用于盐水精制的Na2CO3溶液配制工艺改造

戚瑞松

(新疆中泰化学(集团)阜康能源有限公司，新疆 乌鲁木齐 830009)

新疆中泰化学(集团)阜康能源有限公司(以下简称“阜康能源”)拥有60万t/a烧碱、80万t/a聚氯乙烯树脂生产装置。在盐水精制过程中，平均添加Na2CO3助剂的量在30～32 t/d，消耗量为1万t/a左右。在一次盐水精制过程中，使用的除钙精制剂Na2CO3的配制工作一直依靠人工操作完成,劳动强度较大；并且，在配制过程中会产生一定的粉尘,现场作业环境相对较差，对现场操作人员的职业健康同样存在着危害。为降低Na2CO3配制工作的劳动强度，保障操作人员的职业健康，阜康能源探讨了Na2CO3配制工艺，设计了通过螺旋输送机进行自动配制的装置。螺旋输送装置具有结构简单、工作可靠、成本低、便于调整和维修、密封性强以及对环境污染小等优点。螺旋输送机是一种没有挠性的输送设备，在各行各业都有应用；但是，如果工作环境恶劣，就会产生堵塞、磨损等问题，能否安全可靠地运行，与其参数的设计及选取有很大关系。阜康能源通过设计安装方式，计算安装角度、输送机长度、输送能力等数据后，将数据提供给设备厂家制备输送机，同时与Na2CO3供应商联系，用吨袋包装Na2CO3取代每袋40 kg包装Na2CO3的方式。

1 改造前的现状

根据现有生产负荷，一次盐水在精制过程中平均消耗Na2CO330～32 t/d。袋装Na2CO3经人工破袋后，倒入配制槽内与热水混合搅拌，配制成满足生产需要的Na2CO3溶液。该项工作每天由4人操作，工作时间在7～8 h。

袋装Na2CO3卸车时，须在运输车辆车厢上部进行人工操作，属于登高作业。电解车间一次盐水消耗Na2CO31万t/a左右，平均每车按36 t计算，共须卸车：

1×10 000÷36≈278(次/a)。

除去节假日，几乎每天都要进行高危作业。作业频次高，涉及的操作人员多，存在一定的安全管控风险。由于Na2CO3堆放区与配制区有一定的距离，化料工在化料之前还须先将袋装Na2CO3码放至手推小车上，再用人工运送至配制槽进行人工破袋倒料，操作人员的劳动强度较大。配制操作在室内进行，在现场向配制槽内倒料的过程中会产生Na2CO3粉尘，现场环境较差。夏季气温高，操作人员劳动强度较大，易造成操作人员疲劳和身体不适；同时，在人工使用小车运输袋装过程中，小车损坏频率高，会导致生产成本上升。

2 对现有Na2CO3化料系统进行改造

2.1 土建施工

结合一次盐水现有工艺、场地、设备，联系Na2CO3供应商，与设备制造商经过交流和探讨后，制定了详细的改造方案。

为使Na2CO3卸料方便，将下料斗安装于基准面以下。开挖体积约为142.5 m3(3.0 m×2.5 m×1.9 m)的地基，并用混凝土灌浆，制备料仓设备基础。对精制剂厂房门口至输送机处约50 m2的地面进行硬化，用作叉车叉运Na2CO3的通道,并制备和安装Na2CO3下料斗(如图1所示)。

图1 Na2CO3下料斗示意图

室外下料斗处安装64 m3(4 m×4 m×4 m)的彩钢板房，作为室外倒料的独立空间。

2.2 设备安装

(1)根据螺旋输送机的行业标准确定螺旋输送机的性能指标,主要有输送量、功率消耗和输送效率,影响因素有螺旋轴转速、填充系数和螺距。

(2)通过单因素试验,研究各因素对输送性能指标的影响规律。

(3)根据单因素试验结果,选择各因素的较优水平进行正交试验,研究各因素对试验指标影响的主次顺序,并得出因素的最优水平组合。

(4)运用综合平衡法,得到螺旋输送机工作性能较优时各因素间的较优水平组合。

(5)安装和调试配套的电力系统。设备性能指标为：输送距离6 m、输送能力20 t/h、螺旋管倾角小于30°[1]。具体情况如图2和图3所示。

图2 Na2CO3螺旋输送机示意图

图3 Na2CO3螺旋输送运行现场

(6)安装完成后，根据基准面设计的料斗高度而设计容积为1.5 t的锥形料斗。

2.3 改变供货包装

与供应商沟通，采用吨袋包装Na2CO3取代每袋40 kg包装Na2CO3的包装袋，大大降低了开袋的操作次数，降低了劳动强度；同时，大大缩短了登高卸车作业的时间，使安全风险得到了有效控制。

3 工艺改造

阜康能源60万t/a烧碱生产装置配套一、二期一次盐水系统原设计为各有1台Na2CO3配制槽和1台Na2CO3溶液储罐，经过化料系统的改造后，将Na2CO3配制集中在一期进行配制，配制好的溶液通过离心泵送至二期Na2CO3溶液储罐，合理利用了现有资源，有效减少了作业面，更便于生产的现场管理。

4 改造后取得的效果

Na2CO3自动配制装置改造完成后，采用叉车配制Na2CO3，降低了配制过程中人员的参与程度，杜绝了操作人员长时间暴露在粉尘环境中，有效控制了职业健康危害风险。通过工艺改造，停止使用原工艺二期装置的Na2CO3配制槽搅拌器、提升泵，从简化人员操作方面和节约成本方面都取得了一定的效果。Na2CO3自动配制投用后，操作人员由4人减少为2人，节约人工费用为：

4 000×2×12=96 000(元/a)= 9.6万元/a。

人工卸车改为机械卸车，将多人登高作业减少为1人登高作业，降低了安全风险。由此节约的人工费用为：

10 000×10=100 000(元/a)=10万元/a。

Na2CO3自动配制装置的投用，共计节约成本费用为：

9.6+10=19.6(万元/a)。

5 结语

盐水精制过程中各项助剂的配制和添加是一项频繁且重要的工作，操作人员劳动强度较大。通过技术改造，降低了生产成本和操作人员的劳动强度，有效地改善了工作环境，提高了现场安全和管理水平。