我国低盐重质纯碱生产工艺创新方法研究

李山岭　吴巴特尔　李守刚

摘 要：纯碱产品作为我国化工工业的重要原料，其生产工艺也处于不断创新与改进中。目前，国内部分大型纯碱生产企业持续开展低盐重质纯碱工艺的研究与中试，并取得了良好的效果。本文在总结我国低盐重质纯碱生产基本情况的基础上，着重分析了国内大型企业低盐重质纯碱生产工艺创新的主要方法，最后对低盐重质纯碱生产工艺创新前景进行了总结和展望。

关键词：低盐重质纯碱;生产工藝;创新

中图分类号：TQ114.16 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）20-0139-03

Research on Innovation Method of Production Technology of Low

Salt and Heavy Soda Ash in China

LI Shanling WU Bateer LI Shougang

（Henan Zhongyuan Chemical Co.， Ltd.， Nanyang Henan 473000）

Abstract： As an important raw material for China's chemical industry， soda ash products are also in the process of continuous innovation and improvement. At present， some large-scale soda ash producers in China continue to carry out research and pilot tests on low-salt heavy soda ash， and have achieved good results. On the basis of summarizing the basic situation of low-salt heavy soda ash production in China， this paper focused on the main methods of low-salt heavy-soda soda production process innovation in domestic large-scale enterprises， and finally summarized and prospected the low-salt heavy-soda soda production process innovation prospects.

Keywords： low salt and heavy soda ash;production process;innovation

纯碱产品是我国化工工业的重要原料，人们也不断创新与改进其生产工艺[1，2]。目前，国内部分大型纯碱生产企业不断深入开展低盐重质纯碱工艺的研究与中试，并取得了良好的效果。结合国内纯碱工业发展现状来看，这些优化创新的工艺很值得进行深度研究和推广，这也是本文研究的主要目的。

1 我国低盐重质纯碱生产概况

纯碱产品历来都是国际化工产业的重要原料，美国、德国等发达国家对这种产品的需求量达到纯碱产品总需求量的80%。纯碱的结晶颗粒比较大，只含有较低数量的氯化物等，主要用来生产和制造高档镜片、玻璃、显像管玻壳。如今，纯碱工业将产品的重质化、低盐化当作主要发展方向，研发前景非常可观。它的主要性能主要体现在三个方面：可以预防玻璃窑炉中耐火材料的腐蚀作用，延伸其使用寿命;可以提升换热器的工作效率，削减燃料消耗，使得废气污染在一定范围内降低;可以增强玻璃窑炉内物料的自由流动和熔化，提高玻璃制品的透明度和强度[3-5]。

随着国内外高档玻璃需求的增加，低盐重质纯碱的市场需求量也日益扩大，主要市场空间聚焦于发展中国家，今后年均增速会超过8%。俄罗斯、印度、中国等多个国家，其低盐重质纯碱的产量增速较高。它们的产品在欧洲、亚洲会面临日益激烈的竞争，高性价比的低盐重质纯碱产品具有更大优势。国内生产低盐重质纯碱的企业逐步从中部地区转移到西部地区，区域市场需求的变化会愈加显著。该项目产品无需昂贵的原料成本、耗能成本比较少、产品质量好，在今后的市场竞争中拥有显著优势。

2 国内大型企业低盐重质纯碱生产工艺创新的主要方法

2.1 液相水合法

昆仑碱业股份有限公司为了更好地满足国内外光学仪器、浮法玻璃显象管等制造商以及冶金工业企业的需求，生产制造更高质量的纯碱产品，从天津碱厂引进了液相水合法重灰工艺以及制碱专用的相关结晶器。该公司采取这项技术设备后，生产出的低盐重质纯碱产品指标值中，筛余物、粒度、重灰盐分都符合国家标准，重灰盐分≤0.3%，粒度≥等于75%，筛余物≤2.0%。该公司从天津碱厂引进了相应的专利技术，密切联系高原地区的具体生产制造状况，优化和改进了相应的生产技术和设备装置，通过大量的实践活动，制造出高质量的低盐重质纯碱产品。

从该企业当前的生产情况来看，这个技术创新项目业已有效地解决了低盐重质纯碱产品质量波动的现象，生产装置稳定运行，节能降耗的相关目标得以实现，而且还在不断优化之中。生产出的低盐重质纯碱产品，其性能都达到下列标准：堆积密度达到1.0g/mL，高于国家标准要求的堆积密度0.85g/mL;产品中盐分（氯化钠）的含量低于0.3%，符合国家标准的相关要求。从这项技术来看，它生产出了品质优良的低盐重质纯碱产品，为产品营销提供了非常可观的市场前景，能够为企业创造丰厚的利润。同时，这种方法也是高原地区制造低盐分重质纯碱的一种理想技术，学术研究价值较大，经济效益颇为长远。

2.2 卤水联合法

该工艺最早由天津渤天化工有限公司提出。其工艺的原理主要是：首先借助卤水吸氨碳化，获得重碱，分离重碱之后得到相应的母液，以羟基氯化镁或氧化镁蒸氨，然后蒸发浓缩氯化镁溶液，获得固体化合物NaCl。氯化镁在分离盐后进行分解，获得了氧化镁、氯化氢或羟基氯化镁，可以循环使用后者。对分离获得的重碱实施必要的湿分解，蒸出的氨以及CO2循环到后续的碳化步驟，湿分解后获得的浆液，以液体烧碱对湿分解后留存的碳酸氢钠进行调整，获得了碳酸钠晶浆，然后进行蒸发，获得了Na2CO3·H2O结晶，再进行干燥并结晶，从而获得了低盐重质纯碱。

从工艺流程的角度来看，该企业生产低盐重质纯碱主要包括六大步骤。一是盐水精制，它能够除掉卤水精制中的杂质，与氨碱法相似。二是卤水吸氨碳化，其操作流程类似于氨碱法或联碱法。三是重碱分离，使用低盐碱离心机分离技术，以削减含水量和盐分。四是重碱湿分解，在重碱分解率达到75%的情况下，快速操作，无需较高能耗，整体来看不存在技术难点。湿法采取低压蒸汽，与重碱煅烧的干法分解运用燃料或高压蒸汽相比，能耗较低。

五是调和湿分解液。人们可以借助隔膜液碱，对湿分解留下的碳酸氢钠进行调整，使其成为碳酸钠。事实上，这相当于采取烧碱碳化法来生产纯碱。烧碱碳化法不但可以将二氧化碳当作碳化剂，而且可以运用碳酸氢钠。重碱在带搅拌的混合结晶器中和氢氧化钠液体发生反应，具体反应为：

[NaHCO3++NaOH=Na2CO3+H2O]      （1）

假如结晶器内的NaOH含量小于1%，NaHCO3含量低于2%，在35℃以下对母液进行分类，人们能够获得质量较高的一水碱，一水碱洗涤、脱水和煅烧后，可以得到低盐重质纯碱，其NaCl含量达到0.1%。利用二氧化碳，对分离一水碱后的母液进行碳化，其间可以析出NaHCO3，人们可以用其生产小苏打产品，或是将其再次送入混合结晶器中用作烧碱碳化剂。关于分离NaHCO3后获得的母液，人们可以利用二氧化碳对其进行碳化，或者用其制作重碱湿分解液。

六是一水法。采取一水法，通过必要的干燥、蒸发、结晶工艺，生产出高质量的低盐重质纯碱产品。

2.3 离心分离法

目前，国内大部分纯碱生产企业主要采取固相水合法来制造低盐重质纯碱。该方法有两种工艺路线：一是削减纯碱盐分，以低盐纯碱制造低盐重质纯碱;二是削减一水碱中的盐分，以获得低盐重质纯碱。二者的共同之处在于生产加工期间都使用离心机来削减盐分，但是实际运行的具体要求和终极结果不完全相同：第一种技术路线中的重碱滤液没有结疤现象，但是在第二种技术路线中，当一水碱中的水分接近饱和或处于饱和状态时，分离期间可能会结疤，进而影响管理和生产。同时，与第二种技术路线相比，第一种技术路线往往需要更消耗多的能源。由此可见，这两种方法各有利弊，国内生产企业往往会结合产量和目标质量等实际情况来选择技术路线。

2.4 天然碱纯化法

当前，全球范围内发现天然碱矿的仅有美国、中国、土耳其、肯尼亚等少数几个国家，其中以美国的绿河天然碱矿最有名。我国天然碱资源比较丰富，在亚洲产区占有重要位置，而且分布相对集中，主要位于河南桐柏、西藏及内蒙古盐碱带。天然碱加工技术，主要指天然碱液制备技术以及纯碱、烧碱、小苏打、芒硝碱和泡花碱等几种主要产品的加工工艺。经过长期的经验积累和移植吸收相关先进技术，当代中国的天然碱加工技术已经提高到一个崭新的水平，彻底淘汰了原始落后的加工工艺，初步形成了日臻完善的具有特色的现代加工技术体系，可以生产出达到国家标准甚至国际先进标准的产品，为满足国民经济发展需要和人民群众日益增长的物质文化需求做出了积极贡献。

河南中源化学股份有限公司共有天然碱制纯碱装置3套，其中二期装置利用得天独厚的天然碱资源，使用湿分解一步法生产工艺，将液相中的碳酸氢钠转化为碳酸钠，再经蒸发结晶和一水碳酸钠的脱结晶水，得到重质纯碱产品。物料与蒸汽流向采用错流工艺，以两级湿分解塔来调整清卤中NaHCO3的含量，使溶液中的NaHCO3分解率达到80%左右。清卤中的含盐影响成品重质纯碱含盐，如果母液中的含盐量较高，可通过母液外排至苏打装置生产苏打产品或者通过螺旋刮刀卸料离心机洗盐，使重质纯碱含盐量低于0.3%。

3 结论

我国低盐重质纯碱工艺创新的路径十分广泛，并在生产实践中取得了良好的效果。为了促进低盐重质纯碱产业的发展与进步，国内大型纯碱生产企业应该秉持创新发展的精神，进一步开拓研究思路，从设备创新、工艺优化以及高技术手段组合等多个角度入手，加快研发与中试的进程，努力实现自身生产效能与经济效益的同步提升。

参考文献：

[1]朱爱民.纯碱生产分离技术的探讨[J].盐业与化工，2014（5）：11-14.

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[5]丁超然，焦旺盛，黄建华.200kt/a低盐重质纯碱装置技术改进[J].化学工业与工程技术，2001（5）：39-42.