轻质和重质纯碱的生产

轻质和重质纯碱的生产

目前，国内外的大多数纯碱厂都采用了回收干燥槽及其相关工艺，生产轻碱。除了使用重质纯碱外，还有一些制造商在20世纪80年代采用德国制造的泡沫沼泽湿脱液。本文将阐述一种以“新型结构的沸腾干燥流化床”配套不同的生产工艺生产轻质纯碱和重质纯碱技术。1在沸腾干燥的新技术中，生产轻盐纯碱1.1主设备1.1.1采用碱尽和气充胶结构进行密封设计外形尺寸:8000mm×2000mm×17000mm,加热面积约2500m2。由风箱、布风板、加热器和气罩4大部分构成。布风板及上部的压条设计时既要确保纯碱尽可能少漏入风箱,又要考虑风速不能过高,以免阻力过大和加快压条磨损;加热器的设计既要尽可能增加加热面积,又要考虑重碱下料区物料密度高、湿度大需风量多的特点,同时要考虑加热管之间间隙不能太小,以最大程度地减轻碱球堵塞;干燥床的长、宽及干燥段的高低要考虑所选鼓风机的风量和全压合理;加热器内每根蛇型管尽可能避免有焊口,以免内漏;气罩的截面积要考虑出气尽可能减少带尘;床体与预混器连接部位需设计特殊结构进行密封;风箱要隔成多个气室,便于调节各段风量,避免物料出现沟流、偏流、腾涌现象,保持良好的流化状态。1.1.2多级离心式风机综合风压、风量、工作温度、能耗、运行的可靠性等各方面,选用多级离心式风机较为理想,主要参数为:风量40000m3/h;全压55kPa;电动机功率为800kW。1.2通过设置沸腾床、炉气、碱等工业血气表面设计,将碱链打造成碱床干气流化重碱由输送设备送入预混器,在预混器内与返碱混合输送至沸腾床,物料在床内加热管间与从布风板均压自下而上进入的高温循环炉气直接接触,呈高度湍流状态,流态化的物料同时与加热管内的中压蒸汽间接换热,进行快速剧烈地传热,从而使重碱迅速分解成纯碱和炉气。合格纯碱经星形下料器控制出料,出床碱一部分经控制作为返碱送入预混器,另一部分经凉碱机后去包装。炉气经沸腾床出气罩顶部风口汇集进入旋风除尘器,分离下的碱尘作为成品去包装,出气分成两部分:一部分经水封管线后进入炉气总管,再经循环碱液洗涤后进入母液洗涤冷凝塔;另一部分经布袋除尘器除尘和风机加压后由阀门控制送入沸腾床各段风箱作流化气体。重碱煅烧热源采用3.2MPa过热蒸汽,经阀门控制后进入沸腾床加热管内间接加热物料,蒸汽冷凝水经疏水器进入一、二次闪发罐,闪发汽和冷凝水分别并入低压汽和冷凝水管网。1.3主要技术和经济模式1.3.1沸腾床出气温度沸腾床进床蒸汽压力,MPa2.8～3.3温度,℃220～270重碱投入量,t/h50沸腾床进风流量,m3/h40000沸腾床出气温度,℃140～155进料区温度,℃130～140中部温度,℃150～160出碱温度,℃170～1851.3.2主要经济指标蒸汽消耗,kg/t碱1180～1230电耗(增加),kW·h/t碱222主要设备的引进我国的重质纯碱煅烧技术有两种。一种是蒸汽回转煅烧炉外设沸腾冷却技术,该技术的缺点十分明显,一是回转煅烧炉投资高、占地面积大、运行和维护费用高;二是煅烧和冷却分开使得流程较长、设备多,炉头和炉尾必须设计2个大的框架,分离出的细粉难以再回到水合工序,土建投资增大;另一种是沸腾煅烧冷却一体化技术。我国的吉兰泰碱厂、海化纯碱厂、青岛碱厂、连云港碱厂相继从德国引进了该技术和主要设备,由于该技术有一定的优势,近几年来又被一部分碱厂在国产化后采用,但进口技术存在的问题仍然很多,各厂家都有生产能力低、装置运行周期短、能耗高、环境差等难以改变的先天不足。海化纯碱厂于1993年就引进了德国的沸腾煅烧冷却技术和主要设备用于重质纯碱的生产。10多年来,由于技术本身和设计方面的问题,系统的运行周期一直较短,装置的流程长、设备多、干燥和冷却空气量大,能耗高,另外死床现象频繁、碱液回收困难、尾气夹带碱液影响排风机使用寿命和污染环境等缺点。针对上述问题,山东海化纯碱厂在综合10多年重质纯碱生产经验的基础上与山东天力干燥设备有限公司联合开发了新型重质纯碱沸腾干燥技术和关键设备,并成功应用于该厂的200kt/a重质纯碱扩建项目之中,该项目于2004年3月份开工建设,同年11月投料运行并迅速达产达效。该装置在工艺流程、主体设备结构、设备布置和自动控制等方面同引进技术相比有很多创新,其中几项技术为目前国内外同行业首次应用。考核运行表明:该装置运行周期长、产能高、重质纯碱质量好、能耗低、系统运行稳定,具有流程短、设备数量少,主体设备结构简单、装置占地面积小、投资省、建设周期短等优点,显示了很强的优越性,产生了良好的经济效益。2.1主设备2.1.1干燥床结构类设计干燥段:3000×2000×8500冷却段:1000×2000×8500干燥区换热面积,m2360冷却段换热面积,m2130主体结构类同轻质纯碱沸腾干燥床,考虑重质纯碱比重约为轻质纯碱的2倍而将床层高度缩小一半;为确保成品粒度而适当减小气罩截面积。2.1.2鼓风机、离心式风量,m3/h(25℃,0.1MPa)24000风压,kPa45电机功率,kW4402.1.3脉冲袋切除术风量,m3/h40000阻力降,kPa≤1000尾气含尘,mg/L≤1502.2蛇形管束自动干燥轻灰由轻灰料仓经变频调速螺旋输送机送入水合机或液相结晶器与水化合,生成的一水碱进入预混器。在预混器内一水碱与返碱混合进入干燥与冷却一体的流化床。在流化床干燥区,物料与热风直接接触,呈剧烈地湍流状态,同时与在蛇形管束内的蒸汽间接接触换热,迅速脱水。干燥后的高温物料分成两部分:一部分经控制后由输送设备送至预混器作返碱用;另一部分进入冷却区,在冷却区内高温物料与冷风直接接触,呈现固体流态化,同时与在蛇形管束内的冷却水间接换热,迅速冷却。冷却后的物料进入震动筛,筛下物作为成品去包装,筛余物经链式和对辊破碎机分级破碎后返回流化床。来自大气的空气被风机加压后分成两部分:一部分经蒸汽间接加热后送入流化床干燥区作热流化介质;另一部分直接送入流化床冷却区作冷流化介质。流化床出气经布袋除尘器除尘,碱尘送入轻灰料仓,尾气经风机排空。蒸汽来自管网,冷凝水并入轻灰煅烧冷凝水系统。3新技术的环保原材料生产中的纯碱和回收技术的比较生产能力为600吨天3.1配套离心式鼓风机配合面沸腾干燥床为静止设备,总重仅为回转炉的1/3,几乎无易损件,且配套出料刮板短2/3,不存在炉体变形造成的震动,亦无托滚和滚圈变形现象,配套离心式鼓风机稳定性较高,只要维护到位,可长周期运行,易损部件只有轴瓦,且价格较低,配套预混器完全相同。3.2烟气的净化不同之处主要在炉气处理部位,沸腾干燥所用流化气为经布袋除尘后的循环炉气,多余炉气进母液洗涤塔。因出气温度比回转炉高,因而旋风与布袋不易堵塞。3.3投资沸腾干燥比回转炉设备投资减少130万元,配套土建省投资250万元,总投资共计节约近400万元。特别适宜场地受限的老厂改扩建。3.4运行稳定性从山东海化纯碱厂现有的3套轻灰沸腾干燥床运行情况看,运行周期超过半年,经洗床后可继续运行。3.5汽耗能耗对比山东海化纯碱厂现有的3套轻灰沸腾干燥床,经查定蒸汽消耗在1180～1230kg/t碱,对比该厂回转炉1340kg/t碱的汽耗低110kg/t碱,而电耗偏高22kW·h/t碱,但综合能耗并不高。4新技术的重质纯碱与其他干燥技术的比较生产能力为600吨和d4.1回转炉的干燥技术4.1.1主设备它的优点同3.1节,更为突出的是沸腾床的体积相对更加小型化,可减少回转炉气系统的旋风分离器、及引风机、冷凝器。4.1.2加凉碱床、鼓风机、引风机流程一是减少炉气旋风分离器及冷凝塔、引风机;二是减少凉碱床及旋风分离器,缩短了回转炉技术有干燥炉还需再加凉碱床、鼓风机、旋风分离器、布袋除尘器、引风机流程;三是沸腾干燥段与冷却段合用1台鼓风机,进一步缩短流程;四是干燥出气系统采用干法流程。4.1.3投资节约措施该沸腾干燥装置与回转装置相比设备投资减少350万元,工艺管道、管件节省50万元,土建投资节约200万元,总投资节约600万元。4.1.4干法除尘运行周期沸腾干燥冷却床为静止设备与回转炉对比更加稳定,故障率更低,洗床周期超过半年,干法除尘运行周期可达1年。而回转炉因出气温度偏低而常造成分离气不定期堵塞。4.1.5主要经济状况指标山东海化纯碱厂现有1套固相重质纯碱沸腾干燥冷却流化床,查定蒸汽消耗在450kg/t碱,同回转炉蒸汽消耗相当,电耗接近。4.2与国外提出的压力干燥技术生产能力为600吨和d相比4.2.1煅烧区设备设计方案同德国进口的流化床技术相比:床体水平截面积为8m2,其中煅烧区为6m2,仅是进口设备的1/3。流化床结构简单,煅烧区换热面积仅为360m2,约为同能力回转炉的1/4,降低设备投资,运行更加稳定。4.2.2水合机床内流化床布置的改进新沸腾干燥冷却流化床对比引进技术增设了外预混器,一是使床内不容易产生粘管和生成碱球现象,保证了流化床的长周期运转;二是一水碱从流化床的侧面进入床内,从布置上降低了水合机的高度;三是将干燥风机和冷却风机合并为1台离心鼓风机;四是在流化床的出气流程中去掉了进口设备流程中的旋风分离器、循环碱液洗涤塔、碱液泵等,增加了布袋除尘器,大幅度简化了流程,减少了设备。由于操作床层增高了2.7倍,在煅烧区出气温度明显降低,而冷却区出气温度明显升高,混合后的出气温度仍能远高于露点温度,从而保证了布袋除尘器的正常运行。4.2.3设备投资降低由于新型流化床结构更简单、流程更简化、设备更少、气体管道大幅度变细,使得装置在设备、管线阀门、电器、仪表自控、土建和建筑安装等专业的投资都有不同程度的降低,工程造价可以大幅度减少,经测算同进口流程相比大约可降低投资300万元。4.2.4采用密粘液器,使床内不产生粘管或生成碱球新沸腾干燥冷却技术稳定性主要体现在两个方面,一是增设了外预混器,使床内不容易产生粘管和生成碱球,保证了流化床的长周期运转;二是采用干法处理尾气,减少湿法除尘洗涤水循环利用作为化合水所带来的出铁高碱的机会,同时杜绝引风机叶轮粘碱而造成的撕裂。4.2.5主要经济状况指标5工业集中冷却水ct以新型沸腾干燥流化床为主体设备配以不同工艺生产轻质纯碱和重质纯碱经过生产运行考验是可行的,