氨碱法纯碱生产新节能蒸馏技术集成创新
纯碱是最重要的基础化工原料之一,近年来,我国纯碱企业及产能发展迅速,多家拥有盐资源的大型企业的加入及原有各家纯碱制造厂的不断扩能增产使得纯碱行业必将进入一轮优胜劣汰的行业调整阶段。纯碱企业是能耗大户,产品的质量和成本是影响纯碱企业生存发展和效益高低的关键,随着全球能源的日益紧缺,节能降耗工作迫在眉睫。
唐山三友化工股份有限公司公司纯碱产量行业排名第二,目前已具备年产纯碱200万吨的生产能力,作为纯碱行业的排头兵,非常重视纯碱生产的节能降耗工作,为保持企业的良性发展,已将节能降耗、资源循环利用和环境保护纳入企业总体发展战略规划。近几年来先后实施了氯碱电石渣浆综合利用、外购电石灰制石灰乳、氯碱淡盐水利用、盐泥压滤、蒸汽闪发回收利用、石灰窑富氧助燃技术应用、废水回收利用等一系列技术改造项目,使原盐、液氨、石灰石、焦炭、蒸汽、水的单耗在行业保持了先进水平。
1 项目实施意义
纯碱生产企业属于高能耗企业,氨碱法纯碱生产每生产1吨纯碱约需消耗蒸汽2500kg左右,消耗原盐1500kg左右。现母液蒸氨通过加入石灰乳与母液进行反应可以将固定氨转化为游离氨,石灰乳带入的水分增加了蒸馏蒸汽消耗,同时蒸馏废液中氯化钙浓度只能维持在10%左右,而蒸馏废液澄清后经盐田滩晒处理增浓至1 8%以上可以用于生产氯化钙。目前,公司依托曹妃甸工业区的浓海水淡化项目,正在实施海水淡化后浓海水综合利用项目,项目建成后可新增原盐10万t/年,既可解决海水淡化浓海水排放对环境的影响,又可利用海水中的氯化钠和水,降低纯碱生产盐耗和水耗。但浓海水综合利用装置的建设需要占用纯碱厂附近现有的蒸馏废液晾晒场地(5000亩盐田)。这迫使股份公司改变传统的蒸氨废液滩晒浓缩方式,使用占地面积较少的蒸发浓缩方式。股份公司在充分调查研究的基础上,积极与科研单位合作,集成创新行业多项先进技术,决定实施新节能蒸馏技术改造项目来解决制约企业可持续发展的瓶颈问题。
2 工艺技术描述
本项目是以滤过母液及石灰为原料,在保留现有滤过母液蒸馏装置的基础上,并列建立的一套集真空蒸馏、多效蒸发浓缩、灰粉负压蒸馏等先进技术的新节能蒸馏系统。
2.1 传统母液蒸馏技术与真空蒸馏技术
目前,国内外纯碱生产中采用母液多效蒸发制盐及灰粉负压蒸馏等先进技术均有多年应用经验,很多企业还在沿用传统母液蒸馏技术,我集团公司独创了这一技术的集成应用。
传统母液蒸馏技术是将滤过母液预热后进入蒸氨塔预热段,与来自蒸馏段和预灰桶的气体逆流换热蒸出游离氨和CO2后成为预热母液,然后自流入预灰桶,在搅拌器的搅拌下与石灰乳进行反应,将固定氨分解为游离氨,分解后的调和液进入蒸氨塔蒸馏段与新鲜蒸汽逆流接触蒸出液相中的氨,含氨蒸汽进入预热段在经冷却后去吸收装置,废液自塔底排出经闪发回收部分蒸汽后去废液处理装置。传统母液压力蒸馏技术由于系统压力、温度较高,排出废液带走的显热较多,能耗较高。且废液量大,增加后续处理工作量。采用真空蒸馏技术,可以降低系统蒸发压力和温度,将母液二次闪发回收闪发蒸汽,降低废液温度,从而降低蒸汽消耗,并且延长蒸馏塔操作周期。
2.2 母液多效蒸发制盐
母液的浓缩排盐采用三效四体热泵蒸发结晶工艺,其特点如下:(1)利用多效蒸发工艺降低能耗,降低生产成本。(2)使用热泵蒸发技术,将低温蒸汽通过热泵压缩后变为高温蒸汽继续使用,消耗较小的动力,得到较多的二次能源。(3)采用低温蒸发路线,使蒸发系统全部或部分为真空蒸发。(4)母液采用逆流流程,依次进入三效、二效、一效B、一效A,随蒸发的进行,温度浓度逐渐提高,有利于分离氯化钠。(5)第二、第三效蒸发器采用高效的降膜蒸发器,降低设备造价。(6)第一效蒸发器采用两体设置,一效B采用降膜蒸发器,一效A采用强制蒸发结晶器。解决母液出二效时还没有达到饱和浓度,不能适应蒸发结晶要求的问题。如果采用单体设计,由于要适应蒸发结晶的要求,应选择强制循环蒸发结晶器,但轴流泵的规格太大,不但增加了电耗,轴流泵的可靠性和连续运转周期都会受到影响。(7)各效蒸发器的冷凝水采用预热母液及闪蒸充分回收余热。(8)第一效蒸发器的二次蒸汽抽出用于挥氨塔的汽提,节省了挥氨塔的生蒸汽消耗。母液多效蒸发制盐技术综合多效蒸发、热泵蒸发、低温蒸发路线、母液逆流流程、高效降膜蒸发器等国内领先技术,使余热充分利用、减少蒸汽消耗、降低设备造价及腐蚀、分离出氯化钠产品,节能降耗降成本的作用十分明显。
2.3 灰粉负压蒸馏技术
灰粉负压蒸馏技术是生石灰不经过消化,用磨机将石灰磨磨制成粉后进入预灰桶中直接与预热母液反应,预灰桶维持平压或微真空操作。所得调和液由预灰桶底部压入沉砂罐分离出石灰粉中夹带的砂子后从沉砂罐顶部溢流至蒸氨塔蒸馏段,其它同传统母液低真空蒸馏技术。采用这种技术,改变了生石灰经加水消化制石灰乳在进入予灰桶的传统路线,可以直接全部回收固体CaO的水合热,节省化灰用水,降低蒸馏废液量约2m3,减少热损失,降低蒸汽消耗,并提高废液中CaCl2的浓度,有利于废液综合利用。近年来,代表国际先进技术的雷蒙磨机被广泛应用于冶金、化工、建材等领域内矿产品物料的研磨加工,欧洲一些发达国家纯碱生产中也广泛采用了雷蒙磨机,国内新建纯碱厂也已开始采用。其主要特点是:物料在铲刀与磨辊同转过程中被铲起抛喂入磨辊与磨环之间,形成垫料层,物料在磨辊与磨环之间研磨,由此达到制粉目的。粉磨后的灰粉由风机气流带到分析机选粉。灰粉粒度在0.025mm～0.15mm之间,雷蒙磨的整个气流系统是密闭循环的,并且是在正负压状态下循环流动的。雷蒙磨机相对于立式磨机节能效果明显,其耗电量不到立式磨机的50%;雷蒙磨机体积小,因在负压状态下工作,所以操作环境清洁卫生。
3 结语
本文简要介绍了股份公司在节能蒸馏改造的集成创新,通过实施新母液蒸馏和蒸发技术,可以浓缩滤过母液、提高母液中氯化钙含量、降低母液蒸氨汽耗和氯化钙生产汽耗、回收滤过母液中的部分原盐,同时利用现有滩晒用地资源将氯化钙滩晒用地改为晒盐用地,实现增产原盐的目标,缓解了公司部分原盐供应紧张问题。本技术的集成创新为纯碱行业实现进一步节能降具有示范作用。
摘要：纯碱是最重要的基础化工原料之一,近年来,随着我国纯碱企业及产能的迅速发展和全球能源的日益紧缺,纯碱产品市场供不应求的局面已经一去不复返,纯碱企业间的市场竞争更加激烈,产品成本的高低,直接影响产品的市场竞争力。在严峻的形势面前,要想在世界经济的大潮中立于不败之地,纯碱企业只有在下大气力提高产品质量的同时,大幅度降低原料及能源的消耗。本文简要介绍了唐山三友集团有限公司下属唐山三友化工股份有限公司实施新节能蒸馏项目中集成创新的各项行业先进技术,该项技术的实施对纯碱行业生产实现进一步节能降耗具有示范作用。
关键词：纯碱,节能,蒸馏,集成