石灰烟道气法苛化反应周期研究

马 勇，张志平，郝剑波，徐 敏

（中盐金坛盐化责任有限公司，江苏 金坛 213200）

石灰烟道气法苛化反应周期研究

马 勇，张志平，郝剑波，徐 敏

（中盐金坛盐化责任有限公司，江苏 金坛 213200）

对卤水净化石灰烟道气法的苛化反应进行生产试验，收集大量生产数据，筛选出连续的一组反应数据进行分析，从中探索合理的苛化反应周期，为调整卤水净化生产周期提供科学的理论依据。试验表明石灰烟道气法苛化反应时间可由原先的6h缩短至4h。

石灰烟道气法；苛化反应；Ca2+；P值；OH-

1 研究背景

石灰烟道气法作为盐化工卤水净化的一种工艺，也是目前发展较快的一种节能降耗的反应工艺，其核心为氢氧化钙与硫酸钠进行的苛化反应。苛化反应效果越好，后续的碳化反应所吸收的温室气体CO2就越多，反应自身生成的碳酸钠就越多，需要投加的纯碱量就越少，就越能节本降耗。

石灰烟道气法工艺相较于两碱法工艺，优缺点明显：优点是节能环保，符合目前大环境要求，并可以节本降耗，符合企业节约成本的宗旨。缺点是反应周期长（反应周期约22h），远超两碱法（反应周期约8-9h）。反应时间长，意味着装置效率低，能耗高，在当前经济形势下，增加了企业的运行成本压力。同时在制盐工段生产需求旺盛的情况下，卤水净化要保质保量提供卤水也带来困难。在此背景下，针对该工艺的特点，着重研究苛化反应规律，研究如何缩短该反应的周期，从而提高生产效率。

2 实验原理

苛化反应的反应方程式为：Ca（OH）2+Na2SO4↔CaSO4（微溶）+2NaOH

其为可逆反应，生成的NaOH可吸收烟道气，进行碳化反应，以达到去除溶液中钙的目的，即：

所以苛化反应速度会随着时间、各离子浓度的变化而变化。Ca2+、SO4

2-的提高有利于苛化反应进行，而产物OH-的增加会阻止苛化反应的进行。因此，随着时间和卤水中各离子浓度的变化，苛化反应也会呈规律性变换。本文着重对Ca2+、OH-的浓度，即P值的变化进行研究，来推断苛化反应的反应进程，研究生产周期的变化，从而指导生产。

3 实验过程

向一级反应罐进原卤，当液位达到80%左右时，启动运行反应搅拌。当液位达90%时停止原卤进料，15min后取样，记录液位，随着反应的推移对样品中的Ca2+、P值进行测试。从石灰投料结束开始计时，每小时取样一次，测定Ca2+、P值的变化情况，总测定时间按标准工艺要求6h为基准。

4 实验数据

因试验数据量大，我们从中选取了连续五个批次试验数据，并将其绘制成下表1所示：

表1 各批次生产试验数据表

5 结果与讨论

（1）Ca2+浓度随反应时间变化：

由上表1数据对钙离子浓度随反应时间变化作图，如下图1所示：

图1 各批次钙离子浓度随苛化反应时间变化图

从图1可以看出Ca2+随苛化反应的进行不断下降，从以上五条曲线可以看出：随着苛化反应的进行，不断生成溶度积极小的微溶物CaSO4，使得钙离子不断被消耗，因此其浓度不断降低。

由上图1还可以发现：苛化反应进行4h后，钙离子浓度变化缓慢，若视反应6h的钙离子浓度为最终反应浓度，那么由表1中数值可以发现在苛化反应4h时，整个反应完成度已达99%以上。当苛化反应4-5h时，钙离子浓度变化趋于直线，钙离子浓度变化值趋于0。

（2）反应P值随时间变化：

P值即用一定摩尔浓度对反应卤水进行滴定所消耗盐酸的一个数值，也可以理解为是反应卤水中氢氧根离子浓度的一个参考值。滴定消耗的盐酸体积越多则对应的P值就越大，说明反应卤水中游离氢氧根离子浓度越高。

P值作为苛化反应的一个重要参数，影响着整个石灰烟道气法的效能。可以说P值的大小是决定石灰烟道气法是否经济可行最为关键的因素。由表1数据对P值随反应时间变化作图，如下图2所示：

图2 各批次反应卤水P值随苛化反应时间变化图

从图2可以看出P值随苛化反应的进行不断地增大，P值不断增大的原因是：Ca（OH）2+Na2SO4↔CaSO4（微溶）+2NaOH。产生微溶的硫酸钙使得反应不断向右移动，产生更多的OH-因此溶液的P值也在不断提高。

观察图2可以发现：当苛化时间达4h后P值增长幅度突然变小，由图中曲线斜率突然变小可以看出。在接下来的2个小时，即反应时间5h与反应时间6h中，P值的变化有增大的也有减小的，但是幅度均很小，相比整个P值的变化曲线而言变化缓慢，也就是说，反应4h之后P值趋于不变。若视反应6h后的P值为最终P值，则由表1中数据可以看出，当苛化反应4h反应完成度约为98.5%以上。

6 结论

虽然石灰烟道气法的工艺操作指导书要求苛化反应时间为6h，但经过试验研究，结合图1、图2的分析可以发现：苛化反应达4h即已基本完成反应。 因此具体生产中苛化反应的反应周期可以缩短至4h。

现已将这一结论应用于生产，在提高装置生产效率、降本增效上都有显著效果。

Study on Flue Gas Cycle Lime Causticizing Reaction Metһod

Ma Yong，Zһang Zһiping，Hao Jianbo，Xu Min
（Jintan salinization in Limited Liability Company，Jintan 213200，Cһina）

Causticizing reaction of brine purification metһod of lime flue gas production test，collecting a large number of production data，selected a set of reaction continuous data analysis，explore tһe causticizing reaction cycle from reasonable，provide a scientific basis for tһe adjustment of tһe production cycle of brine purification. Tһe test sһowed tһat tһe reaction time of causticizing lime flue gas can be sһortened to 4һ from tһe original 6һ.

lime flue gas； causticizing reaction； Ca2+； P； OH-

马勇（1981— ），男，江苏海安人，汉族，本科，中级工程师，中盐金坛公司盐厂厂长，生产部部长，从事生产管理工作。

张志平（1980— ），男，江苏金坛人，汉族，本科，中级工程师，中盐金坛公司盐厂副厂长。