重质碳酸钠的粒度改造

2014-04-11王刚徐峰吴建胜

杭州化工 2014年2期

王刚，徐峰，吴建胜

（杭州龙山化工有限公司，杭州萧山 311228）

碳酸钠（Na2CO3）的用途很广，一般都是利用它的碱性。它可用于制造玻璃，如平板玻璃、瓶玻璃、光学玻璃和高级器皿；也可利用脂肪酸与碳酸钠的反应制肥皂；还可用于硬水的软化、石油和油类的精制、冶金工业中脱除硫和磷、选矿、以及铜、铅、镍、锡、铀、铝等金属的制备、化学工业中制取钠盐、金属碳酸盐、漂白剂、填料、洗涤剂、催化剂及染料等、陶瓷工业中制取耐火材料和釉。总之，它是一种重要的大吨位的化工原料。

碳酸钠按物理性质分为重质碳酸钠和轻质碳酸钠两种。重质碳酸钠由于颗粒大、表观密度高、杂质含量低、不易结块、飞扬损失少、便于储运等优点，越来越受到用户的喜爱。粒度是重质碳酸钠的一个重要指标。杭州龙山化工有限公司（以下简称本公司）生产的重质碳酸钠由于粒度不稳定，影响了企业的产品质量，也影响了企业的经济效益。

重质碳酸钠采用的是国家标准 GB210.1-2004，质量要求如表1所示。

表1 重质碳酸钠质量指标（GB210.1-2004）

1 生产原理

目前的重质碳酸钠均是以轻质碳酸钠为原料生产的，按加水量的多少分为液相水合法和固相水合法两种生产方式。本公司采用的是固相水合法。

固相水合法是将轻质碳酸钠，在水合机内与化合水进行化合反应生成一水碱结晶，反应如下：

生成的Na2CO3·H2O晶体（又名一水碱，下同）进入煅烧炉脱水干燥，将其水份去掉而制得重质碳酸钠，反应如下：

在这个过程中，碳酸钠的化学性质没有改变，只是其物理状态从轻质的粉状变为重质的粒状，产品的堆积密度得以提高。

2 原生产流程

原生厂流程如图1所示。

轻灰煅烧炉出来的热轻灰，定量进入水合机进碱螺旋输送机，在水合机内与定量的化合水充分化合后生成一水碱。从水合机出来的一水碱进入煅烧炉炉头。在煅烧炉内，一水碱受到来自蒸汽管传递的热量进行干燥，去掉水份后生成重质碳酸钠，重质碳酸钠返回炉头取出后降温，通过碱筛进入重质碳酸钠仓可以包装。

煅烧炉炉头出来的带碱尘的炉气进入旋风分离器分离碱尘，碱尘落入分离器底部由绞刀返回炉头。分离碱尘后的炉气与水合机出气箱引出的气体汇合后进入炉气洗涤塔，净化后的气体经引风机排空。

从外管网送来的中压蒸汽，由煅烧炉炉尾汽室进内炉内，通过炉内加热管与一水碱间接换热，凝水自流入凝水缸，凝水缸与闪发器相连，可以闪发二次蒸汽并入低压蒸汽网，低压凝水送入低压凝水管网。

图1 改造前的生产工艺流程图

重质碳酸钠粒度控制一直是生产的难题，以2013年7月30日到8月4日共计6天的重质碳酸钠产品的日平均粒度为例，如表2所示。

表2 改造前重质碳酸钠日平均粒度（2013年）

因质量问题，2013年上半年的重质碳酸钠销量欠佳，经常是开开停停，这样不仅造成了设备的闲置，资源浪费，同时设备闲置时又生成铁锈，影响产品质量，形成了一种恶性循环。

3 技术改造

3.1 原因分析

固相水合法中重质碳酸钠的粒度形成，主要和水碱比、搅拌均匀度、反应温度、反应时间、盐分含量等都有关系。因此，要生产出优质的重质碳酸钠，必须从以上因素中找出解决方法。

3.2 调整工艺参数

首先，调整水碱比。水碱比是指进水合机的化合水与轻质碳酸钠的比例。适宜的水碱比，对一水碱的生成有最直接的关系，其好坏直接影响到产品的产量和质量。我们在进轻质碳酸钠一定量的情况下，对进水量做出变化，按不同的水碱比，对一水碱的成色进行对比。反应好的一水碱，色泽微发灰，颗粒均匀；而反应不好的一水碱，灰白相间，颗粒不匀称且有粉状物。最后，发现在现有装置下，最佳水碱比为1：3左右。

其次，调整反应温度。由于轻质碳酸钠温度较高（160℃ ～170℃），加上反应生产一水碱也要放热，故部分水会蒸发走。所以这个水碱比不能单纯地从数据上看数字，还要分析生产实际情况。控制反应生成的一水碱温度在90℃左右，既满足了反应的要求，也抑制了水的蒸发，保证了水碱比不会出现大的波动。这样，可以生成出较好的重质碳酸钠。

3.3 调整工艺流程

一水碱比和反应温度确定后，接着对盐分进行调控。重质碳酸钠的盐分都是轻质碳酸钠和化合水带来的，化合水是二次脱盐水在循环洗涤碱尘后送来的。在分析洗涤塔的洗涤水时，发现水中的盐分较高，而洗涤水补充水采用的是二次脱盐水，理论上水中的盐分很低。洗涤水除了接触到碱尘外，没有别的物质与其接触，故又对分离器中的碱尘进行分析，发现碱尘盐分较高。经分析可能是盐分颗粒较小，随炉气带出较多，而带出的盐分又随碱尘返回炉内。将改造前轻、重质碳酸钠的日平均盐分对比，如表3所示。