盐析结晶器的优化清洗方法

2021-08-18王金玲

纯碱工业 2021年4期

王金玲

(天津渤化永利化工股份有限公司，天津 330452)

盐析结晶器是联碱生产过程中进一步析出氯化铵产品，并为碳化过程生产原料的重要设备。因为冷析结晶器产生的半MⅡ中氯化钠是不饱和的，而氯化铵是饱和的，通过同离子效应在盐析结晶器中加入氯化钠，可以促进氯化铵的形成。所以盐析结晶器是联碱生产过程中重要的一环，该设备的稳定运行是联碱负荷稳定运行的关键。但盐析结晶器长期高负荷运行，极易在结晶器内形成结疤，严重影响处理能力和处理效率，定期需对盐析结晶器内的结疤进行清洗，选取适宜的清洗液和清洗方法是至关重要的。

在日益严峻的环保形势压力下，以及本着节能节水的目的，直接使用新鲜水清洗，不仅会造成母液膨胀，带来环保风险和工艺处理困难，也造成了水资源的浪费，故而最好是选取生产母液作为清洗液，即避免了物料、水资源的浪费，还能达到环保的目的。

1 清洗液的比对和确定

联碱生产中Ⅱ过程的几种母液基本均为氯化钠或氯化铵的饱和液，在35 ℃时的溶疤量为26～70 kg/m3，溶疤量有限，试验数据见表1。清洗时间过长将导致负荷受限，严重制约生产装置的高负荷运行。因此应在系统内寻找一种氯化钠、氯化铵的不饱和溶液作为清洗液，从而达到快速、高效清洗盐析结晶器的目的。

表1 Ⅱ过程几种母液溶液结疤试验对比

通过对比、寻找，碳化工序带滤机的洗后液具备这种性质，其成分为游离氨36 tt，固定铵6.8 tt，全氯30 tt，温度20 ℃，密度1.025 g/cm3。正常生产时洗后液作为第一道洗水，洗涤滤饼后与过滤液混合形成MⅠ，通过调整一、二道洗水的用量比例，增加洗后液的产生量，送至结晶工序用于清洗盐析结晶器，不仅能提高Ⅰ过程的MⅠCNH3，而且用于清洗Ⅱ过程结晶器(不仅限于盐析结晶器)，因其溶疤能力强，可快速对结晶器进行清洗。

2 清洗液用量的确定

若想进一步加快清洗结晶器的速度，可在清洗前尽量将盐析结晶器的固液比降低，减少内部存料。但在拉低固液比的过程中，为避免调整过大、指标变化过大，造成母液膨胀，需将盐析固液比降低到5%左右。

以盐析固液比5%，换算系数按经验值7计算(与结晶粒度有关系)，晶浆浓度则为5×7=35 kg/m3。然而实际上清液段的固液比更低，而器壁上的结疤量也无法估算，综合后按平均仍为5%计算。单个盐析结晶器体积820 m3，则含固量按820 m3×35 kg/m3=28.7 t进行估算。根据分析取样结果，晶浆中氯化铵含量约80%，氯化钠含量约20%。则固体中氯化铵28.7×80%=22.96 t，氯化钠28.7×20%=5.74 t。通过对比表2和表3，可以得知当有氯化钠与氯化铵共同存在时，比氯化铵单独在水中的溶解度小，由表3可知随着温度的升高和氯化钠的降低，氯化铵的溶解度逐渐增加。

表2 氯化铵、氯化钠在水中的溶解度(g/1 000 g水)

表3 氯化钠在氯化铵水溶液中的溶解度(g/1000 g水)

按照洗后液的成分折算，含每吨洗后液含有氯化钠67.86 kg，氯化铵18.19 kg，水含量850 kg。

根据表3数据，推导在20 ℃时，氯化钠的溶解度大约250 g/1 000 g水，氯化铵的溶解度大约在220 g/1 000 g水。则每公斤洗后液中含有氯化钠约250×0.85=212 g，氯化铵约220×0.85=187 g。

即每吨洗后液还可溶解氯化钠212-67.86=144.14 kg，溶解氯化铵187-8.19=168.81 kg。

因以上计算的依据是按照理想状态下，溶液达到饱和状态下的溶解量，而实际操作过程与理想状态有一定的差距。为保证清洗效果，使用的洗后液总量要高于理论计算值。特别是结疤中还含有钙、镁结疤，这些结疤更加难易溶解、清洗，对母液的温度、浊度均有更高的要求，所以要控制母液中的钙、镁的含量，以避免起不到溶解化疤的作用。