蒸氨废清液化灰可行性探讨

于 波，王燕山，王英芳

（山东海化股份有限公司纯碱厂，山东寿光 262737）

技术讨论

蒸氨废清液化灰可行性探讨

于 波，王燕山，王英芳

（山东海化股份有限公司纯碱厂，山东寿光 262737）

主要探讨用蒸氨废清液化灰的可行性，以找到减少废液排放和提高灰乳浓度的依据，从而降低蒸馏蒸汽消耗。

蒸氨废清液；海水；电石泥；化灰

根据资料介绍，前苏联索尔维法纯碱企业用蒸氨废清液化灰可将灰乳浓度提高到≥200tt，而我厂灰乳浓度一般控制在165tt左右，再提高难度很大，为探讨蒸氨废清液化灰能否提高灰乳浓度，我厂进行了室内试验和直接在化灰水中搀兑一定比例废清液进行化灰试生产。由于不同企业化灰水组成不一样，为此，室内试验时先用纯海水和纯电石泥在实验室进行化灰实验，再结合海化纯碱厂化灰水由海水和电石泥混合组成的实际情况展开实验。海化化灰用水主要由温海水、电石泥（液体状态）组成，比例约1∶2，为模拟实际生产状况，第一阶段：在实验室化灰试验时，除单独用某种水源在不同温度下进行试验外，还用不同比例的混合水进行化灰试验；第二阶段：将一定量的蒸氨废清液直接送入化灰机进行化灰。

1 室内试验

1.1 室内试验目的

在实验室条件下，利用海水、废清液、电石泥在不同温度和不同组合下进行化干灰（灰粉或灰块），初步探索废清液化灰的可行性，研究化灰后是否可提高灰乳浓度，达到减排蒸氨废液和降低蒸氨汽耗目的。

1.2 主要试验仪器

样品袋6只、10L塑料桶2只、1L容量瓶1只、500mL容量瓶2只、100mL容量瓶1只、100 mL量筒2只、250mL烧杯7只、80mL烧杯5只、洗瓶1只、50mL酸性滴定管1只、2mL移液管1只、电磁加热板2台、200℃温度计2只、秒表1块、分析天秤1台、普通砝码天平1台、石灰粉碎机1台、试验筛1个。

1.3 主要试验药品

海水5L、废清液5L、电石泥1L、干石灰（主要成分CaO，粒度为10～30mm）1kg、1.0mol／L盐酸1 000mL、酚酞试剂50mL

1.4 基础试验数据确定

1）石灰消化时间的确定

考虑灰乳浓度随消化时间的延长而有所提高，为确保分析数据的可靠性，试验时需首先确定消化时间。我厂实际生产过程中干灰在化灰机内停留和消化时间约15min，在灰乳大罐缓冲时间约30 min，灰乳输送至蒸馏工序约需5min，从而可获知实际生产中石灰消化时间大约为50min。为此，试验时最大消化反应时间将取50min作为灰乳浓度分析时间。

2）干灰重量和反应液加入量的确定

本次试验化灰水取100mL，灰乳活性CaO浓度达到165tt时，该化灰水中理论含纯CaO重量为：［56×165／（20×2）］×100／1 000＝23.1g，取石灰消化时的活性CaO为石灰的85%，则实际石灰量约为27.18g。考虑灰乳浓度可能高于165tt，为此试验时加灰量适当增加至过剩，在此取40g。

3）化灰水的配制比例

实际生产时化灰水组成是：温海水90m3／h、电石泥180m3／h。考虑电石泥在今后生产中必须全部利用，因而用蒸氨废清液化灰时就必须减少温海水用量，为此选定：第一次试验掺加30m3／h废清液，此时海水由90m3／h减至60m3／h；第二次试验掺加60m3／h废清液，此时海水由90m3／h减至30 m3／h，这样废清液、电石泥、海水的比例分别为1∶6∶2和2∶6∶1，混合后的温度预计为：冬季40℃、夏季50～60℃。

1.5 试验准备

1）原料准备

用塑料桶取凉海水和废清液各5L、用矿泉水瓶取电石泥1L。用塑料袋从新线运灰皮带取干石灰块1袋，用石灰粉碎机将石灰粉碎，用试验筛筛取10～30mm左右的石灰颗粒做化灰试验用（考虑反应容器较小而进行适当破碎）。

2）混合化灰水试剂配制

1＃试剂：在500mL容量瓶中按废清液、电石泥、海水1∶6∶2的比例分别加入50mL废清液、300mL电石泥和100mL海水，制成450mL化灰水。

2＃试剂：在500mL容量瓶中按废清液、电石泥、海水2∶6∶1的比例分别加入100mL废清液、300mL电石泥和50mL海水，制成450mL化灰水。

1.6 试验及数据

试验1：用海水、废清液化灰，初始温度为当时室温（14℃）。同时各放入干灰粉40.0g并搅拌。反应30、50min时分别分析灰乳活性CaO浓度，即ACaO浓度。

试验2：用海水、废清液化灰，初始温度为50℃。同时各放入干灰粉40.0g并搅拌。反应30、50 min时分别分析灰乳活性CaO浓度。

试验3：用初始温度分别为50℃和85℃的废清液化灰。同时各放入干灰粉40.0g并搅拌。反应30、50min时分别分析灰乳活性CaO浓度。

试验4：消化温度变化：将海水和废清液分别加入石灰进行消化反应，观测消化温度变化情况。初始温度为室温（19℃）。各放入干灰40.0g并搅拌，30min内检测温度变化，试验数据见表2。

表1 海水、废清液分别与灰粉反应数据

表2 海水与废清液化灰消化温度变化

试验5：在1只250mL烧杯中加入1＃试剂100 mL。初始温度：40℃，放入干灰块40.0g并搅拌后静置。反应30、50min时分别分析灰乳活性CaO浓度。数据见表3。

按以上步骤用2＃试剂做同样的试验。数据见表3。

试验6：在1只250mL烧杯中加入1＃试剂100 mL。初始温度：18℃。放入干灰块40.0g并搅拌后静置。反应30、50min时分别分析灰乳活性CaO浓度。数据见表3。

按以上步骤用2＃试剂做同样的试验。数据见表3。

表3 石灰与化灰水试验数据

1.7 试验数据分析

1）从试验1、2、3可看出，化灰水温度高消化效果好，但太高后反而消化效果变差，这符合CaO消化特征，因而较理想的化灰温度在50℃左右。

2）从试验1、2、3可看出，废清液化灰效果远比海水化灰效果好。初步分析废清液pH值较高，滴定时多耗酸所致，这说明回收废清液的过剩灰和部分氨有关，对蒸氨过程是有利的。另海水化灰时浓度低于蒸氨废液的原因与海水中钙、镁离子和硫酸根离子浓度远高于蒸氨废液有关，若用淡水化灰效果应会更好一些。

人类发展生态学理论是由美国著名人类学家和生态心理学家尤·布朗芬布伦纳提出的。该理论认为，发展是人与环境的复合函数，即D=f（PE）。其中，D指Development（发展），P指People（人），E则指Environment（环境）。人的发展就是在层层叠叠、互相联系的生态系统中发生的。这些环境系统直接或间接地以各种方式和途径影响着人的发展。他将生态环境分成了宏观系统、外在系统、中介系统和微观系统①。

3）从实验1、2、3可看出，消化时间取40～50 min较为合理。

4）从试验4可以看出，海水化灰时温度变化较缓慢，10min达到消化峰值，温度峰值为80℃；废清液化灰时温度变化较剧烈，3min达到消化峰值，温度峰值为98℃。

5）从试验5、6试验数据看：1＃试剂和2＃试剂随反应时间延长灰乳浓度略有降低，分析可能与物料少、停留时间长、温度下降有关。

2＃试剂与1＃试剂相比较灰乳浓度明显较高，可见废清液比例提高对化灰灰乳浓度提高有较明显的作用。

1.8 小 结

从室内试验数据可推断，无论单独用蒸氨废液化灰还是搀兑部分蒸氨废清液化灰都对灰乳浓度提高有利，因而用蒸氨废清液化灰是可行的。单独用废清液比用海水化灰时灰乳浓度高30tt左右，搀兑部分时将随着加入比例的提高而提高，这虽与废清液本身pH值在10～11之间，滴定时要多耗盐酸有关，但这对蒸氨过程是有利的，因为回收利用了废液中的过剩灰和游离氨。由于废液中钙离子浓度较高，若用其化灰后的灰乳用于盐水精制，对石灰——纯碱法将会增加自用纯碱消耗；对石灰——碳酸铵法将增加除钙系统负荷。因而要利用蒸氨废液化灰需对盐水精制所用灰乳单独制备较为合理。

2 生产试验

2.1 试验目的

在室内试验的基础上，再在生产中搀兑部分废清液作为化灰水从化灰机头部加入化灰机，进一步探索废清液化灰的可行性及效果。需要说明的是生产试验期间没有大量或全部采用蒸氨废清液化灰，主要是考虑灰乳中钙离子浓度增加会对盐水精制系统影响较大。另外，加入过多废清液对生产影响程度不确定。

2.2 试验准备

1）将《废清液化灰方案实施程序》发放到石灰车间、盐水车间、排渣车间、重碱车间和调度室。

2）将试验可能产生的影响生产因素与车间讨论，制定事故预防预案。

2.3 试验方案

1）从化灰机头部加入废清液：按约30、50m3／h依次加入化灰机。

2）2h检测1次ACaO含量（tt）。

3）废清液每种加入量试验时间为1天。

2.4 试验数据

1）盐水工序

对盐水灰乳当量的影响见表4，对盐水精制用纯碱液当量的影响见表5。

表4 对盐水灰乳当量的影响

表5 对盐水精制用纯碱液当量的影响（石灰——纯碱法精制工艺）

2）蒸馏工序

对蒸馏灰乳当量的影响见表6。

表6 对蒸馏灰乳当量的影响

3）石灰工序

对灰乳浓度的影响见表7。

表7 废清液对灰乳浓度的影响

2.5 生产试验数据分析与结论

1）对盐水工序影响分析

从表4看出，加入废清液后盐水灰乳当量出现降低趋势，且随着废清液加入量增加而降低。从表5看出，加入废清液后盐水精制需要纯碱量出现增加趋势，且随着废清液加入量增加而增加，原因是废清液带入灰乳中的钙离子浓度增加。因而对盐水精制来说有利也有弊，但不利部分可采取单独化灰措施给盐水供灰乳。

2）对蒸馏工序影响分析

从表6看出，加入废清液化灰可降低灰乳当量，说明对蒸馏工序是有利的。

3）对石灰工序影响分析

在搀兑废清液化灰时，总的化灰水流量与加灰频率的比值控制在3.0左右，从表7看出加入废清液后，灰乳浓度降低，而且随加入量增加灰乳浓度降低趋势加大。表面看对灰乳浓度提高不利，但从盐水精制和蒸氨用灰当量降低的情况来判断，该表中的灰乳浓度是虚值，这与实验室做的结果看似也相矛盾。初步分析原因是加入废清液混合后化灰水的黏度增加，且石灰块粒度大于实验室试验时粒度，再加上在实验室试验时搅拌力度比化灰机强度大，而造成消化不完全，但在进入盐水和蒸馏工序后，消化不完全的石灰又得到进一步消化，因而不仅没影响这两个工序，反而更有利（盐水精制多用纯碱除外）。

通过室内和生产试验，初步结论是蒸氨废清液可用于化灰，不仅可减少蒸氨废液外排，降低蒸馏汽耗，而且会减少石灰石和焦炭（白煤）消耗。不足之处是盐水精制过程中纯碱用量增加、化灰机筛网因黏度大易堵塞，但可通过适当改进措施予以解决。实验室单独用蒸氨废清液化灰时灰乳浓度接近200 tt，实际生产中因负荷较大，加入的废清液又较少，没有反映出实验室的结果，这与前苏联氨碱企业用蒸氨废清液化灰可使灰乳浓度≥200tt也有差别，因而建议感兴趣的企业进一步探讨。

TQ 114.161；X 7

B

1005－8370（2010）06－16－04

2010－10－08