淮安碱厂近年来技术进步总结

李凤朝，王 远，温学桂

(江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂，江苏淮安 223200)



淮安碱厂近年来技术进步总结

李凤朝，王 远，温学桂

(江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂，江苏淮安 223200)

介绍淮安碱厂建成投产5年来的技术进步情况：自主研发的井下循环、盐-碱-钙联合生产新工艺，使用了先进的干法加灰与真空蒸馏工艺，选用了进口NEA磨机、进口RPA带式滤碱机、国产粉体流冷却器、蒸发冷等先进设备，自主开发了筛板碳化塔，采用非金属材料等；还新增热碱液制小苏打装置、石灰泡沫塔洗水循环装置，促进了节能减排工作。

盐碱钙联合生产；干法加灰；带式滤碱机；粉体流；蒸发冷；筛板碳化塔；小苏打

江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂(以下简称“淮碱”)建成投产5年来，经过不断地挖潜改造目前纯碱产能50万t/a(其中重质纯碱40万t/a)。在上级公司的领导下，淮碱厂部及工程技术人员主动学习掌握行业的新工艺、新技术、新装备，博采众长，采用公司自主研发的盐碱钙联合生产新工艺，提高了资源利用率，降低了制造成本，增强了市场竞争能力。现将淮碱近几年技术管理方面的工作总结如下：

1 开发盐碱钙联合生产新工艺

氨碱法生产纯碱存在一些技术难题，如原盐利用率只有72%，其余的28%全部随废液外排，造成巨大的浪费；产生的白泥占用大量的土地资源；每吨碱有8～10 m3的废液需要外排，一方面造成水资源的浪费，另一方面对环境产生一定的影响。井矿盐生产将制盐回收水注入地下溶盐得到含饱和氯化钠的卤水用来生产盐和纯碱，生产过程中产生巨大的地下溶腔，存在一定地质灾害隐患。

淮碱将纯碱生产和井矿盐生产联合起来，彻底解决氨碱法生产纯碱和井矿盐生产存在的技术难题，利用制碱废液代替清水地下采盐，回收制碱废液中的氯化钠和氯化钙，得到含氯化钙和氯化钠的饱和卤水，经过MVR蒸发实现氯化钠和氯化钙的联合生产，蒸发产生的冷凝水全部回收利用，提高了资源利用率，同时节约了大量的水资源。将碱渣注入井矿盐生产形成的溶腔中，解决碱渣无法处理的难题和井矿盐生产形成地下溶腔的地质安全隐患。该工艺技术获 “利用井矿盐的盐、碱和钙联合循环生产工艺” 国家专利(专利号：ZL201110006672.X)，并通过了中国纯碱工业协会、中国轻工业联合会组织的科学技术成果鉴定。

2 采用卤水制碱工艺

纯碱生产所需卤水直接采用井矿盐生产开采的卤水，由于地下盐矿中含有一定量的硫酸钠，生产盐时可先提硝再产盐，直接用卤水生产纯碱。在井矿采卤注水时掺入一定量的纯碱废液，在溶腔中硫酸钠和氯化钙反应，反应如下：

Na2SO4+CaCl2=2NaCl+CaSO4↓

利用地下巨大的溶腔，实现用氯化钙地下除硝，使卤水质量能够满足制碱要求。由于采用卤水直接制碱，减少了原盐采购、运输、贮存、化盐等环节，简化了生产工艺，减少了项目建设投资费用。

为了防止卤水在输送过程中出现盐结晶，从地下开采的卤水浓度不宜达到饱和点，这样对纯碱产量、消耗带来一定影响，故在制盐过程中抽取少量盐浆经泵送至制碱用卤水中，以保证制碱用卤水浓度。

直接采用卤水制碱工艺同固盐制碱工艺相比，每年可节约制造费用愈两千万元。

3 筛板碳化塔

淮碱在总结原有碳化塔使用情况的基础上研发了大型筛板碳化塔，无论是生产能力、工艺技术指标以及产品质量等诸多方面，φ3000筛板塔均得到了提升。深液层、大孔径筛板碳化塔其高效的塔板特性，为制碱碳化工序的装备技术发展开辟了一条新途径。采用钛筛板塔内件结构及非金属材料塔圈结构，为碳化工序的质量控制提供了更优越的条件，该技术已申请“一种非金属材料塔顶的碳化塔”国家专利(专利号：ZL 201220640217.5)。同时钛筛板内件降低了塔板阻力，为优化碳化系统阻力降、增加塔高、提高塔压创造了有利条件，使得碳化塔的传质效率得以改善，提高了碳化转化率和结晶质量。

4 选用干法蒸馏技术

氨碱法生产纯碱中蒸馏工序主要任务是回收氨进行循环使用，在此过程中需要消耗大量的低压蒸汽，氨碱法生产纯碱蒸馏消耗低压汽在1.2～1.7 t汽/t碱，占纯碱生产成本20%以上。目前蒸馏工序工艺流程主要有两种，一种是干法蒸馏，一种是湿法蒸馏。湿法蒸馏将生石灰进行消化，生石灰消化时放出大量的热随水蒸汽带走；而干法蒸馏将生石灰制粉后直接送蒸馏工序，回收生石灰消化产生的热量，降低蒸汽消耗，生石灰消化反应如下：

CaO(s)+H2O(1)=Ca(OH)2(q)+63.6 kJ/mol

一期建设中生石灰制粉选用了德国进口磨机NEA30，与干法蒸馏系统配套生产30万t/a纯碱。每吨碱需要CaO约560 kg。蒸馏用低压蒸汽压力0.4 MPa、温度220 ℃，根据相关资料蒸汽焓值为2898 kJ/kg，排出的废液温度为90 ℃，加入蒸馏塔的蒸汽最终成为90 ℃冷凝液，其焓值为377 kJ/kg。采用干法蒸馏与湿法蒸馏相比，每年可节约低压蒸汽：560÷56×63.6÷(2 898-377)×30=7. 6万t。

5 利用热碱液生产小苏打工艺

淮碱生产过程中热碱液无法处理，直接送母液桶回收氨后外排，造成了巨大的浪费，2013年建成

投产3万t/a小苏打生产装置，该装置回收热碱液生产小苏打，先对热碱液进行蒸氨再加入轻质纯碱，经过碳化、离心机过滤、干燥后得到产品小苏打，生产小苏打的滤液作为煅烧热碱液补充水，经测算每年回收热碱液折纯碱约8 000 t。

6 真空带式滤碱机的应用

传统的转鼓滤碱机存在较多的缺陷，如滤布需要定期清洗再生，需要一台备用滤碱机；洗水一次使用，洗水当量大；干燥面积不足，重碱水分大；转鼓滤碱机用钢丝固定滤布，刮刀不能紧靠到滤布，有约20%的滤饼没有刮下，这部分滤饼重新过滤、洗涤，增加了滤过损失；现场环境差，特别是夏季，现场氨味大等。

淮碱采用了由杭州新蓝代理的法国产两台RPA真空带式滤碱机(54 m2)，与转鼓滤碱机相比，操作自动化程度高，滤布每个周期均用洗水进行洗涤，洗滤布的水作为控制盐分的滤饼洗水回收利用，洗水两次利用，洗水当量下降0.2 m3/t碱，降低了过滤损失，减少了母液当量；由于真空带式滤碱机干燥区域大，重碱水分与转鼓滤碱机相比下降2%，煅烧炉中可节省3.2 MPa蒸汽超过40 kg/t碱；同时真空带式滤碱机负压操作，重碱中的氨不易挥发到空气中，给操作人员创造了良好的操作环境。

采用真空带式滤碱机，由于重碱水分下降，每年节约3.2 MPa蒸汽为：50×40÷1 000=2万t。

7 国产粉体流冷却器的应用

淮碱与北京广厦公司共同开发国内第一套重灰粉体流换热器，来代替传统的流化床换热器用于重灰凉碱生产。与传统的流化床相比，重灰与冷却水逆向接触，换热效率高，同时水流自下而上，形成高速湍流，板片也不易结垢；粉体流的整体流设计能有效防止产品的磨损，从而保证产品的颗粒和晶形不被破坏，质量得以充分保证；粉体流换热器系统电耗为1.5 kWh，而流化床换热器系统电耗为224.1 kWh，电耗下降99%以上；粉体流换热器无需大量的排气设施，消除了粉尘污染；粉体流换热器设备紧凑，空间利用率高(其底座约5 m2)，安装方便。

8 闭式蒸发冷却器的应用

淮碱夏季生产冷却系统成为主要生产瓶颈，煅烧车间轻灰炉气冷凝塔、凉碱系统处于循环水管网的末端，夏季冷却水不能满足生产需求，造成炉气温度偏高，直接影响纯碱生产正常运行，因循环水冷却能力不足纯碱产品温度偏高，影响产品包装，时有烫坏包装袋现象。在煅烧车间新增加两套蒸发式冷却器供炉气冷凝塔和凉碱所需循环水。蒸发式冷却器为闭式冷却塔，冷却塔盘管内的系统循环冷却水与管外的降温冷却水及空气进行热交换，避免了系统循环水与空气接触，保证循环水水质，降温后的冷却水用泵送至轻灰炉气冷凝塔、轻灰凉碱机、重灰流化床及重灰粉体流冷却器，由于循环冷却水水质较好，有效防止设备结垢、堵塞等问题，提高了传热效率。升温后的循环冷却水返回到蒸发式冷却器，经过与蒸发式冷却器自身循环的软水及空气热交换，降温后循环使用，循环水中的热量经过蒸发冷却器自身循环水蒸发及空气带走。

9 石灰除尘水循环使用

石灰窑产生的窑气需要用水在泡沫除尘塔内洗涤除尘、降温，产生的除尘水经过澄清自然冷却后循环使用。每吨碱除尘塔减少补水量约1.2 m3/t碱，石灰除尘水通过循环使用每年节约水：1.2×50=60万m3。

10 非金属材料的使用

淡(半)氨盐水管、氨盐水管、中和水管道以及蒸馏塔出气管、碳化尾气管等选用了科进尼龙或钢衬尼龙材质，用来代替铸铁管或碳钢管，另外还有部分塔罐使用了新型玻璃钢材料，采取这些措施后有效地防止了系统中的锈蚀，降低了成品铁分。

11 关于节水情况

采用盐碱钙联合生产新工艺，将废液代替清水注井采盐，卤水进行制盐、制钙产生的冷凝水全部回收用于化盐，与传统的用固体盐生产纯碱相比，每吨碱节约化盐用水约4 m3，每年节水为：4×50=200万m3。

生石灰消化时需耗水在2.3～2.5 m3/t碱，淮碱干法蒸馏产能30万t碱/a，每年约节水：2.3×30=69万m3。

石灰除尘水循环使用，每年约节水60万m3。

采用水平真空带滤机，洗水当量下降0.2～0.3 m3/t碱，每年节水为：0.2×50=10万m3。

因此采取不同的工艺路线，每年可节水：200+69+60+10=339万m3。

另外，淮碱还采用了在DCS基础上的碳滤工序、煅烧工序和石灰工序的先控优化技术，均取得良好的效果，为增产降耗提供了强有力的支撑和保证。

在纯碱行业中，淮碱尽管生产规模不大，由于积极采用“三新”(新工艺、新设备、新材料)技术，使生产制造成本得到有效的控制，在近几年纯碱行业总体运势动荡或不景气的形势下仍然保持了一定的竞争优势：

1)采用盐碱钙循环经济，彻底解决纯碱和井矿盐生产中存在的技术难题，提高了资源利用率，同时消除了环保压力。

2)直接采用卤水制碱，简化了工艺，减少了投资，降低了制碱成本。

3)采用干法蒸馏工艺，回收了生石灰消化反应热，节约了低压蒸汽。

4)选用真空带滤机，不但降低了重碱盐分和水分，还降低了中压蒸汽消耗。

5)采用一系列节水措施后每年可节水愈300万m3。

6)利用煅烧热碱液制造小苏打，每年约回收纯碱8 000 t。

TQ114.161

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1005-8370(2016)05-07-03

2016-01-28

李凤朝(1965—)，毕业于青岛化工学院化学工程专业，工程硕士，高级工程师。现为江苏井神盐化股份公司淮安碱厂总工程师。从事纯碱生产与技术管理多年。