年產(chǎn)百萬噸級聯(lián)堿工程中新技術(shù)應(yīng)用探討

張春起

（天津渤化工程有限公司，天津300451）

純堿是一種重要的基本化工原料，應(yīng)用廣泛，有“化工之母”之稱。目前世界上廣泛采用的化學(xué)合成生產(chǎn)純堿的方法主要有索爾維（氨堿）法和聯(lián)合制堿（聯(lián)堿）法兩種。聯(lián)堿法又稱侯氏制堿法,是我國化學(xué)工程專家侯德榜于1943年創(chuàng)立的，并于1953年7月1日獲得新中國中央工商行政管理局頒發(fā)的發(fā)字第一號發(fā)明證書。1967年開始先后有一批小的聯(lián)堿廠在中國獲批建設(shè)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，聯(lián)堿單套裝置的能力不斷提高，現(xiàn)在單套裝置能力已達到百萬噸級。

1 聯(lián)合制堿工藝原理

聯(lián)合制堿法生產(chǎn)純堿及氯化銨（簡稱聯(lián)堿法），分為二個生產(chǎn)過程。第一過程為純堿生產(chǎn)過程，簡稱制堿過程；第二過程為氯化銨生產(chǎn)過程，簡稱制銨過程，兩個過程構(gòu)成一個循環(huán)過程。向循環(huán)系統(tǒng)中連續(xù)加入原料氨、鹽、二氧化碳和水，同時不斷地生產(chǎn)出純堿和氯化銨產(chǎn)品。

2 聯(lián)堿裝置大型化所遇到的技術(shù)難點

隨著聯(lián)堿單套裝置的能力的提高，設(shè)備大型化的選用難度和工藝技術(shù)問題也隨之而來。以下幾個方面是聯(lián)堿裝置大型化過程中值得關(guān)注和亟待解決的問題。

1）廢物AII泥的處理：在制堿生產(chǎn)過程中，因使用的鹽中夾帶有鈣、鎂、泥砂等廢物，在生產(chǎn)過程中如處理不好就會影響產(chǎn)品質(zhì)量。聯(lián)堿法通常是將AII泥通過泥漿泵送入壓濾系統(tǒng)，通過板框式壓濾機回收濾液。而排放的AII泥存在NH3-N環(huán)保排放超標的問題。

2）大規(guī)模生產(chǎn)中成品輸送問題：在純堿生產(chǎn)中，皮帶機作為物料輸送設(shè)備被廣泛采用，但普通皮帶機也存在著明顯的缺點：

①輸送方式為敞開方式,輸送純堿、氯化銨等粉末狀產(chǎn)品時，在生產(chǎn)運輸過程中會產(chǎn)生大量的粉塵造成環(huán)境污染；

②輸送物料的角度較小、只能走直線，對地形的適應(yīng)性差；轉(zhuǎn)彎處需設(shè)立中轉(zhuǎn)站。

3）大型干燥和成品包裝設(shè)備的選用：干燥和包裝工序是聯(lián)堿裝置生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，在保證生產(chǎn)運行可靠性的前提下，兼顧能耗、維護成本、占地面積等因素，合理地選擇設(shè)備，是大型裝置設(shè)計的關(guān)鍵。

4）聯(lián)堿系統(tǒng)氨味治理：氨主要出現(xiàn)在制冷、結(jié)晶、碳化工序，若設(shè)備未密封，則很容易有氨味，產(chǎn)品濕銨和重堿在皮帶機的傳送過程中直接暴露在空氣中，未完全反應(yīng)的氨揮發(fā)出來造成氨味較重。氨味治理不僅是保護環(huán)境的需要，也是減少原料消耗、降低成本的需要。

3 百萬噸級聯(lián)堿生產(chǎn)中的技術(shù)難點的攻克

針對以上技術(shù)難點，我公司結(jié)合在60萬t/a、80萬t/a聯(lián)堿工程中成功的實踐經(jīng)驗，在100萬t/a聯(lián)堿項目中進行了深入的討論，提出了應(yīng)對的解決方案。

3.1 從源頭解決AII泥問題

一方面，研發(fā)了一種提高原料鹽質(zhì)量的生產(chǎn)技術(shù)。在用鹵水生產(chǎn)聯(lián)堿用原料鹽工藝中，硝系統(tǒng)產(chǎn)生的母液經(jīng)分離，部分返回硝系統(tǒng)繼續(xù)制硝的硝回溶技術(shù)。該技術(shù)使SO42-充分轉(zhuǎn)化成芒硝產(chǎn)品，減少其在進入末效鹽蒸發(fā)器鹵水中的含量，從而減少原料鹽產(chǎn)品的SO42-含量，提高了原料鹽產(chǎn)品質(zhì)量，也從根源上減少了AII泥的產(chǎn)生。

另一方面，采用澄清桶底流返回鹽析結(jié)晶器的方式，將其隨濃銨產(chǎn)品帶出，既不會影響濃銨產(chǎn)品質(zhì)量，又可避免排放AII泥對周圍環(huán)境的影響，此工藝在百萬噸級聯(lián)堿工藝中首次使用，并取得了良好的效果。

3.2 使用管狀皮帶機代替?zhèn)鹘y(tǒng)平皮帶

管狀輸送機除有普通帶式輸送機的性能特點外，還有自己更為突出的特點[1]：①密閉輸送物料；②輸送線可沿空間曲線布置；③輸送線可沿地形曲線布置；④大傾角輸送；⑤分別利用膠帶的上、下分支往返封閉輸送物料；⑥占用空間高度，水平占地面積小。

管狀運輸機可沿空間曲線布置的特性，可以優(yōu)化項目的整體布置方案，提高土地利用率；由于管狀運輸機采用封閉輸送，輸送過程幾乎不產(chǎn)生污染，符合國家的環(huán)保政策，管狀皮帶運輸機在百萬噸級聯(lián)堿裝置中進行了實際應(yīng)用，收到了很好的效果。

3.3 大型設(shè)備的選型

3.3.1 大型流化床的應(yīng)用

重灰干燥小型流化床能力只有25t/h，而大型流化床能力可達46t/h。設(shè)備大型化優(yōu)勢如下：

1）占地、安裝投資成本：大型流化床設(shè)備緊湊，空間利用率高；模塊化結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場安裝就位方便[2]。

2）運行及維護費用：大型化流化床每年的設(shè)備維護和儀表維護可大大降低。

3）運行特性：流化床的側(cè)立門可以打開，這樣很方便進行內(nèi)部傳熱管的內(nèi)部清理工作；通過溫度反饋來實現(xiàn)進料速率的調(diào)整，運行平穩(wěn)，與上下游的生產(chǎn)容易實現(xiàn)自動化連續(xù)操作；充分利用流化風(fēng)，改善了物料對于埋管的粘結(jié)性，使系統(tǒng)能穩(wěn)定運行仍可以保持良好的傳熱效能。

4）成品品質(zhì)：物料通過流化床時的流動，使其磨損降至最低，輸送設(shè)計確保物料顆粒磨損均勻，同時物料顆粒均勻受熱，使最終成品純堿的品質(zhì)得以改善。

3.3.2 回轉(zhuǎn)式小袋包裝機

目前國內(nèi)純堿小袋包裝常用的包裝機是雙螺旋給料式包裝機[3]?；剞D(zhuǎn)式小袋包裝機是具有國際先進水平的全自動包裝機，是采用氣動振動器喂料的特殊旋轉(zhuǎn)喂料裝置，采用的包裝袋為閥口袋，該種機型具有特殊旋轉(zhuǎn)喂料裝置，可實現(xiàn)多個下料口同時下料包裝，設(shè)備封口采用超聲波封口。年產(chǎn)百萬噸級聯(lián)堿裝置使用了回轉(zhuǎn)式小袋包裝機，實踐證明其具有高產(chǎn)量、高精度、操作簡單、易于維護、運營成本低、環(huán)保、高度自動化運轉(zhuǎn)周期長等特點，且不需要備機。

3.4 多點集中實現(xiàn)氨味治理

氨味治理的原則是將聯(lián)堿系統(tǒng)產(chǎn)生氨味的位置密封，采用引風(fēng)機將含氨尾氣引至水洗塔循環(huán)洗滌[4]。

3.4.1 結(jié)晶工序氨味治理

結(jié)晶工序濾銨機、離心機下料濕銨皮帶、結(jié)晶廠房內(nèi)儲桶、AI/AII分配罐、濾液桶、母液回收罐等含氨氣體通過配有風(fēng)管，由濕法除氨系統(tǒng)引風(fēng)機送往洗氣塔洗滌放空；洗氣塔采用循環(huán)洗滌方式，洗滌塔的洗水由含氨雜水泵補入，塔內(nèi)洗水達一定氨含量后排入母液回收罐。離心機下料濕銨皮帶機上方的封閉箱體使用玻璃鋼材質(zhì)，配有吸風(fēng)管，通過洗滌塔風(fēng)機送往洗滌塔除氨味后放空。濕銨皮帶上配有玻璃鋼箱體罩，氨味送往干銨水洗塔洗滌回收排放。

3.4.2 煅燒氨味治理

在煅燒重堿皮帶每臺煅燒爐下料入口配有吸氨味的風(fēng)管，送往除氨味循環(huán)洗滌塔，用碳化送來凈氨水循環(huán)洗滌吸收，氣體放空，洗滌水回碳化過濾帶機做洗水用或去結(jié)晶工序氨水制備裝置。

3.4.3 碳化氨味治理

重堿皮帶機加玻璃鋼罩，用引風(fēng)機將皮帶罩內(nèi)的含氨廢氣送到水洗塔，用水循環(huán)洗滌后放空；MI桶內(nèi)含氨廢氣、帶式濾堿機、出堿槽、緩沖槽含氨廢氣經(jīng)引風(fēng)機到水洗塔洗滌后排放至大氣。洗滌水可去結(jié)晶工序。

含氨廢氣經(jīng)水洗后均符合氨的排放標準，可直接排空，洗水均回聯(lián)堿系統(tǒng)，無廢水排放。

4 總結(jié)

實聯(lián)化工（江蘇）100萬t/a聯(lián)堿生產(chǎn)裝置為國內(nèi)首套百萬噸規(guī)模的生產(chǎn)裝置，其中包含多項聯(lián)堿流程改進技術(shù)、主要設(shè)備放大技術(shù),其中多項設(shè)備形式創(chuàng)新、工程設(shè)計放大等技術(shù)在聯(lián)堿行業(yè)均為首次成功使用，填補了聯(lián)堿生產(chǎn)設(shè)計專有技術(shù)的空白，為我國純堿工業(yè)的不斷發(fā)展起到了積極的推動作用。