防止小苏打结块的措施

范海荣,韩 洋

(青岛碱业股份有限公司,山东 青岛 266043)

防止小苏打结块的措施

范海荣,韩 洋

(青岛碱业股份有限公司,山东 青岛 266043)

总结了解决小苏打结块的技术措施及取得的效果,即通过提高结晶质量、增加冷却装置来控制包装温度,同时采用隔天倒垛的措施来预防小苏打产品结块。

小苏打;结晶质量;包装温度;倒垛

小苏打结块问题一直是行业的难题,尤其在高温潮湿的夏季,结块问题尤为严重,最严重时整包小苏打会板结为一整块,摔打后则分裂为无数大小不一的结块,给用户使用带来很大不便,公司多次接到客户投诉结块问题,但彻底解决这一问题则受限较多。目前公认的影响小苏打结块的原因主要有三个方面:一是结晶质量;二是包装温度;三是包装后码垛压实。我公司在5万t/a扩建时充分考虑了这些因素,采用优化小苏打生产设备及工艺,增加了小苏打冷却装置,基本解决了小苏打结块问题。

1 小苏打结晶质量的改善

1.1 碳化塔改型

5万t/a扩建前,车间一直使用碳钢笠帽塔,塔下部设冷却夹套。这种碳化塔传质效率低、作业周期短、窑气消耗高,每作业8 h需蒸汽煮塔1次,生产的小苏打铁含量高,甚至因色泽差影响产品质量。扩建时,选用了新型不锈钢无冷却筛板碳化塔,这种塔型窑气在上升时通过筛孔分散成细小的流股,在筛板上层液中鼓泡而出,气液间密切接触进行传质,加大了气液两相的接触面积,使碱液充分吸收CO2气体,有利于结晶的形成,提高了碳化塔的效率,其作业周期延长至16～32 h,尾气CO2浓度可降至15%,产品铁含量极低,结晶质量相对较好。

1.2 工艺指标的优化

多年来,我公司一直采用热碱回收法生产小苏打,利用小苏打母液洗涤回收煅烧炉尾气中的碱尘,并利用母液化废碱来补充碱液量。受生产工艺影响,碱液浓度偏低且波动大,一直是困扰小苏打产量及结晶质量的主要原因。扩建时,增加了轻灰化碱工艺,即将煅烧炉尾气经旋风分离器分离的细颗粒碳酸钠截取一部分,利用小苏打母液加蒸汽溶解后制成NaCO3溶液与热碱液一起回送小苏打。相对与以前,碱液浓度可以比较稳定地控制在80～85 tt。为保证水洗塔喷淋量,热碱液必须先经水洗塔经干燥尾气降温,碱液的温度可以基本稳定地控制在70～80℃左右。指标的稳定,保证了碳化操作的平稳,非常有利于结晶质量的提高。

在碳化操作指标上,车间也不断进行优化。制碱塔进行了憋压操作,尾气压力控制在30～60 kPa,相当于提高了塔压,增加了吸收推动力,加快了反应速度。DCS集中控制系统的投用,方便了碳化操作控制,非常有利于平稳生产。各塔进气、进出碱实现了自动控制,出碱流量逐渐压缩并得以精确控制在13～15 m3/h,有利于结晶质量的提高。各塔安装了远传液面监视仪。所有这些,都有利于结晶质量的提高。

1.3 离心系统的改造

扩建前,使用的是虹吸式刮刀离心机,这种离心机是刮刀卸料,对结晶破碎较严重,同时间歇作业不利于连续化生产。目前使用的是两级推料式离心机,大大降低了对小苏打结晶的破碎,同时实现了连续进出料,自动化程度明显提高。相应的稠厚器不断改进后选用了直径3 m的大稠厚器,增加了沉降面积,提高了缓冲能力,延长了使用周期。针对离心母液带细晶问题,增设了细晶回收装置,将离心母液(含固相2%)打回稠厚器进行重结晶,可以提高小苏打产量。更重要的是避免了细晶进入系统,造成结晶变坏的恶性循环。

1.4 扩建前后结晶质量对比(见表1)

表1 扩建前后小苏打结晶质量对比

由表1可见,扩建后小苏打的堆积密度、平均粒径、结晶中较大颗粒含量都有较明显的提高。目前车间生产的C型大颗粒,随结晶质量不断提高,收率已由最初的10%提高至目前的40%左右。由此可见,通过选用新型的生产设备,不断优化工艺操作指标,结晶质量明显提高,为预防小苏打产品结块打好了基础。

2 包装温度的控制

2.1 干燥尾气温度的控制

包装温度较高是导致小苏打结块的主要原因。为避免产品结块,生产控制中要尽量降低干燥尾气温度。小苏打结晶质量提高了,相应的离心湿料水分会下降,在保证干燥完全的前提下,尾气温度可以降得更低。按照目前的结晶质量,尾气温度甚至可以控制在50～55℃。由于降低了干燥尾气温度,进而降低了包装温度可以有效预防产品结块。但要注意:必须在保证干燥完全的前提下降低尾气温度,否则将导致更为严重的结块现象,而且结块较硬。

2.2 增加冷却装置

扩建时,新增了小苏打冷却装置——流化床。流化床采用微负压操作,鼓风机将过滤后的空气鼓入流化床对进仓前的小苏打降温,流化床尾气经布袋除尘后由引风机排空。产量在100 t/d时,流化床的出料温度夏季可以控制在<45℃,冬季可控制在<20℃。产量>160 t时,夏季出料温度可以控制在<50℃,相应的包装温度<45℃。

为弥补流化床能力的不足并解决夏季空气湿度大的问题,车间正进行新增冷水机组的试验,即空气在进流化床前先经冷水机组降温除湿,以提高流化床的降温效果。因为冷却设备能力问题,目前夏季的包装温度约36～40℃,但也不能完全避免产品结块,在码垛压实的时间超过1周后,仍然会出现小苏打轻度结块现象。

为保证降温效果,流化床在设计时要足够大,以增加小苏打在其中的停留时间,达到较好的降温效果,使包装温度控制在<30℃,可有效避免小苏打结块。

2.3 布袋除尘器正常使用

作为流化床的尾气除尘装置,布袋除尘器的正常运行对流化床的正常运行及降温效果非常关键。只有布袋保持足够的通透性,引风量尽量大,负压操作的流化床才能保证足够大的鼓风量,带走更多的热量,达到最大的降温效果。以前车间只有1台布袋除尘器,其自清理的反吹功能会随使用时间延长越来越差,布袋的透气性越来越差。阴雨天,位于室外的负压操作除尘器因密封不好会吸进湿度极大的空气,造成布袋被结晶细微的小苏打糊住,除尘效果大打折扣,因引风能力不足,鼓风量相应减小,流化床的降温效果被削弱。有必要加强布袋除尘器的密封检查检修,以确保室外除尘器的正常使用。第二套除尘器投用后,每周倒换1次,保证了除尘器的良好运行。有条件的话,布袋除尘器尽可能位于室内,有利于雨季的平稳运行。

3 实行隔天倒垛制度

包装后码垛压实是造成小苏打结块的另一主要原因,包装后的袋装小苏打一般都是码垛存放,垛内的小苏打热量散得很慢,如果包装温度较高则易产生缓慢分解,分解产生的水分子会残留在小苏打结晶颗粒之间,在挤压力的作用下导致产品结块。根据经验,位于垛位上面的一包因不受挤压而不结块,位于最下面一包因散热较快也基本不结块。码垛的小苏打在存放1天之后开始结块,时间越长结块越严重。比较好的办法是在夏季设立周转货位,包装好的小苏打临时存放在周转区,必要时可将每排货位间留出10 cm左右的缝隙,便于通风降温,第二天在小苏打未结块之前倒垛存放至正式货位。由于倒垛过程中要进行搬移装卸,小苏打结晶颗粒间水分子的凝结力被破坏,而且由于小苏打的温度已经下降,不会产生再次分解,所以重新码垛后基本不会二次结块,防结块非常有效。当然,这种办法在气温较低的季节可根据实际情况不必采用,以减少不必要的劳务支出。

综上所述,可以通过以下技术措施解决小苏打产品结块问题:①尽量提高小苏打的结晶质量,降低干燥后的小苏打温度;②增加适宜的、能力充足的降温冷却装置,降低小苏打的包装温度;③必要时对成品小苏打在结块前实行倒垛处理。

TQ 114.1

B

1005-8370(2010)04-19-03

2010-05-25

范海荣(1973—),1995年毕业于青岛化工学院化工专业,大学本科、工程师。青岛碱业股份有限公司小苏打车间,主要从事工艺管理工作。