發(fā)濃縮氯化鎂溶液，獲得固體化合物NaCl。氯化鎂在分離鹽后進(jìn)行分解，獲得了氧化鎂、氯化氫或羥基氯化鎂，可以循環(huán)使用后者。對(duì)分離獲得的重堿實(shí)施必要的濕分解，蒸出的氨以及CO2循環(huán)到后續(xù)的碳化步驟，濕分解后獲得的漿液，以液體燒堿對(duì)濕分解后留存的碳酸氫鈉進(jìn)行調(diào)整，獲得了碳酸鈉晶漿，然后進(jìn)行蒸發(fā)，獲得了Na2CO3·H2O結(jié)晶，再進(jìn)行干燥并結(jié)晶，從而獲得了低鹽重質(zhì)純堿。

從工藝流程的角度來看，該企業(yè)生產(chǎn)低鹽重質(zhì)純堿主要包括六大步驟。一是鹽水精制，它能夠除掉鹵水精制中的雜質(zhì)，與氨堿法相似。二是鹵水吸氨碳化，其操作流程類似于氨堿法或聯(lián)堿法。三是重堿分離，使用低鹽堿離心機(jī)分離技術(shù)，以削減含水量和鹽分。四是重堿濕分解，在重堿分解率達(dá)到75%的情況下，快速操作，無需較高能耗，整體來看不存在技術(shù)難點(diǎn)。濕法采取低壓蒸汽，與重堿煅燒的干法分解運(yùn)用燃料或高壓蒸汽相比，能耗較低。

五是調(diào)和濕分解液。人們可以借助隔膜液堿，對(duì)濕分解留下的碳酸氫鈉進(jìn)行調(diào)整，使其成為碳酸鈉。事實(shí)上，這相當(dāng)于采取燒堿碳化法來生產(chǎn)純堿。燒堿碳化法不但可以將二氧化碳當(dāng)作碳化劑，而且可以運(yùn)用碳酸氫鈉。重堿在帶攪拌的混合結(jié)晶器中和氫氧化鈉液體發(fā)生反應(yīng)，具體反應(yīng)為：

[NaHCO3++NaOH=Na2CO3+H2O]? ? ? （1）

假如結(jié)晶器內(nèi)的NaOH含量小于1%，NaHCO3含量低于2%，在35℃以下對(duì)母液進(jìn)行分類，人們能夠獲得質(zhì)量較高的一水堿，一水堿洗滌、脫水和煅燒后，可以得到低鹽重質(zhì)純堿，其NaCl含量達(dá)到0.1%。利用二氧化碳，對(duì)分離一水堿后的母液進(jìn)行碳化，其間可以析出NaHCO3，人們可以用其生產(chǎn)小蘇打產(chǎn)品，或是將其再次送入混合結(jié)晶器中用作燒堿碳化劑。關(guān)于分離NaHCO3后獲得的母液，人們可以利用二氧化碳對(duì)其進(jìn)行碳化，或者用其制作重堿濕分解液。

六是一水法。采取一水法，通過必要的干燥、蒸發(fā)、結(jié)晶工藝，生產(chǎn)出高質(zhì)量的低鹽重質(zhì)純堿產(chǎn)品。

2.3 離心分離法

目前，國內(nèi)大部分純堿生產(chǎn)企業(yè)主要采取固相水合法來制造低鹽重質(zhì)純堿。該方法有兩種工藝路線：一是削減純堿鹽分，以低鹽純堿制造低鹽重質(zhì)純堿;二是削減一水堿中的鹽分，以獲得低鹽重質(zhì)純堿。二者的共同之處在于生產(chǎn)加工期間都使用離心機(jī)來削減鹽分，但是實(shí)際運(yùn)行的具體要求和終極結(jié)果不完全相同：第一種技術(shù)路線中的重堿濾液沒有結(jié)疤現(xiàn)象，但是在第二種技術(shù)路線中，當(dāng)一水堿中的水分接近飽和或處于飽和狀態(tài)時(shí)，分離期間可能會(huì)結(jié)疤，進(jìn)而影響管理和生產(chǎn)。同時(shí)，與第二種技術(shù)路線相比，第一種技術(shù)路線往往需要更消耗多的能源。由此可見，這兩種方法各有利弊，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)往往會(huì)結(jié)合產(chǎn)量和目標(biāo)質(zhì)量等實(shí)際情況來選擇技術(shù)路線。

2.4 天然堿純化法

當(dāng)前，全球范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)天然堿礦的僅有美國、中國、土耳其、肯尼亞等少數(shù)幾個(gè)國家，其中以美國的綠河天然堿礦最有名。我國天然堿資源比較豐富，在亞洲產(chǎn)區(qū)占有重要位置，而且分布相對(duì)集中，主要位于河南桐柏、西藏及內(nèi)蒙古鹽堿帶。天然堿加工技術(shù)，主要指天然堿液制備技術(shù)以及純堿、燒堿、小蘇打、芒硝堿和泡花堿等幾種主要產(chǎn)品的加工工藝。經(jīng)過長期的經(jīng)驗(yàn)積累和移植吸收相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，當(dāng)代中國的天然堿加工技術(shù)已經(jīng)提高到一個(gè)嶄新的水平，徹底淘汰了原始落后的加工工藝，初步形成了日臻完善的具有特色的現(xiàn)代加工技術(shù)體系，可以生產(chǎn)出達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)甚至國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，為滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和人民群眾日益增長的物質(zhì)文化需求做出了積極貢獻(xiàn)。

河南中源化學(xué)股份有限公司共有天然堿制純堿裝置3套，其中二期裝置利用得天獨(dú)厚的天然堿資源，使用濕分解一步法生產(chǎn)工藝，將液相中的碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈉，再經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶和一水碳酸鈉的脫結(jié)晶水，得到重質(zhì)純堿產(chǎn)品。物料與蒸汽流向采用錯(cuò)流工藝，以兩級(jí)濕分解塔來調(diào)整清鹵中NaHCO3的含量，使溶液中的NaHCO3分解率達(dá)到80%左右。清鹵中的含鹽影響成品重質(zhì)純堿含鹽，如果母液中的含鹽量較高，可通過母液外排至蘇打裝置生產(chǎn)蘇打產(chǎn)品或者通過螺旋刮刀卸料離心機(jī)洗鹽，使重質(zhì)純堿含鹽量低于0.3%。

3 結(jié)論

我國低鹽重質(zhì)純堿工藝創(chuàng)新的路徑十分廣泛，并在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了良好的效果。為了促進(jìn)低鹽重質(zhì)純堿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，國內(nèi)大型純堿生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該秉持創(chuàng)新發(fā)展的精神，進(jìn)一步開拓研究思路，從設(shè)備創(chuàng)新、工藝優(yōu)化以及高技術(shù)手段組合等多個(gè)角度入手，加快研發(fā)與中試的進(jìn)程，努力實(shí)現(xiàn)自身生產(chǎn)效能與經(jīng)濟(jì)效益的同步提升。

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