提高氨堿法水資源利用率的技改

馬玉清

(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司 純堿廠，青海 格爾木 816000)

氨堿法生產(chǎn)純堿工藝步驟是：石灰石煅燒制取二氧化碳及生石灰，生石灰經(jīng)消化反應(yīng)制取石灰乳或者電石渣提濃制備灰乳；原鹽化鹽制備鹽水和鹽水的精制；精鹽水吸氨制得氨鹽水；氨鹽水碳酸化制取重堿；來自石灰石煅燒和重堿煅燒的二氧化碳，經(jīng)過壓縮冷卻送至碳化塔制堿；重堿的過濾和洗滌；重堿煅燒制得純堿產(chǎn)品及二氧化碳，輕質(zhì)純堿固相水合生產(chǎn)重質(zhì)純堿；重堿的固液分離下來的母液中氨的蒸餾回收。

該裝置全廠用水系統(tǒng)主要有生產(chǎn)、生活供水系統(tǒng)、二次水供水系統(tǒng)、脫鹽水系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。低壓生產(chǎn)水經(jīng)加壓泵進(jìn)行加壓后的高壓水供至蒸吸工段，變成二次水分別送往石灰工段和鹽水工段、循環(huán)水池；脫鹽水主要用于壓縮機(jī)和粉體流凉堿機(jī)；循環(huán)水池水向重灰工段、輕灰工段、碳化工段、蒸吸工段、壓縮工段供應(yīng)。目前，降低水耗、減少廢液排放、減輕環(huán)境污染，是每一個純堿企業(yè)需要攻克的難題。面臨如此嚴(yán)峻的問題，每一家純堿企業(yè)都是從水耗的源頭上減少消耗，是最基本的節(jié)水措施。同樣，青海鹽湖鎂業(yè)有限公司純堿廠(以下簡稱“純堿廠”)也是對水的使用進(jìn)行梳理，根據(jù)水質(zhì)情況進(jìn)行合理的回收再利用，提高水循環(huán)利用率。

2 提高水資源利用率的技改內(nèi)容

2.1 淡液蒸餾冷卻器的加壓新鮮水改為循環(huán)水

純堿廠的淡液蒸餾塔頂部的氨氣冷凝器的冷卻水為加壓新鮮水，再將二次水(換熱后的新鮮水稱二次水)輸送至鹽水化鹽。但是青海鹽湖鎂業(yè)有限公司目前面對鉀肥尾鹽盤活問題，替代一部分的原鹽消耗，降低純堿的生產(chǎn)成本，故而如何解決水的平衡成了關(guān)鍵問題。故純堿廠對淡液蒸餾塔頂部的氨氣冷凝器的冷卻水進(jìn)行了改造，利用離心泵把循環(huán)水進(jìn)行加壓，送至淡液蒸餾塔頂部的氨氣冷凝器，換熱后循環(huán)回水送至涼水塔進(jìn)行降溫后，進(jìn)入循環(huán)水池不斷循環(huán)利用。這樣即解決鹽湖尾鹽盤活問題；也降低了生產(chǎn)水的消耗。

2.2 生產(chǎn)污水回收用于窯氣洗滌塔

窯氣洗滌塔是純堿廠兩座石灰窯窯氣系統(tǒng)的洗滌除塵設(shè)施，洗滌除塵效果與壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)。由石灰窯窯頂出來的窯氣，CO2濃度近40%，溫度140 ℃～180 ℃，壓力100 Pa～500 Pa，先經(jīng)過布袋除塵器和旋風(fēng)分離器，將大量含有顆粒的灰塵分離，然后進(jìn)入篩板洗滌塔內(nèi)，冷卻水從塔上部進(jìn)來，進(jìn)行窯氣冷卻和洗滌。使窯氣溫度降至40 ℃以下，洗滌塔出氣再進(jìn)入電除塵器，進(jìn)一步除盡灰塵，使出氣含塵量達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后，一般情況下，螺桿壓縮機(jī)要求窯氣含塵量小于30 mg/L，經(jīng)壓縮機(jī)抽吸加壓冷卻后送入碳化塔制堿。再洗滌除塵降溫過程中用的冷卻水原設(shè)計(jì)為新鮮水和循環(huán)水。

純堿廠的生產(chǎn)污水主要是各工序的防凍水以及機(jī)泵的冷卻水等，原設(shè)計(jì)是生產(chǎn)污水由生產(chǎn)污水提升泵送至廢液分配槽同廢液送至渣場是生產(chǎn)異常事故狀態(tài)下的應(yīng)急排放管線，在正常生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)污水管線未明確回收的管線，而改造將生產(chǎn)污水引至洗滌塔進(jìn)行回收利用進(jìn)一步明確生產(chǎn)污水的回收再利用，降低生產(chǎn)水喝循環(huán)水的消耗。

2.3 蒸氨廢液上清液回收用于化灰

純堿廠的蒸氨廢液進(jìn)入堿渣脫硫劑項(xiàng)目進(jìn)行回收蒸氨廢液中的乳狀物氫氧化鈣至動力廠的脫硫脫硝項(xiàng)目使用，回收利用后產(chǎn)生的上清液再次返回廢液系統(tǒng)進(jìn)行外排，后經(jīng)現(xiàn)場查定這部分水可以回收至化灰工序和石灰窯工序使用。故純堿廠對蒸氨廢液上清液進(jìn)行回收利用改造，具體方案為加裝一個75 m3的水槽，從白泥項(xiàng)目澄清桶上清液出液口處接一根管線至水槽并加裝閥門，上清液自流至水槽內(nèi)，水槽底部安裝兩臺泵(一開一備)，泵出口管線安裝閥門后接至化灰機(jī)進(jìn)口(進(jìn)口處加裝閥門)、接至化灰機(jī)沖洗水管(連接處加裝閥門)，改造后通過泵將上清液送至化灰工序使用。改造后的管線進(jìn)化灰工序前管廊處接一根DN65管線至石灰窯工序旋風(fēng)分離器排灰槽內(nèi)用作除塵水使用，除塵水流至石灰窯集水坑后由液下泵送往化灰工序雜水罐用作化灰水使用。

2.4 壓縮機(jī)三段氣氣液分離器的液相回收至濾堿機(jī)及爐氣洗滌塔

目前純堿廠的壓縮機(jī)三段氣氣液分離器的液相回收至雜水罐進(jìn)行化鹽，此液相主要是壓縮機(jī)中為降低壓縮機(jī)的排氣溫度而噴淋的脫鹽水，此液相水質(zhì)干凈無雜質(zhì)。故而合理利用此液相，如何提高循環(huán)利用率也是純堿行業(yè)節(jié)水的一個點(diǎn)。通過對水質(zhì)進(jìn)行分析，純堿廠對此水液相進(jìn)行了回收再利用的技改，對壓縮冷卻塔的冷凝水進(jìn)行分別回收利用，下段氣冷卻塔的冷凝水可回收至爐氣洗滌塔使用，清洗氣和中段氣冷卻塔的冷凝水可回收至洗水高位槽用于濾堿機(jī)用水。

2.5 利用PVC廠產(chǎn)生的電石渣用于化灰，實(shí)現(xiàn)廢物利用

在PVC廠電石法生產(chǎn)工藝中，粒度為40 mm～60 mm的電石在乙炔發(fā)生器中與水反應(yīng)生成乙炔和電石渣漿料，乙炔經(jīng)過凈化后與氯化氫送至氯乙烯轉(zhuǎn)化器合成氯乙烯，再聚合生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂。1 t電石水解后產(chǎn)生約1.45 t電石渣，電石渣年排放最大超過430 kt，而電石渣屬于較難處理的工業(yè)廢棄物，呈強(qiáng)堿性，長期堆積不但占用大量土地，而且對土地有嚴(yán)重的侵蝕性。對鹽田和周邊鹽湖環(huán)境帶來一定的影響，同時電石渣處理是我國清潔生產(chǎn)和資源循環(huán)利用的重點(diǎn)和難點(diǎn)，處理后可減少電石渣(折100%Ca(OH)2)排放45萬t/a，由于鹽湖金屬鎂一體化PVC項(xiàng)目使用電石法生產(chǎn)聚氯乙烯過程中產(chǎn)生大量電石水解殘?jiān)娛鼭{，電石渣漿主要成分是氫氧化鈣，固含量約20%～25%。生產(chǎn)1 t聚氯乙烯樹脂，大約產(chǎn)生電石渣6 t(折100% Ca(OH)2計(jì)算，電石渣含水75%～80%)。

通過此項(xiàng)技術(shù)的引進(jìn)，該電石渣漿料用作蒸氨塔中回收氨需要的石灰乳，既實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢物電石渣的回收再利用、又降低了電石渣廢物的處理成本；同時利用電石渣漿料做純堿生產(chǎn)的主要原料，替代傳統(tǒng)氨堿法純堿生產(chǎn)工藝中石灰窯工序，降低純堿的生產(chǎn)成本、節(jié)省純堿化灰用水、縮短純堿的生產(chǎn)流程，達(dá)到資源循環(huán)再利用的目的。電石渣溶液中含有氫氧根離子，一能夠在鹽水精制過程與原鹽中的鎂離子結(jié)合生成氫氧化鎂的沉淀，可以避免氫氧化鎂在塔器和管道中的結(jié)疤，二能夠在蒸氨系統(tǒng)中與氨鹽水碳酸化固液分離下來的母液氯化銨反應(yīng)回收氨氣，實(shí)現(xiàn)氨的循環(huán)，降低氨氣對環(huán)境的污染。

3 改造后的效果

1)原設(shè)計(jì)淡液蒸餾塔頂部換熱水送至鹽水化鹽，這樣無法有效回收鉀肥尾鹽來降低原鹽消耗，通過此次淡液蒸餾塔頂部的新鮮水改為循環(huán)水之后可加大采用三元尾鹽，從而減少新鮮用水量。

2)通過生產(chǎn)污水回收改造后，最大限度回收生產(chǎn)系統(tǒng)中沖洗、置換、清洗的水，同時也降低了窯氣洗滌塔對新鮮水和循環(huán)水的消耗量70 m3/h，真實(shí)有效地做到了節(jié)約每一滴水。

3)通過此次蒸氨廢液上清液回收的改造后，回收蒸氨廢液上清液120 m3/h，可節(jié)省化灰水用水120 m3/h。

4)通過壓縮機(jī)三段氣氣液分離器的水主要來源于壓縮機(jī)運(yùn)行時脫鹽水的消耗，每臺壓縮機(jī)脫鹽水消耗為2 m3/h，按照滿負(fù)荷生產(chǎn)計(jì)算需要投用7臺所壓縮機(jī)，另外壓縮機(jī)排氣溫度在111 ℃左右，通過三段氣冷卻器循環(huán)水進(jìn)行冷卻降溫至35 ℃左右，故每臺三段氣氣液分離器能夠回收4 m3/h，合計(jì)回收28 m3/h。

5)引進(jìn)電石渣用于化灰，實(shí)現(xiàn)廢物利用，節(jié)省生石灰在化灰機(jī)中制備灰乳所用的生產(chǎn)水，而由電石渣制成的灰乳在結(jié)合氨分解過程中參加化學(xué)反應(yīng)，降低了廢液排放量，為企業(yè)的節(jié)能降耗工作做出突出的貢獻(xiàn)。

4 建議

目前循環(huán)水冷卻系統(tǒng)基本為敞開式的涼水塔，對于格爾木鹽湖地區(qū)來說，循環(huán)水的逸散損失無法計(jì)算，并因特殊的風(fēng)沙天氣，造成循環(huán)水系統(tǒng)被污染，建議采用封閉式的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，這樣可以有效地避免循環(huán)水被沙塵污染，也可回收冷卻過程中造成的逸散損失。