氨堿法純堿生產(chǎn)中對(duì)電石渣的循環(huán)利用探討

李明宇

(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司, 青海 格爾木 816000)

1 前言

青海鹽湖鎂業(yè)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“公司”)充分利用當(dāng)?shù)刭Y源氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀等,建成集生態(tài)、環(huán)保、節(jié)能、減排為一體的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈,純堿項(xiàng)目是金屬鎂一體化項(xiàng)目循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈之一,設(shè)計(jì)產(chǎn)能為120萬(wàn)t/a純堿,采用氨堿法生產(chǎn)方法。其余項(xiàng)目分別為:10萬(wàn)t/a金屬鎂、100萬(wàn)t/a煤制甲醇、100萬(wàn)t/a DMTO烯烴分離、16萬(wàn)t/a聚丙烯、50萬(wàn)t/a電石法PVC、30萬(wàn)t/a乙烯法PVC、30萬(wàn)t/a鉀堿、400萬(wàn)t/a選煤、240萬(wàn)t/a焦炭、80萬(wàn)t/a電石、配套320 MW的供熱中心及公輔工程。各項(xiàng)目建成后改名為各分廠。純堿分廠各物料的使用處在物料循環(huán)的尾端,其中焦炭和液氨由焦化廠提供,純堿廠內(nèi)自建兩座石灰窯,其余二氧化碳和生石灰分別由甲醇廠和電石廠提供,電石法PVC廠的電石渣(含氫氧化鈣25%左右)作為純堿廠蒸氨使用,各等級(jí)蒸汽及公用物料由動(dòng)力廠及綜合廠提供,蒸氨廢液排放至10 km外的鹽田渣場(chǎng)。

2 純堿分廠生產(chǎn)現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

2.1 制約純堿生產(chǎn)的因素

純堿分廠自2014-09開(kāi)車成功后在內(nèi)部?jī)勺腋G的支撐下連續(xù)低負(fù)荷生產(chǎn)。截至目前,因公司裝置的關(guān)聯(lián)性強(qiáng),目前因氯氣平衡問(wèn)題,導(dǎo)致煤化工線運(yùn)行不穩(wěn)定,進(jìn)而使純堿分廠不能長(zhǎng)周期的穩(wěn)定運(yùn)行。電石法PVC目前生產(chǎn)負(fù)荷約95%,將電石渣供給純堿廠。因此純堿產(chǎn)能依然受兩座石灰窯產(chǎn)能的制約。提高純堿產(chǎn)量依然要從石灰窯著手。

2.2 純堿分廠石灰窯技術(shù)性能

石灰窯形式?；鞜綑C(jī)械立窯,石灰窯內(nèi)徑Φ5 300 mm。

石灰窯有效高度24 500 mm;石灰窯有效容積540 m3。

石灰石粒度50～120 mm;焦炭粒度,25～50 mm。

煅燒溫度1 100～1 250 ℃;停留時(shí)間22～24 h。

石灰產(chǎn)量432 t/d;最大石灰產(chǎn)量460 t/d。

由表1可知,僅兩座石灰窯而言,純堿產(chǎn)量由石灰的產(chǎn)量決定,僅能達(dá)到設(shè)計(jì)全負(fù)荷的30.88%,浪費(fèi)部分窯氣,而如果供給電石渣,可補(bǔ)足不夠的石灰量,純堿產(chǎn)量可轉(zhuǎn)變?yōu)橛筛G氣的量決定。從而可以達(dá)到設(shè)計(jì)全負(fù)荷的43.65%。

2.3 純堿分廠生產(chǎn)現(xiàn)狀

電石渣由電石法PVC輸送至純堿廠后分兩路,一路進(jìn)入化灰機(jī),另一路排放至蒸氨廢液總管(純堿分廠消耗不了及電石渣固含量波動(dòng)較大時(shí)排入該管線)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)磨合后,電石法PVC分廠可以將電石渣的固含量即Ca(OH)2穩(wěn)定在20%左右并且持續(xù)穩(wěn)定的供給純堿廠。文章以2022-11下半月的生產(chǎn)數(shù)據(jù)(見(jiàn)表2及表3)為依據(jù)進(jìn)行分析。

表3 2022-11下半月石灰窯生產(chǎn)分析數(shù)據(jù)表

根據(jù)供貨分析單,外供石灰石碳酸鈣含量為平均97%,碳酸鎂含量平均為0.3%,鹽酸不溶物含量平均為0.8%。

焦化廠所供焦炭分析結(jié)果為(均為日平均值):固定碳84.2%、揮發(fā)分1.2%、灰分13.2%、水分1.4%。

2.4 根據(jù)目前生產(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行物料平衡的簡(jiǎn)略計(jì)算[1]

以日消耗石灰石及焦炭量為基準(zhǔn),未燃燒的焦炭量及燃燒生成的一氧化碳忽略不計(jì)。

碳酸鹽分解生成的CO2量=1 438×92.4%×97%×44/100+1 438×0.3%×(44/84)=569.36 t/d=289 856 m3/d。

生成的總的CO2量=569.36+334.67=904.03 t/d=460 234 m3/d。

粗石灰生成量=石灰石量-碳酸鹽分解生成的CO2量+焦炭灰分=1 438-569.36+108.4×13.2%=882.95 t/d。

2.5 與純堿產(chǎn)量有關(guān)的討論

(1)按照設(shè)計(jì)每噸純堿約消耗粗生石灰0.93 t,則882.95 t生石灰可生產(chǎn)純堿949.4 t,由表2可知,平均每天生產(chǎn)純堿1 278 t,則由電石法PVC廠提供的電石廢渣目前可使純堿每天平均增產(chǎn)328.6 t,消耗粗生石灰(CaO≥88%)為294.1 t。

(2)電石法PVC廠目前生產(chǎn)負(fù)荷30%,即產(chǎn)PVC樹(shù)脂約450 t/d。目前所使用電石發(fā)氣量≥285 L/kg,故生產(chǎn)1 t PVC樹(shù)脂約產(chǎn)干基電石渣1.8 t[2],則日產(chǎn)干基電石渣810 t,換算為生石灰(CaO≥88%)為810×56/74÷88%=696 t,而純堿消耗294.1 t/d,利用率為42%,可見(jiàn)目前電石廢渣富余,有一部分需外排。

(3)按照理論每噸純堿需CO2氣210 m3,實(shí)際每制造1 t商品純堿需補(bǔ)充CO2氣300～350 m3,實(shí)際補(bǔ)充氣量因操作管理水平,CO2氣濃度,生產(chǎn)流程與生產(chǎn)規(guī)模大小而異[3],在此假設(shè)按照1 t純堿需CO2氣350 m3計(jì)算,則日產(chǎn)460 234 m3CO2氣可生產(chǎn)純堿1 315 t/d,與實(shí)際平均純堿1 278 t/d對(duì)比可知,因電石渣目前充足,如利用好二氧化碳,還可提高純堿日產(chǎn)量。

3 幾點(diǎn)建議

(1)因電石渣的富余,純堿廠可以適當(dāng)調(diào)整蒸氨廢液中過(guò)?；业闹笜?biāo),從而可以一定程度上降低氨耗。

(2)由表3可以看出,CO及O2氣濃度偏高,CO2氣濃度偏低,由此可知石灰窯窯況并未達(dá)到最佳,由表2可知,純堿產(chǎn)量最高達(dá)到過(guò)1 365 t/d,說(shuō)明后續(xù)工序?qū)O2的利用率不穩(wěn)定,如調(diào)整好石灰窯的窯況,并穩(wěn)定后續(xù)工序?qū)O2的利用率,將可以達(dá)到甚至超過(guò)以CO2氣量定產(chǎn)的設(shè)計(jì)產(chǎn)量。

4 結(jié)論

1)金屬鎂一體化項(xiàng)目在整個(gè)生產(chǎn)物料循環(huán)未起來(lái)的情況下,電石法PVC廠電石渣的循環(huán)利用,既可以使純堿廠在兩座石灰窯的情況下,一定程度上提高純堿產(chǎn)量,又可以為以后的整個(gè)物料循環(huán)利用奠定基礎(chǔ)。

2)電石法PVC廠電石渣的利用,可以將純堿產(chǎn)量在兩座石灰窯為瓶頸的情況下,由石灰量定產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橛蒀O2氣量來(lái)定產(chǎn),理論上可提高12.77%的純堿產(chǎn)能。