关于氨碱法纯碱的生产技术及设备的改进分析

朱光荣

（青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木 816000）

关于氨碱法纯碱的生产技术及设备的改进分析

朱光荣

（青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木 816000）

针对氨碱法纯碱的生产技术及设备的改进展开分析，介绍了大型制碱生产装备的特点，对工艺操作方式进行探讨。改进工艺和设备能有效提高纯碱装置的生产能力，并保持其平稳性以及安全性能，减少消耗和缩短工艺流程，降低劳动强度，从而进一步提高纯碱的生产能力。

纯碱；生产技术；设备；改进

纯碱即碳酸钠是主要的化学原料，与产量以及消费量有着直接的联系，同时也是衡量一个国家工业发展水平的判断标准之一。目前我国大型的纯碱生产企业，纯碱生产主要采用DCS进行控制操作。但是纯碱的工艺操作流程多，而且具有很强的连贯性，同时还要对物料气、液、固进行处理，部分装置，比如碳化塔等具有很强的变量关联以及和耦合性质，而常规的单变量对解决工业问题还是有一定的难度。大型碱厂一般是采用“浙大中控”中的APC_Adcon先进控制系统，将纯碱生产装置生产技术特点进行总结，分析纯碱装置先进控制系统，进一步提高纯碱生产能力。

1 氨碱法生产设备改进分析

1.1 氨碱法纯碱的生产现状

氨碱法制碱是最主要的纯碱生产方式，以下是其优势：原料轻易获取且廉价；技术成熟，具有一定的历史性，可以开展大规模生产，同时还可以实现工业机械化；在生产过程中，氨可以得到有效的循环利用，消耗较少。生产物料的腐蚀性表现为中度，一般设备、管道需要铸铁或者是碳钢制作，保证其耐腐性。

1.2 氨碱法设备的改进发展

氨碱法纯碱属于吸收、洗涤还有脱吸、煅烧等气体和气固传质的一个过程，需要一定量的气液接触面积并给予足够的接触时间，所以主体设备相对比较大，比如碳化塔，其型号可达到1.83m、2.0m、2.2m、2m、3m还有3.2m，而异型包括有φ3m/φ3.4m，φ2.8m/φ3.0m等，一般高度可以达到25～30m，最大型有φ3.2m塔，重量为300t，部分工序还是使用传统设备，生产效率低，一旦生产扩大，就很容易出现机器、塔还有桶聚集在一起的现象。而氨碱法碱工厂工艺设备还是比较笨重，与他的制造材料是分不开的，主要是利用铸铁制造的，在常压下开展工作。但是钢质材料对于氨碱工厂介质的腐蚀性较小，特别是高温状态下呈现出来耐腐蚀性让人不满，所以，虽然钢制设备的承压能力较好而且制作便利，但是钢材还是不能作为氨碱工厂的首选材料。

根据其特点分析，现阶段开发并引进了很多高效新型设备，还有很多新型的机械加工性质的新材料，开展纯碱生产过程中，纯碱工业技术在不断的改进，并且也取得一定的成绩。使用钛制设备，钛比重小，具有很好的比强度，高低温显现出很好的耐腐蚀性，虽然有时比不上不锈钢的耐腐性优异，尤其是当它处于氯化物溶液时，其应力腐蚀、磨损腐蚀、耐污垢性都很优良，而且还有很好的导热性，但是钛的价格相对高，对广泛使用发展是一个制约。国内外制碱工厂的蒸氨塔、碳化塔冷却水箱部分或者是全部都采用钛管。将钛板换热器替换事前的冷却排管，总传热系数可以达到工业运行状态下的1 400～1 700W（m2·K），比之前使用的冷却排管高出4～5倍[1]。

2 氨碱法生产工艺改进分析

2.1 生产自动化系统的稳态操作

氨碱法工艺流程复杂，并且表现出很强的生产连续性，每一道工序相互联系，为物料往返提供一定的条件。除了部分间隔操作之外，对其流动以及温度、压力要保持在一个较平稳的状态，所以要做好中间物料的平衡，工序之间还有设备之间要给予足够的物料储槽，让其发挥缓冲吞吐的作用，有效提升对生产波动的承受能力。而生产系统中有关自动化技术的应用，主要选取C-200HPC替换原来的继电器连锁系统，可以将物料转动最佳角度分析出来，使得窑内物料燃烧均衡，进一步提高窑气浓度，并有效降低对石灰石及焦炭消耗[2]。

2.2 滤碱工序添加助滤剂

滤碱工序添加助滤剂，可收到以下效果：其一，可有效降低重碱水分1%～5%，并且降低盐分。其二，增强滤过机及煅烧炉的能力。其三，洗水量可减少0.05～0.15m2/t。为了适应市场经济发展的需求，用户也提出有关质量要求，从德国引进离心机、流化床等先进设备，还增加了200kt/a低盐重质纯碱装置。而煅烧工序中使用到的φ3 600×30 000的碱蒸汽煅烧炉是我国生产能力最强的煅烧炉，达到800t/d的生产能力，这样就可以减少工序波动对于后一道工序的影响。而在凉碱工序中采取的是沸腾式凉碱炉，参数为φ4 000/φ3 200×8 000，在160℃的高温纯碱以流化状态下和冷却水实现间壁换热，对高温纯碱进行降温，温度降到70℃。这样的操作方式简单而且运行可靠，具有很强的生产能力[3]。

2.3 氨循环中CO2部分循环具有反复性

氨循环中CO2部分循环具有较强的反复性，可以有效提高其利用率和回收率，氨碱工厂工艺操作中有氨循环还有CO2部分循环。循环路线如下，首先：母液在蒸氨塔中蒸出气态氨，经过吸氨塔会被盐水吸收，形成铵盐水，然后转入碳化塔，在塔底将碱浆拿出，过滤之后，滤液在再次送入蒸出氨，接着一直循环。将尾气带出来的碳进行碳化，氨盐水总氮量是8%～9%，钙塔被盐水洗去后返回到系统中。重碱可以将小部分的铵盐带走，并在煅烧炉里加热分解。而氨则会在炉气运行的过程中慢慢的进入到冷凝液和洗水当中，然后回收主要物料流[4]。

而二氧化碳循环路线主要有两条，一条是氨盐水碳酸化后进行重碱煅烧炉进行煅烧，然后分解出一定量的二氧化碳，进行处理后送进碳化塔；第二条是将碱液分离下来后的滤液，将滤液送到蒸氨塔上方，进行加热分解，完成浓缩就会被吸收为氨盐水，将之送至碳化塔进行制碱操作，而大量的二氧化碳则是转到产品这一块，需要窑气对二氧化碳进行补充，这一个过程就成为部分循环，而氨和二氧化碳是可以循环使用的，这样就可以取得较高的利用率和回收率，保持各个工序的协调性，使整个系统保持在平稳的状态下。

3结束语

氨碱法具有悠久的历史，制碱技术在不断的改进，并且趋向成熟，制碱工作者根据自身的工作经验对制碱过程进行总结，使得制碱技术得到有效发展。不断的改进设备和工艺，让设备在一个较平稳的状态下进行操作，以此保证产量，有效的降低能源消耗，减轻劳动强度。提高工艺水平并结合先进的设备，从而有效提升纯碱的生产能力。

[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，2016，8（20）：240.

[2] 郁红.纯碱行业：实现能耗目标的四大依据[J].化工管理，2013，12（07）：40-43.

[3] 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，2013，40（13）：127；134.

[4] 武晓卫.氨碱法纯碱生产中产品铁份控制[J].化工设计通讯，2016，42（06）：127.

The Analysis and Improvement of the Development of Production Technology and Equipment of Ammonia Soda.

Zhu Guang-rong

The alkaline ammonia soda ash production technology and equipment to improve the development of analysis，through the analysis of the characteristics of large system of alkali production equipment production and discusses the process of operating mode，can effectively improve the soda ash，and keep its stability and safety performance，reduce consumption and workflow，reduce labor intensity，thus promotes the production capacity of soda ash.

soda ash；production technology；euipment；improve

TQ114.161

A

1003–6490（2016）10–0068–02

2016–09–21

朱光荣（1987—），男，青海互助人，助理工程师，主要研究方向为纯碱、PVC等行业。