片堿生產(chǎn)中廢堿的回收

王建民

(河南平煤神馬東大化學(xué)有限公司，河南 開封 475003)

32%離子膜法燒堿由于含水量大，只能利用罐、槽存放，運(yùn)輸半徑小，泄漏后易造成腐蝕和人員傷亡事故，安全性差[1]；另外，堿液產(chǎn)品銷售受市場需求影響比較大，若出現(xiàn)市場波動(dòng)引起銷售困難，會(huì)直接脹庫影響整套裝置的正常運(yùn)行。為滿足豫中地區(qū)周邊固堿市場需求，擴(kuò)大銷售半徑，提升公司綜合經(jīng)濟(jì)效益，河南平煤神馬東大化學(xué)有限公司(以下簡稱“東大化學(xué)”)新建5萬t/a片堿生產(chǎn)裝置。東大化學(xué)利舊建于2010年的一套高濃度堿生產(chǎn)裝置，先把32%燒堿經(jīng)三效蒸發(fā)至48%堿液；新建了片堿濃縮裝置，把48%的堿液經(jīng)二級(jí)降膜濃縮成98.5%，再制成片堿。片堿裝置在蒸發(fā)濃縮過程中，有堿塵及含堿廢液產(chǎn)生。東大化學(xué)針對(duì)裝置所產(chǎn)的堿塵及廢液采取不同的處理方法，降低堿損耗。

1 堿塵和含堿廢液的來源

1.1 堿塵

(1)結(jié)片機(jī)上的堿塵。

東大化學(xué)5萬t/a片堿裝置配備了2臺(tái)轉(zhuǎn)鼓式冷凝結(jié)片機(jī)。結(jié)片機(jī)開啟后，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的噴淋裝置噴出扇形水簾冷卻轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面，轉(zhuǎn)鼓低速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓外部堿槽內(nèi)的熔融堿黏附在轉(zhuǎn)鼓外表面，隨著轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)被帶出堿槽，熔融堿在轉(zhuǎn)鼓外表面逐漸冷卻結(jié)成片狀晶體；當(dāng)結(jié)晶體通過刀架裝置，被刀片刮下形成塊狀，落入下料斗，進(jìn)入包裝機(jī)包裝。刮刀在刮料過程中，有部分結(jié)晶破碎，導(dǎo)致堿塵產(chǎn)生[2]。

結(jié)片機(jī)轉(zhuǎn)鼓為鎳材，因?yàn)殒嚥妮^軟，且在高溫環(huán)境下運(yùn)行，工作一段時(shí)間后轉(zhuǎn)鼓變形，刮刀與轉(zhuǎn)鼓距離有的地方為2～3 mm，有的地方直接貼著轉(zhuǎn)鼓，導(dǎo)致刮下的片堿厚薄不均，且產(chǎn)生的堿塵更多了。

(2)包裝機(jī)上的堿塵。

來自結(jié)片機(jī)下料斗的片堿進(jìn)入全自動(dòng)包裝機(jī)料倉，螺旋給料裝置將料倉中的物料輸送到包裝袋中，包裝秤進(jìn)行精確稱量，定量包裝。片堿從結(jié)片機(jī)下料斗落入料倉(2.2 m的高度差)，在燒堿結(jié)晶下落過程中會(huì)因碰撞和摩擦產(chǎn)生粉塵；料倉中的結(jié)晶落入包裝袋的過程中，也會(huì)相互摩擦撞擊，結(jié)晶落下碰觸到包裝袋內(nèi)壁或底部的物料會(huì)發(fā)生反彈飛濺，也有堿塵產(chǎn)生。

1.2 含堿廢液

(1)蒸發(fā)凝液。

在蒸發(fā)段，原料加入Ⅲ效降膜蒸發(fā)器，質(zhì)量分?jǐn)?shù)從32%提升至36%;換熱后進(jìn)入Ⅱ效降膜蒸發(fā)器，質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高至42%；濃縮后堿液再經(jīng)過換熱后進(jìn)入Ⅰ效降膜蒸發(fā)器，質(zhì)量分?jǐn)?shù)被提高至48%。0.8 MPa的蒸汽通過蒸汽調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入Ⅰ效蒸發(fā)器，蒸汽冷凝水收集后靠自身壓力送出界區(qū)外回收。Ⅰ效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽作為Ⅱ效蒸發(fā)器的加熱介質(zhì)，Ⅱ效冷凝水進(jìn)入冷凝水罐;Ⅱ效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽作為Ⅲ效蒸發(fā)器的加熱介質(zhì)，Ⅲ效冷凝水進(jìn)入冷凝水罐。冷凝水送出界區(qū)[3]。

在濃縮段，48%堿液進(jìn)入預(yù)濃縮器，堿液從48%濃縮至約61%，進(jìn)入降膜最終濃縮器蒸發(fā)至98%；產(chǎn)生的過熱二次蒸汽經(jīng)過增濕降溫后，用于加熱預(yù)濃縮器的堿液。預(yù)濃縮器加熱室中蒸出的二次蒸汽冷凝回收送至冷凝水罐。

Ⅱ效冷凝水、Ⅲ效冷凝水和預(yù)濃縮器蒸出的二次蒸汽冷凝水均為工藝?yán)淠渲泻形⒘繜龎A，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.002%，5萬t/a片堿裝置產(chǎn)冷凝水約為10.6萬t/a。

(2)設(shè)備和管道的沖洗液。

因設(shè)備內(nèi)壁結(jié)垢、管道結(jié)垢堵塞或設(shè)備檢維修，須對(duì)設(shè)備和管道進(jìn)行沖洗，沖洗液中堿含量高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～40%。

(3)結(jié)片機(jī)不合格堿。

系統(tǒng)剛開車時(shí)，因工藝指標(biāo)不穩(wěn)定，所產(chǎn)頭堿含水率高，堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)不到98.5%。生產(chǎn)過程中，片堿機(jī)冷卻水的進(jìn)水量和進(jìn)水壓力一旦波動(dòng)，也會(huì)影響片堿質(zhì)量，甚至?xí)邢×袭a(chǎn)生。不合格堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%～98%，因含水量高，易板結(jié)，難以長時(shí)間存放，不易銷售。

2 廢堿回收措施

2.1 堿塵回收

為防止污染環(huán)境，保障操作安全，結(jié)片機(jī)和包裝機(jī)產(chǎn)生的堿塵用風(fēng)機(jī)抽吸進(jìn)入除塵洗滌罐，用片堿系統(tǒng)蒸發(fā)出的蒸汽冷凝水吸收堿塵。由于燒堿溶于水是放熱反應(yīng)，當(dāng)堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高到25%后，隨著濃度的提高，水溫升高，吸收速度逐漸下降，須及時(shí)更換洗滌液，將除塵洗滌液送至稀堿罐回收。除塵洗滌罐液位1～1.1 m，洗滌液體積約1.5 m3，每3天更換1次洗滌液，1年產(chǎn)生洗滌液180 m3，回收堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為30%，年回收堿約71.82 t。燒堿成本按2 000元/t計(jì)，年節(jié)約資金14.36萬元。

2.2 含堿廢液回收

(1)蒸發(fā)凝液。

Ⅱ效冷凝水、Ⅲ效冷凝水和預(yù)濃縮器蒸出的二次蒸汽冷凝水含氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.002%，無其他雜質(zhì)。二次蒸汽冷凝水若直接排放至污水處理站，不僅需要加酸中和達(dá)標(biāo)排放，而且是極大的資源浪費(fèi)。原計(jì)劃將該水輸送至離子膜燒堿裝置化鹽工序作為化鹽用水，由于離子膜各工序產(chǎn)生的廢水均送至化鹽回收利用實(shí)現(xiàn)零排放，裝置無接納此冷凝水的能力，故將該冷凝水送至脫鹽水工序，進(jìn)入原水池制取脫鹽水。原水為地下水或黃河水，鈣鎂及其他雜質(zhì)離子含量高，須調(diào)節(jié)pH值去除金屬雜質(zhì)離子。二次蒸汽冷凝水含微量堿，可降低調(diào)節(jié)pH值所用堿量，直接實(shí)現(xiàn)堿資源和水資源的回收利用。

水費(fèi)按2.5元/t計(jì)，年節(jié)約水資源：2.5×10.6=26.5(萬元)。

(2)設(shè)備和管道沖洗液的回收。

設(shè)備和管道沖洗水濃度高，收集后送至稀堿槽，由泵打入原料堿儲(chǔ)罐，作為原料進(jìn)入蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，生產(chǎn)片堿。

(3)結(jié)片機(jī)不合格堿的回收。

系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)所產(chǎn)頭堿或不合格堿送至48%堿儲(chǔ)罐，返回濃縮系統(tǒng)生產(chǎn)片堿。

3 結(jié)語

東大化學(xué)通過回收片堿裝置堿塵及含堿廢液，防止環(huán)境污染的同時(shí)，也減少了堿資源和水資源的浪費(fèi)，5萬t/a片堿裝置年可回收堿資源14.36萬元，回收水資源26.5萬元，年共節(jié)約資金40.86萬元，有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

目前國內(nèi)關(guān)于離子膜燒堿裝置的研究有很多，不僅需要通過延伸產(chǎn)業(yè)鏈提高產(chǎn)品附加值，而且要通過內(nèi)部挖潛，節(jié)能降耗，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。如何合理利用資源，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，是擺在每一名技術(shù)人員面前的課題，需要我們共同探索。