淺談氨堿廢液化灰技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用

(中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817099)

純堿的生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)過程中占有重要地位，中國(guó)已經(jīng)成為世界上生產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的國(guó)家，2020年，我國(guó)純堿產(chǎn)量2 788萬(wàn)t，其中采用氨堿法制堿工藝生產(chǎn)的純堿約為1 298萬(wàn)t。氨堿法制堿因?yàn)榫哂性蟽r(jià)廉易得、產(chǎn)品質(zhì)量高、技術(shù)成熟、能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)中氨得到充分的循環(huán)利用、損耗量較小等優(yōu)點(diǎn)，目前仍為最主要的純堿生產(chǎn)方法。但該法也存在原料利用率低，主要是指NaCl的利用率低，廢液排放量大的缺點(diǎn)。蒸氨廢液是氨堿法純堿生產(chǎn)中產(chǎn)生量最大的排放物，主要是高含鹽的廢水，主要成分有氯化鈉和氯化鈣等無(wú)機(jī)鹽。目前均通過晾曬達(dá)到濃縮目的，進(jìn)入氯化鈣制備廠進(jìn)行結(jié)晶。蒸氨廢液的資源化綜合利用一直是制約氨堿法制堿生產(chǎn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的因素之一。

1 蒸氨廢液化灰技術(shù)

氨堿法制造純堿過程中，每生產(chǎn)1 t純堿大約要排放10 m3左右的廢液，廢液中主要成分為NaCl和CaCl2，濃度分別為50～70 g/L和95～115 g/L，其余是水，約為924～964 g/L，pH值為10～11。年產(chǎn)150萬(wàn)t的氨堿法純堿廠每年要排放1 500萬(wàn)m3的堿性廢液，為了環(huán)境治理要花費(fèi)大量人力財(cái)力，同時(shí)大量物料被浪費(fèi)。為了減少?gòu)U液排放量，回收廢液中的NaCl、CaCl2和H2O，我公司在與各純堿企業(yè)交流、學(xué)習(xí)和與各專業(yè)的環(huán)保公司、科研院所、高校做過大量的試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，認(rèn)為廢液化灰技術(shù)是一條投資省、見效快的蒸氨廢液資源化綜合利用的途徑。

化灰，即用一定量的水加入到生石灰CaO中進(jìn)行消化反應(yīng)生成熟石灰Ca(OH)2，繼而制成石灰乳的過程，在氨堿法純堿廠中此過程稱作化灰。在氨堿法純堿廠中石灰乳被加入過濾母液中用來分解NH4Cl，并用蒸汽加熱蒸餾母液回收被分解出來的NH3，釋放NH3后的母液叫做蒸氨廢液?；胰閹нM(jìn)母液中的水分沒有被利用，反將廢液沖稀，增加廢液排放量。

蒸氨廢液化灰，即用蒸氨廢液上清液代替部分淡水進(jìn)行化灰，達(dá)到充分利用廢液中的水分和降低淡水使用量的目的。這樣使蒸氨廢液當(dāng)量體積減少，同時(shí)將蒸氨廢液濃縮，為蒸氨廢液的處理、綜合利用生產(chǎn)氯化鈣以及降低產(chǎn)品成本提供了有利條件。

2 試驗(yàn)方案

分別將廢液占比為0%、5%、8%、20%的化灰水200 mL加熱至42 ℃，放入固定數(shù)值的生石灰后，不斷攪拌15 min，分別測(cè)定灰乳濃度數(shù)據(jù)。

結(jié)果分析：

1)化灰水中摻入93 ℃的蒸氨廢液上清液后，可以將化灰水的溫度提高約5 ℃，有利于提高灰乳的活性。

2)采用蒸氨廢液與化灰水比列為1∶20配置的“化灰水”消化石灰得到的灰乳，其濃度可以達(dá)到生產(chǎn)需要的灰乳濃度即160～175 tt。

表1 ACaO濃度(tt)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 氨堿廢液化灰出現(xiàn)的問題及措施

3.1 出現(xiàn)的問題

采用高溫蒸氨廢液直接進(jìn)入化灰機(jī)化灰所得的灰乳ACaO濃度低，砂子多，易分層，化灰機(jī)轉(zhuǎn)篩、灰乳轉(zhuǎn)篩篩網(wǎng)頻繁堵塞，現(xiàn)場(chǎng)霧汽大，化灰機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾出現(xiàn)“噴汽”現(xiàn)象。

3.2 原因分析

1)采用高溫蒸氨廢液直接進(jìn)入化灰機(jī)后，存在高溫廢液減壓?jiǎn)栴}，會(huì)產(chǎn)生大量的閃發(fā)汽，蒸汽中夾帶大量粉塵從化灰機(jī)機(jī)頭排氣筒大量排出、造成車間環(huán)境及廠區(qū)環(huán)境惡劣。

2)由于廢液含砂，會(huì)增加灰乳的含砂量，存在增加鹽水排砂量。

3)灰乳含砂量增加后，存在蒸氨塔低壓增高的可能。

4)由于氨堿廢液進(jìn)入到化灰機(jī)后導(dǎo)致化灰水中含有大量的NaCl和CaCl2，化灰水中廢液上清液摻兌比列低于20%左右時(shí)，對(duì)灰乳ACaO濃度影響不明顯。

3.3 工藝路線確定

綜合以上因素，經(jīng)對(duì)氨堿廢液化灰出現(xiàn)的問題進(jìn)行梳理、討論后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，決定采用蒸氨廢液與化灰水充分預(yù)混進(jìn)一步降低混合化灰水溫度至55 ℃左右后在進(jìn)入到化灰機(jī)內(nèi)進(jìn)行化灰。具體是：

1)新增兩臺(tái)型號(hào)為FX-350GN-II的蒸氨廢液旋流器，從蒸氨廢液泵出口管道上配管，將蒸氨廢液引入旋流器進(jìn)行固液分離，分離出的含砂液進(jìn)入廢液泵進(jìn)口排至廢液排放場(chǎng)。

這款旋流器采用最先進(jìn)的渦形漸開線的給料方式，解決了內(nèi)部漿液的紊亂，使流動(dòng)更接近于層流，降低了循環(huán)流與短路流，增加了旋流器的分離效果。我公司本次選用的旋流器是該旋流器廠家在多家純堿企業(yè)使用基礎(chǔ)上進(jìn)行改良的產(chǎn)品。其改變了旋流器的形式，解決旋流器內(nèi)部負(fù)壓區(qū)形成所需要的空氣柱來源于沉砂口和溢流口的方式，即使在密閉管路和空間也可以繼續(xù)工作。

2)化灰水進(jìn)口管線增加預(yù)混器，廢液與化灰淡水(濁水、二次水)充分混合后進(jìn)入化灰機(jī)，化灰機(jī)尾部增加排氣管和洗氣塔，洗氣塔尾部增設(shè)引風(fēng)機(jī)。

3)化灰產(chǎn)生的大量蒸汽經(jīng)洗氣塔降溫、洗滌后排入濁水池重復(fù)利用。

1.溢流短接 2.溢流導(dǎo)管 3.柱體 4.進(jìn)料短接 5.大錐 6.小錐 7.底流口外套 8.底流圖1 旋流器

4 小 結(jié)

青海采用蒸氨廢液化灰技術(shù)的廠家運(yùn)行情況：五彩堿業(yè)蒸氨廢液化灰系統(tǒng)自2018年底投入運(yùn)行，目前上清液使用量為90 m3/h；發(fā)投堿業(yè)蒸氨廢液化灰系統(tǒng)自2020年9月底投入運(yùn)行，目前上清液使用量為60 m3/h。我公司蒸氨廢液上清液化灰系統(tǒng)自2021年1月底投入運(yùn)行，經(jīng)過不斷的完善，目前上清液使用量為100 m3/h，灰乳濃度滿足指標(biāo)要求、化灰系統(tǒng)、蒸氨系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

每小時(shí)節(jié)約化灰水100 m3,一年可節(jié)約80萬(wàn)m3化灰水。蒸氨廢液當(dāng)量減小，鹽分由60 tt升高到62 tt。每年可節(jié)約石灰石3 485 t，節(jié)約焦炭264 t。說明我們對(duì)此項(xiàng)的技改是較為成功的，取得了一定的實(shí)際效果。蒸氨廢液上清液化灰技術(shù)是廢液再利用的一條有效途徑。