纯碱生产过程中的产品质量控制措施

2019-03-19

纯碱工业 2019年5期

(河南中源化学股份有限公司，河南南阳 473000)

碳酸钠的化学式是Na2CO3，通常情况下称之为纯碱，它是一种基础的化工原料，随着我国工业化的不断进步，对纯碱产量和质量也提出来更高的要求。在现代纯碱工业中,重点采取氨碱法、联碱法、天然碱法等多种制碱方法，生产工艺复杂，介质腐蚀性强，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 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。这样以来，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。河南中源化学股份有限公司纯碱一期装置原蒸发工序末效洗罐时启用备用效运行，末效洗罐结束后继续备用，目前运行模式是备用效洗罐结束后投入运行，蒸发工序多一效运行，多效运行增强设备的利用率，能有效降低能耗，更好地挖掘了生产装置潜能。

1.2 科学配置备用设备

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优质设备和备用设备。河南中源化学股份有限公司纯碱一期装置原有过滤分离工序只有一套转鼓过滤机，随着水平真空带滤机普及，现在也投运一套水平真空带滤机，就可以有效地保障生产活动的连续运作，当检修设备时可切换操作，切实增强设备使用效率，增强生产运行的连续性和稳定性，在一定程度上削减其停车的动力消耗，水平真空带滤机的投运中半成品含盐的控制也得到了加强。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，以保障备用设备可实时投入使用。

1.3 加强设备升级改造，控制杂质含量

以天然碱生产为例，在天然碱加工过程中由于NaHCO3的分解造成蒸发器铁腐蚀且产品中铁含量甚至超过0.0036%，长期运行严重腐蚀蒸发器本体，导致泄漏时有发生，一旦发生大面积泄漏必须停车处理，而停车处理造成生产的不连续，同时再次启车对蒸发结晶工序造成较大的调整压力以及杂质去除程序物料的浪费。经过蒸发器设备升级改造，对蒸发器器壁采用不锈钢材料附着衬里，改善了纯碱产品的铁含量，减少了补漏的工作量，蒸发器的安全运行有了显著提升。

2 纯碱生产工艺优化策略

2.1 积极探索过滤技术的实际应用

纯碱生产中最重要的过程是纯碱结晶，影响物质结晶质量的因素中很重要的一项就是杂质，对杂质的预处理可以减少后期母液中杂质的累积，有利于蒸发结晶的单元操作。

河南中源化学股份有限公司在国内纯碱生产行业中率先运用布袋过滤技术，使用15 μm布袋过滤器对原卤进行过滤，对原卤中的有机杂质进行过滤，也通过工艺改造在原卤蒸发流程中对中间物料进行过滤。如今河南中源化学股份有限公司日产约3万m3精制卤水制碱项目已经正式投运，9套布袋过滤器实现了满负荷生产，每小时精制约1 300 m3卤水，通过过滤杂质有效地改善了原卤质量，促进了纯碱结晶颗粒的增长和颗粒直径的均匀分布，蒸发结晶装置生产能力也有了明显的提高，在一定程度上延长了制碱关键设施和仪器的运行周期，稳步增加了纯碱质量。虽然此种工艺也存在布袋消耗成本、材质质量要求较高等问题，但仍不失为一项有益的探索和实践，对于整体行业工艺优化升级具有积极意义。

2.2 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。在液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。另外立足于生产环节,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,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。

产品粒度分布也会对纯碱白度造成影响。物料白度通常以氧化镁作为参照对比反射率，物料粒度分布、颗粒直径都将影响光的反射,从而对物料的外观白度产生影响。相关研究结果证实, 筛余物颗粒粒径大于180 μm的部分在重质纯碱的比例达75%或更多时,平均颗粒直径都非常大,就已高于较高白度的范畴了。所以,应该从粒度分布层面采用相关工艺，既能达到粒度要求和密度要求，又能增加纯碱白度。有些企业为了增加纯碱的白度在生产环节中加入了适度比例的小颗粒产品,促进了蓝色光的反射,增加物料的白度，这种做法对于解决产品的白度也起到一定的辅助作用。

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≥180 μm的达到了60%～75%，筛余物粒径≥1.18 μm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)，才能加工成高品质的重质纯碱。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。

河南中源化学股份有限公司一期装置采用液相水合法生产优质重质纯碱产品，其将粉状固体轻质纯碱在水合罐体与纯碱母液中的水在水合罐发生反应，经过特殊设计的循环搅拌。初始水合罐φ3200×5000，V=8.5 m3，F=18 m2，经过技改后水合罐φ3600×7000，V=32 m3，F=28 m2，在技改水合罐的同时也对离心机进行了产能升级。原有三级活塞推料离心机HS1000-NA4，更换为H1000螺旋刮刀卸料离心机，一水碱含水率的下降和结晶粒度的提升对煅烧炉的生产能力有很大提高。重灰煅烧炉φ2500×27000，原设计能力450 t/d，目前已经突破780 t/d，超过设计能力73%，吨碱干燥耗汽也有明显降低，平均低至0.38 t/t碱。

通过这次技改不仅增加了重灰的产量，由于水合罐的加高加大，生成的一水碱在水合罐也有了较长的停留时间，由料浆泵输送至稠厚器经过稠厚后，经离心机分离，进煅烧炉干燥，足够的反应时间生成颗粒状水合物(Na2CO3·H2O)，加入的工艺水补充母液量是生产运行中需要严格控制的重要指标，同时根据母液盐分(NaCl)的累积情况进行母液外排来控制一水碱含盐量。工艺水温度、工艺水量、母液浓度是液相水合法生产重质纯碱时，控制产品粒度的主要条件，在工业生产过程中，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，因此在产品进行包装之前应增加筛分或风选工序，使成品中粒径大于1.18 μm的产物小于2%，小于180 μm的产物不超过25%～40%，保证产品粒度合格，提升纯碱产品质量。