浅谈液相重灰系统的工艺改造

邵本堤，李建涛，王华广

（大化集团大连化工股份公司，辽宁 大连 116308）

2008年我公司搬迁改造，联碱项目设计能力60万t／a，纯碱产品的构成为轻灰20万t／a、重灰40万t／a，其中固相重灰、液相重灰各20万t／a。液相重灰采用水合器、分离机、流化床的流程。在2010年联碱系统生产正常后，20万t／a液相重灰系统投入生产并生产出符合国家标准的低盐重灰产品。但液相重灰投入生产以来，存在连续性差、生产能力低、质量不过关等问题。经过2年的生产实践和不断改造，液相系统更加完善，生产负荷大幅度提高。

1 工作原理及工艺流程

1.1 主要设备参数

液相水合器尺寸：φ3 200×5 958

液相水合器体积：V＝52m3

液相水合器搅拌转速：n＝59r／min

料浆泵：Q＝150～180m3／h，H＝26m

分离机型号：H－1000型

分离机外形尺寸：2 600×3 000×2 300

分离机能力：Q＝35t／h

稠厚旋流器：SS350－10 φ350

滤液旋流器：φ500

流化床的主要参数

外形尺寸：6 300×4 400×13 000

生产能力：Q＝25t／h

1.2 工作原理及特点

液相水合法与固相水合法的水合机理是一致的，均属结晶化学的范畴。比重的增大是靠分子内部结构改变引起的，是利用化学的方法来制取重质纯碱。

液相水合法是将轻质纯碱加入到悬浮晶浆的结晶器内，来完成碳酸钠的一水化结晶。通过调控不同的母液含盐浓度，从而可以实现一水碱不同含盐量的控制，进而得到低盐重质纯碱，同时还可以有效的降低成品中的杂质含量。定量外送高盐母液和补充新水是实现这一目的的有效手段。

一水碱晶浆进入稠厚器稠厚，再进入分离机固、液分离，得到合格的一水碱，进入流化床干燥、冷却，得到重质纯碱。

1.3 主要工艺流程（见图1）简述

图1 液相重灰工艺流程图

液相料仓内的轻灰，经液相星形下料器送入液相水合器，与同时按一定比例送入的母液和工艺水，在搅拌器的搅拌下充分均匀混合，并完成水合反应。生成的一水碱结晶不断长大。当水合器中料浆固液比达到25%～30%时，由料浆泵抽出送到稠厚旋流器进行稠厚，增稠后的料浆由旋流器下部进入一水碱分离机。当料浆取出固液比尚未达到工艺要求时，可由料浆循环管返回水合器循环调节。

母液由母液泵供给，一部分送入母液冷却器，与凉碱工序送来的软水间接换热后返回母液罐，用以调节母液罐中的母液温度达到工艺要求，也可以由近路直接送入水合器。另一部分母液则直接送到水合器中。剩余母液则由母液循环返回管路返回母液罐。

洗水由洗水泵供给，用于水合器尾气喷淋和生产使用。

水合器尾气汇集于尾气总管，经喷淋洗涤后排入大气。

由料浆泵送来的一水碱晶浆经稠厚旋流器稠厚，清液由器顶返回管返回母液罐，稠厚料浆经进料管进入一水碱分离机。分离出的一水碱经一水碱绞龙送往液相流化床；分离滤液经滤液旋流器气液分离后返回至母液罐，分离尾气由尾气管排空。

2 主要结构特点及性能

2.1 液相水合器

由14mm不锈钢板焊接而成的，外部设有夹套，内部装有双浆式搅拌装置的圆筒形设备。筒体规格φ3 200×5 958，容积52m3。筒体内距筒底2 952mm装有厚12mm的隔板，将水合器分为上下两段，隔板上以120°分布设有三个方形开口。距筒底和隔板600mm分别设有φ1 630×1 400和φ1 630×1 000的导流筒两个，分别内置φ1 600的搅拌叶轮，并通过中部立轴连接筒顶电机驱动旋转搅拌。筒顶和筒底分别设有DN500的人孔各一个；筒体上下两段分别设有DN600的人孔各一个。

2.2 料浆泵

料浆泵采用SCZ系列泵，是卧式的单吸蜗壳离心泵。主要构造有泵体、泵盖、轴、叶轮、密封环、填料及填料盖、轴承及轴承箱、联轴器等部件组成。

2.3 一水碱分离机

本岗位采用进口的H－1000型螺旋刮刀卸料过滤离心机，简称一水碱分离机。它是利用高速旋转下产生的离心力的作用，使悬浮液中的固体颗粒与液体分离的一种设备。

图2 液相水合机

H－1000型螺旋刮刀卸料过滤离心机主要由：产品室、轴承箱、机座、转动部件、过滤元件、驱动装置、润滑装置、冲洗装置及安全装置等部分构成。产品室设有滤液与固体物料排出口及检查人孔，人孔盖上设有检查窗，顶部有进料管伸入产品室内；产品室设有的冲洗装置包括：滤出液空间冲洗、转鼓冲洗（外部）、固体物料空间冲洗、螺旋刮刀内部空间冲洗。轴承箱内装有减速机，一端与箱外V型皮带轮相连，另一端与悬臂驱动轴相连。悬臂驱动轴携带有转鼓、筛篮、螺旋刮刀等转动部件，并伸入产品室内。产品室与轴承箱紧密相连，并通过机座安装在橡胶减振垫上，以吸收振动。机座上还安装有润滑装置，通过油泵电机驱动，实现对离合器、减速机、轴承的循环润滑。电机与V型皮带轮通过V型皮带相连，并设有安全护罩。

2.4 一水碱绞龙

螺旋运输机俗称绞龙，由机槽、螺旋叶、螺旋叶轴及传动装置等组成。因其输送的物料是一水碱，故称其为一水碱绞龙。

2.5 稠厚旋流器

稠厚旋流器为不锈钢板卷焊成的带锥底的圆筒形容器，规格φ350。晶浆切线进入器内，沿器壁旋转沉降，稠厚晶浆由器底排出；清液由器顶排出。其主要作用是提高晶浆固液比，保证一水碱分离机正常作业，提高其生产能力，降低能耗。

3 生产情况

20万t／a液相重灰系统投入生产以来，虽然已生产出符合国家标准的低盐重灰产品。但存在连续性差、生产能力低、质量不过关等问题。经过两年的生产实践和不断改造，液相系统更加完善，保证了液相生产的平稳，并使生产负荷大幅度提高。

4 存在问题及改进措施

4.1 解决料浆泵易结晶，生产不连续问题

料浆泵是把液相水合器里的母液取出分二路，一路去液相水合器自身循环，一路是当固液比达到25%～30%左右时去稠厚器稠厚后再到分离机进行分离。改型前，料浆泵为一般化工泵，由于母液固液比较大，泵叶轮易结晶，水合器作业周期不到一天，化工泵叶轮结晶严重，泵不上量，导致生产无法进行，另外化工泵的流量和扬程都偏低，满足不了实际生产需要，必须进行改型。

根据生产实际情况，将料浆泵改为渣浆泵。一方面解决了泵叶轮结疤问题，保证料浆泵持续运行；一方面增大流量，解决稠厚器顶部不出水问题，同时保证了分离机的分离效果。经过一年的生产实际运行，使液相水合能够持续平稳运行，达到了预期效果。

4.2 解决液相水合分离机刷车效果差问题

液相水合分离机刷车时，由于软水温度较低，分离机刷车效果极差，而且刷车时间长，浪费大量软水，加快母液膨胀，给液相重灰带来不利因素。

为了更好的洗涤液相水合分离机，在液相水合机洗水管线上引一条DN50管线到分离机刷车管线上，重灰洗水是采用煅烧蒸汽冷凝水，温度较高，利用洗水温度较高的优点（75～85℃），保证分离机刷车效果，而且刷车时间短，刷车水相对减少，给重灰系统创造有利条件。

4.3 液相水合料浆泵母液返回量控制迟缓问题

液相水合法料浆泵母液去稠厚器靠自调阀控制，返回液相水合器母液量靠人工手动阀控制，但手动阀控制大小是根据固液比的高低经常靠操作工进行手动调节，由于楼层较高，一是操作效果后置，二是操作工体力消耗较大，很不方便。

为了解决此问题，母液去液相水合器自身循环手动阀改成自调阀，根据母液固液比的高低来调节母液返回液相水合器母液量的多少，很方便，一是操作手段迅速，调节及时，二是节省操作工体力消耗，很方便。改造后，能及时调节母液返回量，能及时控制母液去稠厚器固液比，保证液相重灰质量。

4.4 解决料浆泵去稠厚器管线易堵塞问题

液相水合料浆泵母液去稠厚器自调阀离二台水合器手动阀距离10余米，当分离机或稠厚器出现问题时，操作工必须先到五楼把手动球阀关死用洗水冲洗后，再把自调阀关死，整体处理需要时间太长，不利于操作，处理不及时，管线很容易结晶，使管线堵塞。

把稠厚器原自调阀拆下，再增加一台自调阀，分别靠近二台水合器手动阀后安装，当分离机及稠厚器出现问题时，及时关闭去稠厚器自调阀，在第一时间减少去稠厚器的母液，使问题能及时处理，避免母液结晶，管线堵塞，同时也减轻了操作工的劳动强度，操作起来十分方便。

4.5 解决水合器底部易沉积问题

水合器底部及下方管线由于母液固液比较大，经常造成水合器底部结晶沉积、堵塞下方管线，甚至由于生产操作波动，全部结晶堵管，使生产无法进行，必须停产处理。

水合器下方增设蒸汽反吹阀，在水合器和下方阀门之间增设DN20蒸汽反吹阀，间断开阀，解决了水合器底部沉积及下方管线易堵塞问题。

4.6 解决料浆泵出口管线结晶问题

如果料浆泵出现问题，造成料浆泵电流下降，料浆泵不上量，必须停泵处理，由于母液浓度极高，必须把料浆泵出口管线里的母液放出来，超过一定时间，母液结晶堵塞管线。

在料浆泵出口管线根部增设一个DN25倒淋球阀，停泵时，把倒淋阀打开，快速放掉母液，防止料浆泵出口管线堵。

4.7 改进液相重灰碱尘去向，增加重灰产量

碱尘是流化床尾气经过二级除尘后产生的，碱尘中还夹带着少量粒度很细的重灰，所以它不利于再次水合，碱尘参入液相重灰，影响了产品质量和产量。

将液相旋风碱尘刮板进行改造，使碱尘不进液相缓冲仓；将液相布袋除尘器碱尘刮板碱尘溜子进行改造，把轻灰溜子往北移300mm，避开碱尘溜子进入缓冲仓，使碱尘随轻灰一同进入成品，保证液相水合完全用轻灰作原料，保证了水合一水碱质量，更重要是提高了液相重灰的产量，为液相重灰达产达标创造了有利条件。

5 小 结

通过上述一系列的改进、完善，目前液相水合法生产低盐重质纯碱已达到设计能力，最高日产已连续超过600t，产品质量达到国家Ⅰ类工业重质碳酸钠标准（GB／T210.1－2004）要求，各项工艺指标达到操作要求，可以满足市场要求，使我厂品种碱上了一个新的台阶，提高了产品的市场竞争力。