电石渣化灰在联碱企业中的应用

2016-12-20张永建

纯碱工业 2016年1期

关键词：溜子石渣乳液

张永建

(唐山三友化工工程设计有限公司，河北唐山 063305)

电石渣化灰在联碱企业中的应用

张永建

(唐山三友化工工程设计有限公司，河北唐山 063305)

介绍了对某联碱生产企业的短平快改造，在不增加石灰窑和化灰机等设备的情况下，利用电石渣化灰替代氧化钙制备灰乳，利用联碱企业现有的二氧化碳和合成氨，转型为氨碱法生产纯碱的过程，如何得到满足浓度要求的电石渣浆，是本文介绍的要点。

联碱；氨碱；电石渣；提浓；化渣机

1 引言

一段时期以来，联碱企业由于其副产物氯化铵市场持续不景气，已经影响其行业的整体发展；氨碱企业由于氨耗低、原燃材料降价等因素影响，近期行业优势明显；联碱企业可否利用市场上比较廉价的电石渣和自身部分物料，在不需大量资金投入的情况下实现短时转变，来改变一下近期颓势，实现“两条腿走路”，国内联碱行业还没有先例。本文通过对某联碱企业的研发性工程设计，介绍一种纯碱生产短平快升级的方法，希望能给那些销售前景不很乐观的联碱企业带来一些启示。

2 改造方案的确定

电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。在氨碱法生产企业，利用外购的廉价电石渣化灰来缓冲石灰窑大修期间的生产压力，在正常生产期间提高灰乳的弹性，这样的改造已经不是行业内的秘密。在这些成功的应用中，电石渣浆只是作为辅助的物料，溶解出来的ACaO(活性氧化钙)浓度也仅仅在60～80 tt。全部使用电石渣浆替代灰乳进行纯碱生产，在纯碱行业还没有先例，主要原因是没有一套成功的生产设备和流程，能使溶解出的ACaO浓度大于160 tt。

基于企业电石渣化灰辅助生产的一些经验，我们对化渣设备进行改造，对工艺流程进行深层次开发，经过两个月的攻关，我们设计出一套理论上可以解决电石渣浆浓度问题的设计方案——即对电石渣浆进行二次提浓。

2.1 主体设备的确定

电石渣含水率35%，干基含氢氧化钙87%，水不溶物13%，要想得到满足浓度要求的电石渣浆，化渣机的设计很重要；我公司使用的化渣机(规格φ2500×10000)能够轻松的化出80 tt左右的电石渣浆，如果将出料浓度提高到120 tt，尾部带料就会很严重(没有足够的反应时间，电石渣不能溶解彻底)；为此我们对化渣机的结构进行了改造，改造后的化渣机规格为φ2500×19000，为增加生产的弹性，我们为改造后的化渣机配备了变频电机(如图1所示)。

为便于设备倒换检修，化渣机设计为3台，开2备1。

2.2 物料流程的设计

鉴于电石渣的物料特性，结合企业生产经验，本次工艺流程我们做了下面的设计：电石渣经斗轮机输送到取料皮带、栈桥皮带，经皮带机头部下料溜子，被输送到化渣机。为能得到满足浓度要求的电石渣浆，电石渣进入头部下料溜子(头部下料溜子是一个分料器，中间设置电动翻板，用以调节去一次和二次化渣机的进料量)后被分为两个方向：即一次化渣和二次化渣(二次提浓)。

图1 化渣机示意图

一次化渣流程为：电石渣一部分通过头部下料溜子翻板分料，与来自蒸吸工序的废淡液、废清液一起进入一次化渣机，电石渣在化渣机中溶解，乳液进入一次乳液分离器，不溶物经一次化渣机尾部进入一次转筛；乳液经一次乳液分离器进一步分离得到一次合格乳液和一次沉淀废砂，一次合格乳液进入一次渣浆桶，经一次渣浆泵送到栈桥皮带头部下料溜子进行二次化渣；一次沉淀废砂送入废砂仓；进入一次转筛的化渣机尾部出料经废淡液、废清液二次溶解，得到渣浆淡液和不溶物，渣浆淡液经地沟被送到地槽，经液下泵打回栈桥皮带头部下料溜子继续参与一次化渣；不溶物送入废砂仓，废砂最后被货车运走。

二次化渣流程为：电石渣和一次渣浆、来自蒸吸工序的废淡液、废清液一起进入二次化渣机，进行电石渣二次提浓(一次渣浆的浓度约为120 tt)，电石渣和一次渣浆混合溶解，乳液浓度进一步提高(不低于160 tt)，高浓度的乳液进入二次乳液分离器，不溶物经二次化渣机尾部进入二次转筛；高浓度乳液经二次乳液分离器分离得到二次合格乳液和二次沉淀废砂，二次合格乳液进入二次渣浆桶，经二次渣浆泵送到蒸吸工序；二次沉淀废砂送入废砂仓；进入二次转筛的化渣机尾部出料经废淡液、废清液二次溶解，得到渣浆淡液和不溶物，渣浆淡液经地沟被送到地槽，经液下泵打回栈桥皮带头部下料溜子继续参与一次化渣，不溶物送入废砂仓，废砂最后被货车运走。工艺流程如图2 。

3 机运布置设计

电石渣是生产的唯一原料，考虑到物料运输受到天气等因素的限制，为不影响生产的连续性，使用单位要求电石渣的储量必须能够满足至少半个月的生产需要，因此电石渣化渣工序的机运布置要充分考虑渣库的容量问题。机运布置需要考虑的另外一个主要因素就是电石渣的取料问题，电石渣含水率35%，粘性比较大，流动性差，因此不能采取常规的取料方式，结合企业生产经验，我们采用电驱动的小型斗轮机(上料能力75 t/h)上料，考虑到电动设备故障率较高，我们设计斗轮机开2备2。斗轮机给上料皮带机上料，为保证不掉料，斗轮机要沿皮带机长度方向平行运动，因此上料皮带要有足够的长度(要满足两台斗轮机同时上料，皮带长度不小于50 m)，考虑到渣库容量，皮带需布置在渣库的边缘。

化渣需要有二次提浓的过程才能获取满足要求的电石渣浆，因此化渣机的布置也是本次机运布置的难点。栈桥皮带头部下料溜子的设计成为本次设计的亮点，也成为机运布置难点的突破口，我们大胆采用了电动挡板分料设计，将两个化渣机对称布置，一次和二次化渣同时进料，电动挡板调节分料比例，“先一次化渣，再二次提浓”的设计理念从此得到实现。

考虑到有可能存在电石渣溶解不彻底的问题，我们增加了双保险——乳液分离器和转筛，为我们设计的圆满成功增加砝码。不仅如此，我们还充分考虑节能增效问题，增加地槽装置，将转筛的渣浆淡液用液下泵送回栈桥皮带头部下料溜子再次利用。最终的不溶物经废砂仓收集后用货车运走以供他用。