高盐重灰母液在联碱系统中回用的探讨

谢智勇，吴岩芳，王松晓，张福进

(天津渤化永利化工股份有限公司研究所，天津 300452)



科 学 试 验

高盐重灰母液在联碱系统中回用的探讨

谢智勇，吴岩芳，王松晓，张福进

(天津渤化永利化工股份有限公司研究所，天津 300452)

结合我公司重灰装置外排高盐重灰母液的实际情况，对其在联碱系统中回用进行了探讨，分析了重灰母液回用到联碱系统后对生产的影响。在理论分析基础上结合我公司实际情况提出了相关建议。

联碱；重质纯碱；高盐母液；回用；理论分析

1 背 景

液相水合法重灰生产过程中，当母液中的氯化钠含量达到80～90 g/L时，得到的产品盐分含量较高，影响产品质量。需排放部分母液，同时加入一定量的冷凝水和工业碳酸钠，维持母液平衡，才能得到合格的重灰产品。经计算，每生产一吨重灰需外排0.05 m3高盐重灰母液，重灰日产量400～1 800 t计，每天外排母液量20～90 m3。高盐重灰母液的排放不仅浪费了原料，如处理不当也会对环境造成污染。由于外排高盐重灰母液中主要含有Na2CO3、NaCl等纯碱生产的有效成分，且相比我公司联碱工序循环母液量(约800 m3/h)较小，因此可以尝试将其返回到联合制碱工序进行回用。本文结合我公司联碱工艺实际情况，对高盐重灰母液在系统中回用进行了理论分析，提出了相关建议。

2 分析与探讨

2.1 回用位置

高盐重灰母液中主要含有Na2CO3、NaCl等成分(如表1所示)，回用到联碱系统后可作为制碱原料，因此回用结合点应选择在制碱段前，初步考虑将高盐重灰母液返回至母Ⅱ中。其中，联碱母液循环量为800 m3/h，高盐重灰母液返回量为5 m3/h。

表1 高盐重灰母液成分表

高盐重灰母液返回到母Ⅱ后，Na2CO3经碳化后转化为重碱产品得到回收，经理论计算每小时可增加重碱2.36 t。但由表1可知，母液混合后，母Ⅱ中氯化钠浓度减少了，因此需分析对氯化钠利用率的影响。

2.2 氯化钠利用率的影响分析

由图1可以看出该体系共包含NaHCO3、NH4HCO3、NH4Cl 、NaCl四个结晶区，制碱过程需要根据NaHCO3结晶区的相关数据进行研究。

表2 35 ℃下体系溶解度数据

图1 35℃时体系干盐图及水图

2.2.1 未回用前钠利用率计算

联碱系统加盐后，氯化钠含量按照68 tt进行计算(假定值)，则溶液中nNaCl为3.4 mol/L，即198.9 g/L。氨盐比按照1∶1进行计算，JNa+=JCl-=50 mol/100 mol干盐。溶液密度按照1 170 g/L进行计算，得出JH2O=573.9 mol/100 mol干盐，由此可知起始点在图1水图中的坐标为a＇(50，573.9)。由A＇(0,3964)及P1＇(85.6,605)得出直线A＇P1＇为L1:y=-39.24x+3 964。结合起始点a＇(50，573.9)根据连线规则可计算出碳化后液相点水图中坐标b＇(78.1576,904.4)，由此计算出钠利用率UNa为72.05%。因此重碱产量为3.4 mol/L×72.05%=2.4497 mol/L，即205.774 kg/m3，相当于每小时产量为164.62 t。

2.2.2 重灰母液回用后钠利用率计算

系统中加入重灰母液后(按照800 m3/h系统溶液加入5 m3/h重灰母液进行计算)，溶液密度及盐分含量及碱含量有所变化，此时溶液密度为1 170.676 g/L。如果不考虑重灰母液中碳酸钠的影响，按照相同的方法计算出此时钠利用率UNa为71.826%，碳酸氢钠产量为163.45 t/h，此时重碱产量减少1.1728 t。考虑重灰母液中的碳酸钠时，碳酸氢钠可增加产量2.36 t/h。因此综合考虑后，重灰母液回用后重碱产量增加1.19 t/h。

3 验证实验

如果将高盐重灰母液返回制碱系统，需要开展相关实验，考察高盐重灰母液是否对系统产生影响，重点需考察浊度变化及氨Ⅱ澄清桶中钙镁含量的变化。

3.1 浊度变化

按照系统中母液总量及重灰母液的排放量计算，取160 mL盐析结晶器溢流液，加入1 mL重灰母液，搅拌均匀，使用浊度仪进行检测，比较加入重灰母液前和加入重灰母液之后的浊度。经检测，浊度情况如表3所示。

表3 浊度变化情况

实验过程中，很难看出明显的沉淀现象，因此使用澄明度灯照射检查溶液澄清度变化。加入重灰母液前后溢流液的澄清度变化不是特别明显。

3.2 钙镁含量变化

取氨Ⅱ澄清桶出口液，分别测定加入高盐重灰母液及未加高盐重灰母液时溶液中的钙镁含量，检测数据如表4所示。

表4 钙镁含量变化情况

由实验数据可以看出，系统中加入高盐重灰母液后，氨Ⅱ澄清桶出口液中钙镁含量有所降低，可能是由于高盐重灰母液中的碳酸钠和钙镁结合产生沉淀，使母液中的钙镁含量有所降低。可见加入高盐重灰母液不仅不会影响系统的正常生产，还可以在一定程度上减少系统中的钙镁杂质。

4 结论与建议

通过理论分析，将高盐重灰母液返回系统中，可以将高盐重灰母液中含有Na2CO3、NaCl等纯碱生产的有效成分，返回到联合制碱工序，可以使生成的钙镁杂质随着农铵产品除去，防止换热器结垢，减少对系统的影响。同时可以解决重灰工序母液盐含量平衡问题，有效回收物料，增加经济效益。

TQ114.162

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1005-8370(2016)06-11-03

2016-06-17

谢智勇(1985—)，2010年毕业于南京理工大学应用化学专业，硕士学位，现就职于天津渤化永利化工股份有限公司研究所，任工艺技术研发室主任。