根据粗盐水的钙镁含量确定最佳苛化工艺参数

王燕山,靳均敏,杜竹之,郭 亮,岳敬华,张振义

(山东海化股份有限公司 纯碱厂,山东 寿光 262737)

根据粗盐水的钙镁含量确定最佳苛化工艺参数

王燕山,靳均敏,杜竹之,郭 亮,岳敬华,张振义

(山东海化股份有限公司 纯碱厂,山东 寿光 262737)

以苛化比理论计算为基础,根据纯碱生产中盐水工序一步法盐水精制的生产实践,对粗盐水苛化工艺参数的优化进行了讨论。以期在节能降耗,提高劳动生产率方面有所帮助。

粗盐水钙镁含量;苛化比

对于实行盐水一步法除钙镁的纯碱厂来说,盐水工段的工作重心在于粗盐水的苛化和澄清。“根据粗盐水的钙镁含量,如何确定最佳苛化工艺参数?”这是苛化操作人员需要考虑的主要问题之一,而这个问题的中心是如何控制苛化比及苛化液的加入量。本文将以理论计算为基础结合,生产实践讨论这个问题。

1 理论苛化比的计算

为了文章明了,先做如下说明:

1)苛化比为体积比即碱液:活性石灰乳;苛化盐水过剩灰是指苛化盐水中OH-的浓度;苛化盐水过剩碱是指成品苛化盐水中的浓度;

2)由于苛化比、苛化液加入量受到Mg2+含量、Ca2+含量、粗盐水流量、纯碱液浓度及石灰乳浓度等的数量波动影响,所以我们在讨论时需要假定几个数据是不变的:即粗盐水流量、纯碱液 []、纯碱液[],灰乳浓度(按活性钙含量)。

理论计算:为了计算方便我们先不考虑过剩灰,设粗盐水流量为400 m3/h,粗盐水中:[Mg2+]为1.8 tt,[Ca2+]为1.2 tt;纯碱液:[]为50 tt, []为24 tt;灰乳浓度:150 tt,求:所需加入苛化液总流量V0及所需配制苛化液的苛化比。

解:设纯碱液流量为V2,灰乳浓度流量为V1

Ca(OH)2+2NaHCO3=Na2CO3+CaCO3↓+2H2O

24V224V224V224V2

Ca(OH)2+ Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH 150V1-24V2150V1-24V2150V1-24V2

得:150V1-24V2=400×1.8

50V2+24V2-(150V1-24V2)=400×1.2

解:V1=7.39 m3/h

V2=16.22 m3/h

苛化比:V2/V1=2.19

V0=V1+V2=23.61 m3/h

苛化比V0为理想情况下的数值,是快速计算的模型,可以作为指导生产操作的基础理论数据。

2 最佳苛化比的确定

为了确定苛化盐水对过剩碱和过剩灰的要求,就必须知道:①[]和[OH-]与沉淀的溶解度关系;②后续工序对沉淀物含量的要求。表1为饱和苛化盐水在不同[]、[OH-]下Mg(OH)2和CaCO3的溶解度的数据。

根据纯碱成品质量要求,及生产实践,苛化盐水过剩灰含量应为:0.08～0.15 tt,苛化盐水过剩碱含量应为:0.08～0.2 tt,此时Mg(OH)2含量约为0 mg/L,CaCO3含量约为8 mg/L(是很难除净的,当[]再进一步加大,CaCO3就转化成 Ca (HCO3)2溶解物)。过剩灰、过剩碱指标的确定,使盐水苛化操作有了目标和方向。

表1 饱和苛化盐水在不同[CO2-3]、[OH-]下Mg(OH)2和CaCO3的溶解度数据

假设液体混合并反应过程中体积不变,苛化盐水过剩灰含量应为:0.10 tt,苛化盐水过剩碱含量应为:0.20 tt,则按照理论苛化比的计算的假设继续计算,设纯碱液流量增加量为 Z2,灰乳浓度流量增加量为Z1。

L0的数值就是当粗盐水中[Mg2+]为1.8 tt、[Ca2+]为1.2 tt时需要配置苛化液的最佳苛化比,通过理论苛比的计算及最佳苛化比的确定的计算可以发现L0≠V0,可见苛化比是一个重要参数。L0对于苛化操作具有重要的参考价值,L0可以说是一个中心参数,知道钙镁含量操作苛化反应的基础性参数,没有这个参数苛化操作就无从下手。

3 优化苛化工艺参数的控制的好处

苛化盐水对于纯碱的生产过程非常重要,高质量的苛化盐水可以提高纯碱生产系统的成品转化率,增加产量;降低工艺当量,节能降耗;提高产品质量,减少质量事故发生。例如:苛化盐水合格,盐水中的钠离子含量较高,有利于碳化工序碳化转化率指标的提高,碳化转化率指标直接影响成品的产出率。

4 根据粗盐水的钙镁含量,如何确定最佳苛化工艺参数

苛化比、苛化液加入量受到Mg2+含量、Ca2+含量、粗盐水流量、纯碱液浓度及石灰乳浓度等的数量波动影响。我们通过控制,基本可以保证这些影响因素中粗盐水流量、纯碱液浓度及石灰乳浓度的稳定性,但是粗盐水中Mg2+含量、Ca2+含量波动频繁并且规律性不强,这样在生产中确定最佳苛化工艺参数难度就很大。

在生产操作时,我们具体操作如下:先根据钙镁的含量确定苛化比,再根据粗盐水流量确定苛化液加入的体积,然后通过苛化盐水中的过剩灰和过剩碱的含量反馈值对苛化比和苛化液的加入量进行微量调节。这是一个动态调节平衡,当镁含量升高时,苛化液的苛化比减小,即加大灰乳的流量,同时略微增加碱液供应;当钙含量升高时,苛化液的苛化比增大,即增加碱液的流量,同时略微增加灰乳的供应。

苛化比主要是随着的钙镁含量波动的,苛化液加入量则主要随着粗盐水流量波动,密切注意过剩灰和过剩碱是控制苛化液流量的关键。过剩灰和过剩碱的控制关系到消耗和苛化盐水质量,是控制好苛化过程的控制依据之一。

5 结 语

根据粗盐水的钙镁含量,确定最佳苛化工艺参数,要通过工艺计算来确定其理论值,然后在操作时注意观察Mg2+含量、Ca2+含量、粗盐水流量、纯碱液浓度及石灰乳浓度等各种波动因素的规律,根据波动规律来确定实际参数。即苛化工艺参数是需要在动态中控制的,最佳参数的确定需要理论数值和实践经验相结合。

[1] 大连化工研究设计院.纯碱工学[M].北京:化学工业出版社,2004

[2] 王 楚,等.纯碱生产工艺与设备计算[M].北京:化学工业出版社,2005

TQ 114.161.1

B

1005-8370(2010)03-28-02

2010-05-10