中国工业纯碱工业发展历程

中国工业纯碱工业发展历程

1总结中国是世界上纯碱产量最大的国家，也是生产工艺最多的国家。生产方法有:苏尔维法、侯氏制碱法及天然碱法。1.1年—索尔维法中国最早生产纯碱的工厂是永利制碱公司,于1924年开始试车。到1949年中国纯碱产量只有88kt/a,生产方法是索尔维法。到2000年末采用该方法生产纯碱的工厂有13家,产量占全国总量的约55%。1.2纯碱生产法侯氏制碱法是中国著名科学家侯德榜博士发明的,由于该方法具有显著的优势,自上世纪40年代开始该技术得到了迅速发展,到2000年末,全国有35家工厂用此方法生产纯碱,产量占全国总量的约39%。1.3自然碱法中国的天然碱由于资源少,生产厂只有8个,均属伊化集团,产量占总产量的6%。2全产品品种质量较高近年来中国纯碱工业发展较快,生产能力有较大幅度增长,1995年纯碱产量为5820kt,2000年为8260kt。由于生产规模的增大,技术的进步,产品质量有了提高。1995年产品的优级品率为70%,2000年为73%。产品品种也有所增加,1995年轻质纯碱占总产量的84%,重质纯碱占16%,2000年轻质纯碱产量占总产量的73%,重质纯碱占27%。工艺技术逐步完善,产品消耗有所降低,综合利用、环境保护提到了重要的议事日程,形成了一批中国的专用技术。在三种制碱工艺的发展上也不平衡。由于天然碱储量少,不能作为中国的重点发展方向。苏尔维法制碱存在着废渣废液排放污染环境、原料利用率低等弱点,虽然现在产量较大,但在许多方面受到限制。由于侯氏制碱法同时生产两种产品,原料利用率提高,产品成本较低,基本没有污染,大有逐步取代索尔维法主导地位的趋势。有的碱厂已将索尔维法生产的工艺部分改为侯氏制碱法生产工艺。2.1外冷碳塔和内冷式蒸发法在保证产品质量的前提下,市场的竞争,最重要的就是价格的竞争,成本的竞争,消耗的竞争。中国在节能降耗方面做了许多工作。侯氏制碱法分为常压碳化(碳化塔的压力与索尔维法相近)和加压碳化(碳化压力在1.2MPa以上),加压碳化即合成氨变换气直接制碱技术。我国侯氏法制碱厂大多为常压碳化,是将合成氨变换气中的二氧化碳经脱碳工序脱出,用于制碱,脱除二氧化碳后的气体经加压后返回合成氨系统。加压碳化制碱是将变换气直接送入碳化塔制碱,省去了脱碳工序和二氧化碳增压机,达到了节约能源、投资省、成本低的目的。在投资上每吨可节约2美元以上、节电40kWh,二氧化碳利用率也得到提高。每吨碱消耗小于500m3。由于该工艺的逐步完善,一些工厂的扩建大多选用了该工艺。外冷碳化塔的开发为合成氨变换气直接制碱技术大型化创造了条件,屏弃了索尔维碳化塔的铸铁结构而改用碳钢制造,因为没有大的开口,故设备投资省。外冷器效率高,塔内压力降小,连续作业时间长,降低了消耗,结晶粒度大,可采用离心机分离重碱,降低了煅烧工段的蒸汽消耗。不冷碳化工艺改变了碳化过程必须冷却的历史,不冷塔投资可比铸铁塔降低40%以上。《1600mm塔生产应用证明,该塔重碱结晶粒度大,可用离心机直接分离,滤饼含水8%～12%,电耗可降低23kWh/t,煅烧蒸汽消耗降低300kg/t。该塔用于变换气直接制碱效果更好。采用自行开发的不锈钢真空过滤机,重碱含水量可降至16%,洗水用量减少,降低了煅烧过程的蒸汽消耗。洗水添加剂技术可使传统真空过滤机滤饼水分降低3%以上,烧成率提高2%以上,洗水量降低100kg/t碱,煅烧炉能力提高,蒸汽消耗下降。为进一步降低重碱滤饼水分,有的工厂引进了国外的离心机,对真空过滤后的重碱进行二次过滤,在降低重碱水分的同时,降低重碱中的盐份,也取得了一定的效果。为降低索尔维法制碱的能耗,自行开发蒸馏废液闪发回收蒸汽技术,从国外引进了真空蒸馏技术,干灰蒸馏技术,取得了满意的效果。在索尔维工艺中采用内冷式吸氨塔,缩短了流程,节省了投资,增大了操作弹性,可节电3.2kWh/t,同时节约冷却水量。自身返碱蒸汽煅烧炉用炉体自身的旋转力将返碱送往炉头内,该技术具有流程短、设备投资少等优点。与同规格外返碱炉相比每台炉节约钢材37.5吨,电耗降低10kWh/t,占地减少,连续运行周期长,可省掉备用炉,不漏气、不漏碱,工作环境好。在凉碱设备上开发了回转式凉碱炉和桨叶式凉碱机。都以其设备制造费用少,占地面积小,生产能力大,能耗低等诸多优点被广泛使用。侯氏制碱过程产生的氨Ⅱ泥中含有较多母液,采用卧式螺旋推料沉降离心机,真空袋式过滤机和板框压滤机等设备回收氨Ⅱ泥中的母液,回收率达90%。降低了原料的消耗。2.2全盐废水、私液和盐碱等聚合物的预处理众所周知,在产品质量上,目前天然碱优于合成碱,而合成碱中索尔维法生产的纯碱优于侯氏法生产的纯碱。由于中国合成碱占主导地位,所以,提高产品质量是永恒的主题。将石灰碳酸铵法盐水精制改为石灰纯碱法,使纯碱中的水不溶物由0.1%～0.2%降低到0.006%。在盐水和母液的澄清中,将传统的道尔式澄清桶改为高效斜板式澄清桶或蜂窝式澄清桶,澄清面积增加,在同样的处理量下浊度明显下降。絮凝剂助沉技术的使用使产品质量提高,在氨母液Ⅱ澄清桶中加入适量的絮凝剂,浊度可由150ppm降至50ppm。砂滤技术用于氨母液Ⅱ处理,降低了纯碱中的水不溶物含量,提高了产品质量。碳化塔的改进、DCS的应用优化了操作条件,改善了结晶质量,离心机二次过滤及洗水添加剂的应用,都降低了纯碱中的含盐量。在侯氏制碱工艺中,逆料流程代替并料流程,增加了加盐量,提高了产量,更重要的是氯化铵结晶中夹带的氯化钠降低,保证了产品质量。冷析结晶器直接抽取工业氯化铵技术,产品纯度可达99.5%,达到国家工业一级品标准,同时,也能保证农业氯化铵质量。2.3利用程序和方法措施,减少废水排放的污染源,造成排放废水中含有大量盐份、盐份的废水,使之自然集中排海索尔维法制碱废渣的利用方法比较多,但到目前没有一个完全能解决某一碱厂废渣的好方法。综合利用的方法有:废渣制碳化砖、水泥、工程土、填海造地、酸性土壤改良剂、专用肥料等。废液的综合利用。由于废液的组成简单,主要用来制取各种规格的氯化钙产品,同时回收其中的盐份。目前,各索尔维法碱厂均做了回收利用,但不能完全消化掉。大量的废液排海。侯氏制碱过程中有少量的氨Ⅱ泥排出,其主要是碳酸钙、碳酸镁、氯化钠、碳酸氨、泥砂等。这些固体成分如不加利用,排到环境中会造成污染。目前采用一种沉淀剂将其结合起来制备钙镁氮磷复合肥,也有的厂将湿氨Ⅱ泥与固体肥料直接混合造粒制造复合肥,该肥料可直接施于酸性土壤。由于氨Ⅱ泥的数量与索尔维法的废液废渣相比较少,因而,解决起来相对容易。侯氏制碱法生产过程中,由于体系内母液闭路循环,因而洗涤重碱及氯化铵所带入的水与其过程中物料带出的水很难达到平衡,过去一直存在着母液膨胀问题,排放的废水中含有一定量的氨。近年来由于优秀真空过滤机的使用、洗水添加剂的加入减少了洗水的加入量,现在侯氏制碱过程中母液已经收缩,含氨杂水得到了利用,不存在废液排放问题。2.4生产管理技术的发展和应用情况中国的纯碱制造业的自动化水平一直很低,早期自动化发展的最大阻力是一次元件不过关,限制了自动化的发展速度,80年代在重要工段、主要设备上引进了国外技术,由于种种原因并没有起到应有的作用,自控装置只作为集中显示仪表。随着计算机技术的普及,国内配套装置的技术进步,使纯碱厂的计算机应用技术得到了很大的发展,自动化水平得到了不断提高。90年代龙山化工总厂和浙江大学合作,把国产机型的DCS系统用于10个岗位的控制,由于采用了热冗余技术,可靠性高,键盘输入简单,价格低廉,该技术适合中国国情,许多纯碱厂先后在不同设备、不同工段中采用,自动化水平有了较大提高。2000年龙山化工股份公司采用了浙江大学的模糊控制技术对碳化过程进行调优,通过优化控制使气耗下降11m3/t碱,重碱烧成率提高0.78%,尾气降低了40%,既有经济效益,又有社会效益。唐山三友集团、天碱、青岛等大型工厂建成了生产管理和综合信息网络系统,对生产岗位实现计算机管理,完成了数据采集、储存、通讯、统计报表、现场监控等功能。实现生产管理自动化,同时建立了三级监控,并且与国际互联网相联。各大中型碱厂也先后建立了计算机生产管理系统,工厂局域网、计算机控制的应用比较普及。计算机的应用提高了自动化水平,使原料消耗下降,产品质量提高,操作者劳动强度降低,操作人员数量减少,劳动生产率提高。321世纪中国纯碱工业的发展中国即将进入WTO,中国纯碱面临着国际大市场的挑战,因此应做好下列工作。3.1加快转换机制中国的纯碱生产能力虽然很大,但小企业较多,要加快转换机制。因而要逐步做到生产规模大型化、生产管理自动化、市