提高氨碱法水资源利用率的技改

马玉清

(青海盐湖镁业有限公司 纯碱厂，青海 格尔木 816000)

氨碱法生产纯碱工艺步骤是：石灰石煅烧制取二氧化碳及生石灰，生石灰经消化反应制取石灰乳或者电石渣提浓制备灰乳；原盐化盐制备盐水和盐水的精制；精盐水吸氨制得氨盐水；氨盐水碳酸化制取重碱；来自石灰石煅烧和重碱煅烧的二氧化碳，经过压缩冷却送至碳化塔制碱；重碱的过滤和洗涤；重碱煅烧制得纯碱产品及二氧化碳，轻质纯碱固相水合生产重质纯碱；重碱的固液分离下来的母液中氨的蒸馏回收。

该装置全厂用水系统主要有生产、生活供水系统、二次水供水系统、脱盐水系统、循环冷却水系统。低压生产水经加压泵进行加压后的高压水供至蒸吸工段，变成二次水分别送往石灰工段和盐水工段、循环水池；脱盐水主要用于压缩机和粉体流凉碱机；循环水池水向重灰工段、轻灰工段、碳化工段、蒸吸工段、压缩工段供应。目前，降低水耗、减少废液排放、减轻环境污染，是每一个纯碱企业需要攻克的难题。面临如此严峻的问题，每一家纯碱企业都是从水耗的源头上减少消耗，是最基本的节水措施。同样，青海盐湖镁业有限公司纯碱厂(以下简称“纯碱厂”)也是对水的使用进行梳理，根据水质情况进行合理的回收再利用，提高水循环利用率。

2 提高水资源利用率的技改内容

2.1 淡液蒸馏冷却器的加压新鲜水改为循环水

纯碱厂的淡液蒸馏塔顶部的氨气冷凝器的冷却水为加压新鲜水，再将二次水(换热后的新鲜水称二次水)输送至盐水化盐。但是青海盐湖镁业有限公司目前面对钾肥尾盐盘活问题，替代一部分的原盐消耗，降低纯碱的生产成本，故而如何解决水的平衡成了关键问题。故纯碱厂对淡液蒸馏塔顶部的氨气冷凝器的冷却水进行了改造，利用离心泵把循环水进行加压，送至淡液蒸馏塔顶部的氨气冷凝器，换热后循环回水送至凉水塔进行降温后，进入循环水池不断循环利用。这样即解决盐湖尾盐盘活问题；也降低了生产水的消耗。

2.2 生产污水回收用于窑气洗涤塔

窑气洗涤塔是纯碱厂两座石灰窑窑气系统的洗涤除尘设施，洗涤除尘效果与压缩机的稳定运行息息相关。由石灰窑窑顶出来的窑气，CO2浓度近40%，温度140 ℃～180 ℃，压力100 Pa～500 Pa，先经过布袋除尘器和旋风分离器，将大量含有颗粒的灰尘分离，然后进入筛板洗涤塔内，冷却水从塔上部进来，进行窑气冷却和洗涤。使窑气温度降至40 ℃以下，洗涤塔出气再进入电除尘器，进一步除尽灰尘，使出气含尘量达到规定标准后，一般情况下，螺杆压缩机要求窑气含尘量小于30 mg/L，经压缩机抽吸加压冷却后送入碳化塔制碱。再洗涤除尘降温过程中用的冷却水原设计为新鲜水和循环水。

纯碱厂的生产污水主要是各工序的防冻水以及机泵的冷却水等，原设计是生产污水由生产污水提升泵送至废液分配槽同废液送至渣场是生产异常事故状态下的应急排放管线，在正常生产情况下，生产污水管线未明确回收的管线，而改造将生产污水引至洗涤塔进行回收利用进一步明确生产污水的回收再利用，降低生产水喝循环水的消耗。

2.3 蒸氨废液上清液回收用于化灰

纯碱厂的蒸氨废液进入碱渣脱硫剂项目进行回收蒸氨废液中的乳状物氢氧化钙至动力厂的脱硫脱硝项目使用，回收利用后产生的上清液再次返回废液系统进行外排，后经现场查定这部分水可以回收至化灰工序和石灰窑工序使用。故纯碱厂对蒸氨废液上清液进行回收利用改造，具体方案为加装一个75 m3的水槽，从白泥项目澄清桶上清液出液口处接一根管线至水槽并加装阀门，上清液自流至水槽内，水槽底部安装两台泵(一开一备)，泵出口管线安装阀门后接至化灰机进口(进口处加装阀门)、接至化灰机冲洗水管(连接处加装阀门)，改造后通过泵将上清液送至化灰工序使用。改造后的管线进化灰工序前管廊处接一根DN65管线至石灰窑工序旋风分离器排灰槽内用作除尘水使用，除尘水流至石灰窑集水坑后由液下泵送往化灰工序杂水罐用作化灰水使用。

2.4 压缩机三段气气液分离器的液相回收至滤碱机及炉气洗涤塔

目前纯碱厂的压缩机三段气气液分离器的液相回收至杂水罐进行化盐，此液相主要是压缩机中为降低压缩机的排气温度而喷淋的脱盐水，此液相水质干净无杂质。故而合理利用此液相，如何提高循环利用率也是纯碱行业节水的一个点。通过对水质进行分析，纯碱厂对此水液相进行了回收再利用的技改，对压缩冷却塔的冷凝水进行分别回收利用，下段气冷却塔的冷凝水可回收至炉气洗涤塔使用，清洗气和中段气冷却塔的冷凝水可回收至洗水高位槽用于滤碱机用水。

2.5 利用PVC厂产生的电石渣用于化灰，实现废物利用

在PVC厂电石法生产工艺中，粒度为40 mm～60 mm的电石在乙炔发生器中与水反应生成乙炔和电石渣浆料，乙炔经过净化后与氯化氢送至氯乙烯转化器合成氯乙烯，再聚合生产聚氯乙烯树脂。1 t电石水解后产生约1.45 t电石渣，电石渣年排放最大超过430 kt，而电石渣属于较难处理的工业废弃物，呈强碱性，长期堆积不但占用大量土地，而且对土地有严重的侵蚀性。对盐田和周边盐湖环境带来一定的影响，同时电石渣处理是我国清洁生产和资源循环利用的重点和难点，处理后可减少电石渣(折100%Ca(OH)2)排放45万t/a，由于盐湖金属镁一体化PVC项目使用电石法生产聚氯乙烯过程中产生大量电石水解残渣电石渣浆，电石渣浆主要成分是氢氧化钙，固含量约20%～25%。生产1 t聚氯乙烯树脂，大约产生电石渣6 t(折100% Ca(OH)2计算，电石渣含水75%～80%)。

通过此项技术的引进，该电石渣浆料用作蒸氨塔中回收氨需要的石灰乳，既实现了工业废物电石渣的回收再利用、又降低了电石渣废物的处理成本；同时利用电石渣浆料做纯碱生产的主要原料，替代传统氨碱法纯碱生产工艺中石灰窑工序，降低纯碱的生产成本、节省纯碱化灰用水、缩短纯碱的生产流程，达到资源循环再利用的目的。电石渣溶液中含有氢氧根离子，一能够在盐水精制过程与原盐中的镁离子结合生成氢氧化镁的沉淀，可以避免氢氧化镁在塔器和管道中的结疤，二能够在蒸氨系统中与氨盐水碳酸化固液分离下来的母液氯化铵反应回收氨气，实现氨的循环，降低氨气对环境的污染。

3 改造后的效果

1)原设计淡液蒸馏塔顶部换热水送至盐水化盐，这样无法有效回收钾肥尾盐来降低原盐消耗，通过此次淡液蒸馏塔顶部的新鲜水改为循环水之后可加大采用三元尾盐，从而减少新鲜用水量。

2)通过生产污水回收改造后，最大限度回收生产系统中冲洗、置换、清洗的水，同时也降低了窑气洗涤塔对新鲜水和循环水的消耗量70 m3/h，真实有效地做到了节约每一滴水。

3)通过此次蒸氨废液上清液回收的改造后，回收蒸氨废液上清液120 m3/h，可节省化灰水用水120 m3/h。

4)通过压缩机三段气气液分离器的水主要来源于压缩机运行时脱盐水的消耗，每台压缩机脱盐水消耗为2 m3/h，按照满负荷生产计算需要投用7台所压缩机，另外压缩机排气温度在111 ℃左右，通过三段气冷却器循环水进行冷却降温至35 ℃左右，故每台三段气气液分离器能够回收4 m3/h，合计回收28 m3/h。

5)引进电石渣用于化灰，实现废物利用，节省生石灰在化灰机中制备灰乳所用的生产水，而由电石渣制成的灰乳在结合氨分解过程中参加化学反应，降低了废液排放量，为企业的节能降耗工作做出突出的贡献。

4 建议

目前循环水冷却系统基本为敞开式的凉水塔，对于格尔木盐湖地区来说，循环水的逸散损失无法计算，并因特殊的风沙天气，造成循环水系统被污染，建议采用封闭式的循环水冷却系统，这样可以有效地避免循环水被沙尘污染，也可回收冷却过程中造成的逸散损失。