氨碱法纯碱生产中产品铁份控制

武晓卫

氨碱法纯碱生产中产品铁份控制

武晓卫

（唐山三友化工股份有限公司纯碱生产技术部，河北唐山 063305）

围绕着氨碱法纯碱生产进行研究探讨，分析产生“红碱”主要原因，探讨有效的铁份控制方法。

氨碱法；纯碱；铁份控制

碳酸钠（Na2CO3）俗称纯碱，是重要的工业原料，随着工业的发展和进步，纯碱生产量和消费量也在不断增加。在纯碱生产过程中，主要采用氨碱法这一成熟的制碱手段。用氨碱法所生产的纯碱，其中存在着一定的铁份杂质，在很大程度上影响着纯碱产品的质量。这就需要加强氨碱法纯碱生产中产品铁份控制，采取有效的控制办法。

1　生产设备的改进和升级

1.1耐蚀材料的应用

氨碱法是纯碱生产中的主要技术手段，用石矿以及海水日晒盐为上游工业提供原料。当前在纯碱生产过程中，机械化生产开始得到普及应用。氨的循环利用则有效降低了损耗。因为纯碱产品当中的铁份杂质主要来源于腐蚀的铁质机械设备。因此，降低纯碱产品当中的铁份杂质含量，需要进一步改进和升级氨碱法生产设备，选用耐蚀性能良好的材料，开发和引进化学稳定性高的材料，促进纯碱生产的技术改造。目前，钛制材料开始作为氨碱法生产设备的零部件得到了有效的应用，其具有强度高、耐高温以及耐蚀性好的优点，相比于钢铁材料的性能更好。由于其造价较高，故应用于氨碱法生产设备的重要零部件当中，比如蒸氨塔及碳化塔冷却水箱当中应用到了钛制管，使用钛板换热器代替铸铁排管，有效防止氨碱法设备受到腐蚀，可有效降低纯碱产品当中的铁份。氨碱法生产设备则主要采用铸铁材料，相对于钢铁材料，其高温条件下的耐性热相对较好，同时延长了使用寿命［1］。

1.2严格控制碳化塔清洗操作

在氨碱法生产过程中，需要足够大的气液接触面积，以达到足够长的接触反应时间，主要采用碳化塔这种主体高大的设备。而清洗塔操作对纯碱产品质量有着重要的影响。在长期的纯碱生产过程中，塔内会结出很厚的疤而导致气液通道缩小，对于接下来的制碱过程产生不利的影响。因此在氨碱法生产纯碱的过程中，首先需要确定组塔情况，制定完善的清洗计划，安排好清洗周期，优化清洗流程，以达到最佳的清洗效果，避免清洗不彻底以及过度清洗。严格控制清洗塔的进气量和液位，防止碳化塔设备表面受到腐蚀，以有效控制铁份含量，保证铁份含量正常时，提高纯碱产品的质量［2］。

2　生产工艺的持续改进

2.1生产过程中氧和硫化物含量的控制

在纯碱生产过程中，其液体介质均属于强电解质，对于氨碱法纯碱生产设备具有一定的腐蚀作用，而在气相介质中，氧气是重要的组成成分。含有氧气的气相介质加上由强电解质组成的液相介质，进一步加剧了氨碱法纯碱生产设备的腐蚀。炉气和窑气中含有部分氧气，即含有氧气的中、下段气中其进入到碳化塔内，同时与强电解质接触，然后溶解于氨盐水或中和水中。铁份含量高的纯碱呈现灰红或红色，即为“红碱”，进而影响纯碱产品的质量。加强对中、下段气中的氧含量控制，避免在实际生产中进入碳化塔，可有效降低对铸铁设备的腐蚀程度［3］。

除了减少生产系统中的氧含量之外，还可以通过在氨盐水中添加硫化物来达到控制纯碱产品中铁份含量的效果。将硫化物加入到氨盐水中，其中的S2-和Fe2+进行反应生成FeS。FeS在设备及管道表面形成化学性质稳定的硫膜，其具有较强的耐蚀性，成为氨碱法纯碱生产设备的保护层，有效控制纯碱产品当中的铁份，提高产品质量。合理控制所添加硫化物的浓度，即控制S2-的含量，进而达到控制Fe2+含量的目的。

2.2其他方法

如果通过降低生产过程中氧含量和在氨盐水中添加硫化物等方法对于氨碱法纯碱生产中产品铁份控制效果不佳，可以采用氨盐水中添加MgCl2或向中和水中加硫，能够有效达到铁份控制效果。在生产波动大或两段气氧含量偏高的情况下应用较为广泛。MgCl2在氨盐水中反应形成碳酸镁复盐结疤，能够将设备与腐蚀介质隔离开，进而达到防腐蚀的效果，减少Fe2+进入，达到铁份控制效果。MgCl2在氨盐水中反应形成的保护膜十分牢固，不会轻易脱落。中和水中加硫的目的则是降低氧含量，同时能够维持硫膜的稳定，保护生产设备不受腐蚀，有效控制纯碱产品中的铁份［4］。

3　结论

铁份控制是氨碱法纯碱生产中的重要工作内容，其关系到纯碱产品质量，需要从氨碱法纯碱生产的设备和工艺着手，予以持续改进和升级，引进和开发新技术、新材料，进而达到理想的铁份控制效果，提高氨碱法纯碱生产质量。

［1］ 段金芬，贺仓年.氨碱法纯碱生产工艺与设备的发展特点研究［J］.化工管理，2016，（20）.

［2］ 张克强，齐文玲，鲁磊，等.我国纯碱行业发展情况分析及建议［J］.科技资讯，2014，（25）.

［3］ 郁红.纯碱行业：实现能耗目标的四大依据［J］.化工管理，2013，（7）.

［4］ 左艳梅，闵瑞高.氨碱法纯碱生产工艺与设备的发展特点研究［J］.广东化工，2013，（13）.

In the Production of Products of Iron Control Ammonia Soda

Wu Xiao-wei

This study revolves around the law of soda ash ammonia alkali production were discussed，analysis of the “red base”main reason，discusses the effective control method of iron.

ammonia soda；soda ash；iron control

TQ114.161

A

1003-6490（2016）06-0127-01

2016-06-04

武晓卫（1975—），男，河北滦南人，助理工程师，主要研究方向为氨碱法生产纯碱工艺。