电石渣浆用于氨碱生产的工艺优化及运行效果＊

王友纲,宋昌杰,张 晶,袁笳文

(1.青岛碱业股份有限公司,山东 青岛 266043;2.青岛市固体废物管理中心,山东 青岛 266003)

技术讨论

电石渣浆用于氨碱生产的工艺优化及运行效果＊

王友纲1,宋昌杰1,张 晶1,袁笳文2

(1.青岛碱业股份有限公司,山东 青岛 266043;2.青岛市固体废物管理中心,山东 青岛 266003)

对青岛海晶化工集团有限公司产生的电石渣浆用于氨碱法纯碱生产进行了工艺优化,结果表明:加入量为2～45 m3/h时,化灰机出口灰乳浓度(以ACaO计)波动范围-0.45%～0.83%,没有影响产品质量;在年利用量为54 710 t时,能够延长湿法蒸馏塔运行周期约9.6%,降低纯碱生产石灰石消耗0.95%,无烟煤消耗0.89%,年节能量为413 t标煤,年节省生产成本约54万元。

电石渣浆;氨碱法;工艺优化;运行效果;循环经济

电石渣浆是电石法聚氯乙烯生产过程中,由原料电石与水在乙炔发生器中形成的固液混合物,即电石水解后的残渣,干基成分见表1。据电石行业统计,2005年我国电石产量已达8.95 Mt,每吨电石水解后产生约1.45 t电石渣,电石渣年排放量超过10 Mt,存量数千万吨[1]。而电石渣属于较难处理的工业废弃物,目前主要处置方式为:用于造纸、用于纯碱制造、生产建筑材料、用作选矿调整剂和烧结矿配料、作为黏结剂和固硫剂用于煤炭燃烧中固硫及烟气脱硫、生产碳化砖、制粉煤灰砖等[2]。只有以循环经济思路,不断探索综合利用新途径,才能更加有效地进行处置。近几年来,青岛碱业股份有限公司与青岛市固体废物处理中心、青岛海晶化工集团有限公司合作,对电石渣浆用于氨碱法纯碱生产的工艺优化及运行进行了研究,取得了一定效果。

表1 干基电石泥成分

1 技术可行性分析

氨碱法生产纯碱的过程中,使用石灰乳进行盐水精制和蒸氨,石灰乳主要活性成分为氢氧化钙,以活性氧化钙含量(ACaO)来体现;青岛海晶化工集团有限公司电石渣浆的主要成分也是氢氧化钙,固含量约20%～40%,其活性氧化钙含量初步测定结果见表2。

表2 活性氧化钙含量

电石泥渣浆可作为化灰用水,加入到化灰机,替代化灰用温海水;也可用于盐水精制,替代石灰乳。电石泥渣浆中还有其他杂质及微量乙炔气,可能会对纯碱产品质量造成影响。青岛海晶化工集团有限公司压滤后电石泥成分见表3。

由于各种杂质的含量极低,若是应用于纯碱生产中的蒸氨工序,应不会对纯碱产品质量造成影响。

表3 青岛海晶化工集团有限公司压滤后电石泥成分

在电石渣浆中确实存在微量乙炔气,其含量取决于电石的消化充分与否,消化越充分,电石泥中的乙炔含量就越低。若将电石泥渣浆加入到化灰机中,其中的固体与生石灰一起再次参与消化反应,并被大量的石灰反应热继续加热到超过90℃,可彻底释放出微量的乙炔气,不会造成生产环境的空气污染。因此控制乙炔气不进入纯碱系统是简单的,用电石泥渣浆替代生石灰是完全可行的。

2 工艺优化

随机取加入纯碱系统的电石渣浆样品,每个样品做平行,分析活性氧化钙含量,数据见表4,可见其浓度达不到氨碱法纯碱蒸馏工序的要求,但可将其加入到化灰机,替代部分化灰用温海水。确定工艺流程见图1。

图1 工艺流程

在此工艺流程中,电石渣浆加入量的大小不仅关系到其综合利用量,也与纯碱生产平稳操作、产品质量密切相关。在全面分析设备布置、电力消耗、运输能力、投资等因素的基础上,青岛碱业开展了一系列试验,选取了化灰机出口灰乳浓度这一能够体现中间产品质量的指标,初步得到了电石渣浆加入量与化灰机出口灰乳浓度的关系,数据见表5。

表5数据显示,电石渣浆加入量在2～45m3/h范围变化时,化灰机出口灰乳浓度(以ACaO计)稳定保持在155.3～157.3tt,波动范围在-0.45%～+0.83%,证明电石泥渣浆的加入没有对纯碱生产中间工序造成影响。

表4 电石渣浆活性氧化钙含量 (tt)

表5 电石渣浆加入量与对应化灰机出口灰乳浓度数据

3 运行效果

通过对连续多年综合利用电石渣浆情况的数据统计,得到:其年最大利用量为54 710 t,其浓度为19.9～21.8 tt(以ACaO计),波动范围-5.2%～ +3.8%,能够延长湿法蒸馏塔运行周期约9.6%,最高可降低纯碱生产石灰石消耗0.95%,无烟煤消耗0.89%,标准煤最大节能量为413 t/a,占公司“十一五”年度节能指标的2.3%,可节省生产成本约54万元/a,相关数据见表6、表7。

表6 电石渣浆浓度统计 (tt)

表7 节能量统计 (t标煤)

综合利用过程中的制约因素主要是经济效益、企业间的协调配合、国际国内经济形势的影响,体现在企业关注自身经济效益多于循环经济产生的社会、环境效益;电石渣浆的供应方式单一、由于运输方式造成供应量不足;国际金融危机对国内电石法聚氯乙烯企业产生巨大影响,导致开工严重不足,电石渣浆产生量锐减等,这些都限制了电石渣浆的综合利用量,一定程度阻碍了区域循环经济的发展。

4 结 语

通过研究,青岛碱业股份有限公司确定了一种电石渣浆用于氨碱法纯碱生产的工艺流程,对其工艺参数和控制指标进行了优化选择,并多年跟踪,对其使用效果进行了统计分析。几年来,青岛碱业股份有限公司累计综合利用电石渣浆约15.6万t,节约石灰石约1.2万t,无烟煤约0.14万t,节能约800 t标煤,节省生产成本约130万元,实现了企业间的循环经济。

我国纯碱产能居世界首位,其中氨碱法纯碱产量也逐年增加,据中国纯碱工业协会统计,2008年约886万t,2009年约890万t,分别占国内纯碱总产量的48.42%、47.54%,为电石渣浆用于氨碱法纯碱生产的推广提供了极大的空间。

[1] 王慧青,童继红,沈立平.电石渣的资源化利用途径[J].化工生产与技术,2007(1):48～50

[2] 陈炳谦,曹占国,苏永学,牛建生.改进生产工艺实现电石渣浆循环利用[J].中国氯碱,2007(6):41～44

TQ 114.161;X 705

B

1005-8370(2010)03—13—03

2010-04-28

王友纲(1977—),工程师,2000年毕业于山东农业大学环境保护专业。主要从事环保管理工作。

国家“十一五”科技支撑项目(2006BAC02A19)