纯碱生产过程中的产品质量控制措施研究

吴巴特尔 李山岭 周录平

摘   要：随着我国工业技术的不断进步与快速发展，纯碱产品的消费量与生产量都在持续增多，如何有效提升纯碱产品的质量已成为我国纯碱工业发展的关键。本文结合纯碱企业生产，从生产运行效能提升与工艺优化两个方面提出了企业生产纯碱应采取的策略，以期能够为纯碱生产企业提高产品质量提供有益的参考和借鉴。

关键词：纯碱生产  产品质量  控制

中图分类号：TQ114.16                             文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）09（c）-0087-02

碳酸钠的化学式是Na2CO3，通常情况下称之为纯碱，它是一种非常关键的工业原料。随着我国工业技术的不断进步与快速发展，纯碱产品的消费量与生产量都在持续增多。在纯碱生产加工中，重点采取氨碱法、联碱法、天然碱法等多种制碱方法。包括碳化工序在内的纯碱生产工艺，会在较大程度上影响纯碱产品的质量。因此应该采取有效措施，稳步调整和优化相关工艺的技术参数，消除不良因素的影响，逐步实现工艺流程的创新与成熟运用。

1  企业纯碱生产运行效能提升策略

1.1 有效挖掘生产装置潜能

为了切实提升纯碱生产工艺的运行效果，企业要注重保障纯碱生产装置负荷达到稳定运行的态势，多途径减少各种能耗与物耗，强化对生产瓶颈实施必要的技改，并科学地配置生产工艺和设备，从而挖掘先进技术与工艺的最大优势，提升装置的生产潜能，进而提升纯碱产品的质量。此外纯碱生产企业还应采取先进性的控制系统，能够增强装置操作过程中的可靠性，提升其抗干扰的性能，进而达到“卡边”操作的目的。这样一来，不但有利于削减动力、原料的消耗，减少生产成本，也能够降低由于市场冲击给企业造成的诸多不利影响。同时，有效挖掘生产装置潜能还可以在较大程度上削减操作者的劳动紧张程度与劳动强度，保障职工的生产安全。

1.2 科學配置备用设备

科学地配置部分生产环节的备用设备，可以有效的保障生产的连续性。为了保障生产安全运行，预防由于局部设备故障导致系统停车的风险，可以考虑在若干关键部位配置相关备用设备。这样一来，就可以有效地保障生产活动的正常运作，切实降低设备使用强度，并在一定程度上削减动力消耗。与此同时，还应当实现备用设备与现用设备的同步维护与保养，以保障备用设备可与时投入使用。

1.3 严格控制碳化塔清洗操作

在氨碱法加工制造纯碱产品的过程中，需要较大面积的气液接触设备，以获得较长时间进行接触反应，重点采取碳化塔，此类设备主体非常高大，很难进行清洗操作。但是，清洗塔操作会在较大程度上影响纯碱产品的水平和质量。在长时间的纯碱加工制造中，碳化塔中会结出厚度较大的疤，进一步缩小了气液通道，非常不利于后续的制碱过程。所以在采取氨碱法进行纯碱生产时，首先应该准确地把握组塔的具体情况，制定系统化的碳化塔清洗方案;设计好针对性的清洗周期，对清洗流程进行优化和完善，以获得最理想的清洗效果，规避没有彻底清洗的、清洗过度等问题。对清洗塔的液位与进气量进行严格控制，预防腐蚀碳化塔设备的表面，对铁份含量进行有效控制，保证铁份含量处于正常水平，提升纯碱产品的水平。

2  企业纯碱生产工艺优化策略

2.1 大力引用新兴膜技术

东海化集团在国内纯碱生产行业中率先运用新兴膜技术，再造纯碱生产工艺流程。如今该集团日产一万立方米纳滤精制卤水制碱项目已经正式投运。三台机组均已投用，而且实现了满负荷生产，每小时精制420m3卤水，每立方米携带90kg原盐，产品质量与生产能力都超过了设计值。国内沿海城市众多，可以借鉴该集团的做法，引进或吸收其专利技术。东海化集团所处地区地下卤水丰富，拥有丰富的原盐资源，首次在精制卤水制碱项目运用了滤膜技术和材料，对膜法分离实施了重点攻关。中试项目组陆续实施了方案论证、纳滤定性定量试验、中试、小试实验攻关。从它的中试来看，设备能够可靠地运行，技术指标处于非常稳定的态势。然后该集团实施了日产10000m3精制卤水项目，它在很大程度上改革了以往的做法。以纳滤膜技术实现了卤水精制，代替海水化盐，从而直接制碱。精制卤水中的氯化钠含量高于海水中氯化钠含量的三倍到四倍，削减了固体盐用量。卤水精制也不需要实施化学法除掉杂质镁、钙离子的操作。这种新工艺在一定程度上延伸了制碱关键设施和仪器的运行周期，稳步增加了纯碱质量。它也可以对纯碱工艺流程进行优化，增强纯碱产品的市场竞争力。

2.2 降低杂质含量，强化产品白度控制

纯碱产品中的诸多杂质都会影响其白度。在固相水合法制作纯碱产品的过程中，原料轻质纯碱与生产环节产生的各类杂质，均会降低纯碱的白度。因此应该采取有效措施，如提升轻质纯碱产品的质量，削减它的杂质含量。再就是立足于生产环节，削减生产环节的腐蚀现象，避免在生产系统中带入杂质，或是采取新型生产工艺，让杂质和母液共同排出重质纯碱，切实增加纯碱的质量。在天然碱制纯碱过程中，由于资源特性，需在进入生产加工装置前进行原卤精制，消除杂质对产品质量的影响。

产品粒度也会影响纯碱白度。物料白度体现为纯碱白色物料的色调与光亮度给人们带来的一种综合反应。物料粒度的具体分布状况、颗粒直径都会影响光的反射，所以会对物料白度产生影响。相关研究结果证实， 筛余物颗粒粒径180μm的部分在重质纯碱的比例达到了75%或更多，平均颗粒直径都非常大，业已高于较高白度的范畴。所以，应该从粒度分布层面采用相关工艺（为增加纯碱白度，要把粒度分布限定在较大范围内）。部分企业在生产环节中加入了适度比例的小颗粒产品，强化对蓝色光的反射，以增加纯碱的白度。

2.3 控制纯碱产品粒度

以生产重质纯碱产品为例。轻质纯碱重化后，它的外在质量会出现相应的变化，不但会增加它的堆积密度，而且会增加纯碱的平均颗粒直径。国标标准GB210.1-2004清楚地界定了重质纯碱的粒径与堆积密度，尤其是将粒径划分成了2类4个标准，筛余物粒径≥180μm的达到了60%～75%，筛余物粒径≥1.18μm的比例不超过2%。为了获得颗粒合格的纯碱产品，只有生产出高质量的一水碱（Na2CO3·H2O），才能加工成高水平的重质纯碱。不少因素都会影响一水碱的结晶过程，比如晶浆浓度、搅拌条件、结晶温度、物料停留于水合器中的时间等。

以固相水合法生产纯碱产品为例，是把工艺水加到粉状固体轻质纯碱中，在充分搅拌混合条件下发生化合反应。经过足够的反应时间生成粒状一水合物（Na2CO3·H2O），理论上Na2CO3和H2O等摩尔数反应，实际上加入的工艺水量应远远大于理论需要量。虽然增加工艺水量重质纯碱產品的颗粒直径会明显增大。但在生产上，一般控制工艺水量与轻质纯碱质量比值应不小于0.4为宜。工艺水温度、工艺水量、反应时间是固相水合法生产重质纯碱时，控制产品粒度的主要条件。但是，在工业生产中，有时因操作上的失误或因原料本身的问题，产品中的疤块和细粉往往会超标。为此，在产品进行包装之前应增加筛分工序，使成品中粒径大于1.18μm的产物小于2%，小于180μm的产物不超过25%～40%，保证产品粒度合格，提升纯碱产品质量。

3  结语

在采取相关化工工艺生产和加工纯碱的过程中，很多因素都会影响纯碱产品的质量。因此应该立足于纯碱生产的相关工艺与设备，持续地升级、改进和完善，开发和引进更多的新材料、新技术，对影响纯碱质量的因素进行控制和调解，以切实提升纯碱产品的质量。

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