片碱生产中废碱的回收

王建民

(河南平煤神马东大化学有限公司，河南 开封 475003)

32%离子膜法烧碱由于含水量大，只能利用罐、槽存放，运输半径小，泄漏后易造成腐蚀和人员伤亡事故，安全性差[1]；另外，碱液产品销售受市场需求影响比较大，若出现市场波动引起销售困难，会直接胀库影响整套装置的正常运行。为满足豫中地区周边固碱市场需求，扩大销售半径，提升公司综合经济效益，河南平煤神马东大化学有限公司(以下简称“东大化学”)新建5万t/a片碱生产装置。东大化学利旧建于2010年的一套高浓度碱生产装置，先把32%烧碱经三效蒸发至48%碱液；新建了片碱浓缩装置，把48%的碱液经二级降膜浓缩成98.5%，再制成片碱。片碱装置在蒸发浓缩过程中，有碱尘及含碱废液产生。东大化学针对装置所产的碱尘及废液采取不同的处理方法，降低碱损耗。

1 碱尘和含碱废液的来源

1.1 碱尘

(1)结片机上的碱尘。

东大化学5万t/a片碱装置配备了2台转鼓式冷凝结片机。结片机开启后，转鼓内的喷淋装置喷出扇形水帘冷却转鼓内表面，转鼓低速运转，转鼓外部碱槽内的熔融碱黏附在转鼓外表面，随着转鼓旋转被带出碱槽，熔融碱在转鼓外表面逐渐冷却结成片状晶体；当结晶体通过刀架装置，被刀片刮下形成块状，落入下料斗，进入包装机包装。刮刀在刮料过程中，有部分结晶破碎，导致碱尘产生[2]。

结片机转鼓为镍材，因为镍材较软，且在高温环境下运行，工作一段时间后转鼓变形，刮刀与转鼓距离有的地方为2～3 mm，有的地方直接贴着转鼓，导致刮下的片碱厚薄不均，且产生的碱尘更多了。

(2)包装机上的碱尘。

来自结片机下料斗的片碱进入全自动包装机料仓，螺旋给料装置将料仓中的物料输送到包装袋中，包装秤进行精确称量，定量包装。片碱从结片机下料斗落入料仓(2.2 m的高度差)，在烧碱结晶下落过程中会因碰撞和摩擦产生粉尘；料仓中的结晶落入包装袋的过程中，也会相互摩擦撞击，结晶落下碰触到包装袋内壁或底部的物料会发生反弹飞溅，也有碱尘产生。

1.2 含碱废液

(1)蒸发凝液。

在蒸发段，原料加入Ⅲ效降膜蒸发器，质量分数从32%提升至36%;换热后进入Ⅱ效降膜蒸发器，质量分数提高至42%；浓缩后碱液再经过换热后进入Ⅰ效降膜蒸发器，质量分数被提高至48%。0.8 MPa的蒸汽通过蒸汽调节阀后进入Ⅰ效蒸发器，蒸汽冷凝水收集后靠自身压力送出界区外回收。Ⅰ效蒸发产生的二次蒸汽作为Ⅱ效蒸发器的加热介质，Ⅱ效冷凝水进入冷凝水罐;Ⅱ效蒸发产生的二次蒸汽作为Ⅲ效蒸发器的加热介质，Ⅲ效冷凝水进入冷凝水罐。冷凝水送出界区[3]。

在浓缩段，48%碱液进入预浓缩器，碱液从48%浓缩至约61%，进入降膜最终浓缩器蒸发至98%；产生的过热二次蒸汽经过增湿降温后，用于加热预浓缩器的碱液。预浓缩器加热室中蒸出的二次蒸汽冷凝回收送至冷凝水罐。

Ⅱ效冷凝水、Ⅲ效冷凝水和预浓缩器蒸出的二次蒸汽冷凝水均为工艺冷凝水，其中含有微量烧碱，质量分数约为0.002%，5万t/a片碱装置产冷凝水约为10.6万t/a。

(2)设备和管道的冲洗液。

因设备内壁结垢、管道结垢堵塞或设备检维修，须对设备和管道进行冲洗，冲洗液中碱含量高，质量分数为30%～40%。

(3)结片机不合格碱。

系统刚开车时，因工艺指标不稳定，所产头碱含水率高，碱质量分数达不到98.5%。生产过程中，片碱机冷却水的进水量和进水压力一旦波动，也会影响片碱质量，甚至会有稀料产生。不合格碱质量分数为95%～98%，因含水量高，易板结，难以长时间存放，不易销售。

2 废碱回收措施

2.1 碱尘回收

为防止污染环境，保障操作安全，结片机和包装机产生的碱尘用风机抽吸进入除尘洗涤罐，用片碱系统蒸发出的蒸汽冷凝水吸收碱尘。由于烧碱溶于水是放热反应，当碱液质量分数升高到25%后，随着浓度的提高，水温升高，吸收速度逐渐下降，须及时更换洗涤液，将除尘洗涤液送至稀碱罐回收。除尘洗涤罐液位1～1.1 m，洗涤液体积约1.5 m3，每3天更换1次洗涤液，1年产生洗涤液180 m3，回收碱质量分数约为30%，年回收碱约71.82 t。烧碱成本按2 000元/t计，年节约资金14.36万元。

2.2 含碱废液回收

(1)蒸发凝液。

Ⅱ效冷凝水、Ⅲ效冷凝水和预浓缩器蒸出的二次蒸汽冷凝水含氢氧化钠质量分数约为0.002%，无其他杂质。二次蒸汽冷凝水若直接排放至污水处理站，不仅需要加酸中和达标排放，而且是极大的资源浪费。原计划将该水输送至离子膜烧碱装置化盐工序作为化盐用水，由于离子膜各工序产生的废水均送至化盐回收利用实现零排放，装置无接纳此冷凝水的能力，故将该冷凝水送至脱盐水工序，进入原水池制取脱盐水。原水为地下水或黄河水，钙镁及其他杂质离子含量高，须调节pH值去除金属杂质离子。二次蒸汽冷凝水含微量碱，可降低调节pH值所用碱量，直接实现碱资源和水资源的回收利用。

水费按2.5元/t计，年节约水资源：2.5×10.6=26.5(万元)。

(2)设备和管道冲洗液的回收。

设备和管道冲洗水浓度高，收集后送至稀碱槽，由泵打入原料碱储罐，作为原料进入蒸发浓缩系统，生产片碱。

(3)结片机不合格碱的回收。

系统运行不稳定时所产头碱或不合格碱送至48%碱储罐，返回浓缩系统生产片碱。

3 结语

东大化学通过回收片碱装置碱尘及含碱废液，防止环境污染的同时，也减少了碱资源和水资源的浪费，5万t/a片碱装置年可回收碱资源14.36万元，回收水资源26.5万元，年共节约资金40.86万元，有较好的社会效益和经济效益。

目前国内关于离子膜烧碱装置的研究有很多，不仅需要通过延伸产业链提高产品附加值，而且要通过内部挖潜，节能降耗，提高企业经济效益。如何合理利用资源，实现循环经济，是摆在每一名技术人员面前的课题，需要我们共同探索。