从二级钠中回收金属钠装置的技术研究与应用

2021-12-04王金涛王守霞

盐科学与化工 2021年11期

潘瑞，王金涛，王守霞,程贝

(中盐内蒙古化工股份有限公司，内蒙古阿拉善 750336)

1 前言

中盐内蒙古化工股份有限公司(以下简称“公司”)拥有世界产能最大的金属钠和高纯钠生产装置，随着企业金属钠生产规模逐渐扩大，二级钠产量逐年累加，产生的二级钠除部分作为原料供给原甲酸三甲脂、甲醇钠外，其余的只能存放于危险化学品仓库内；甲酸三甲脂、甲醇钠受市场制约，经常处于停产状态，不适宜二级钠的连续稳定处理。多年来,公司一直在探索安全、稳定处置二级钠的方法。根据二级钠中金属钠与钙的理化性质，采用高温压滤的方式能够有效地将金属钠与钙进行分离，能够回收二级钠中的金属钠，为企业带来可观的经济利益；同时，对促进公司节能减排，创建环境友好、资源节约型企业具有重大的指导意义。

2 回收装置研究

根据熔融金属钠在压滤时钠与钙能够分离的原理设计回收装置，依据需求及技术要求，在实现加热、过滤、挤压、密封以及推料等功能的基础上有效回收了金属钠。该装置被命名为立式四柱液压压滤机，其包括主机、导热油加热系统、换热系统和液压系统。整机经过有限元优化设计和工业设计，密封性好、换热效率高，整体性能实用、耐用，具有很高的操作安全性和可靠性，并成功得到了推广与应用。

2.1 主机

主机主要由上横梁、滑块、保温模框，工作台、移动工作台、立柱、油缸等组成，上横梁，工作台通过立柱和螺母构成封闭框架，机身刚性和精度保持性好。保温模框沿立柱做上下运动，滑块依靠保温模框内壁做为导向上下运动。立柱导套材料采用复合材料，以提高许用面压力，减小摩擦力，立柱材料采用45#锻件，表面经淬火处理。上横梁、滑块、移动工作台、工作台等均采用Q235A钢板焊接，焊后经高温退火处理消除内应力。

主缸采用独缸结构,布置在上横梁内，缸体通过法兰与上横梁固定在一起，活塞杆通过连接法兰与活动横梁相连接。缸体所有活塞杆表面均进行淬火处理。保温模框提升油缸采用四缸组合结构，确保保温模块四周可以有效压紧，防止液态钠的泄露。另外，套筒与加热盘之间增加了两套密封系统，平面增加了耐高温密封条，立面采用了硬质凹凸面密封系统，确保密封性能可靠, 无泄漏，维修方便。

为提高压滤的换热效率和金属钠回收率，在压滤机料盘底部增加油道换热面积，同时，在压滤机套筒上部增加导热油管，使得上、下、四周同时加热，有效提高换热面积和效率。另外，为提高压滤的回收率，增加了压滤机料盘下钠管的数量和眼距，使压滤过程中熔化的精钠全部通过。

2.2 液压系统

液压动力系统由动力控制系统、各种阀和液压操纵箱等组成，对主机提供动力并实现对主机的控制。液压站布置于主机后侧。采用先进的插装阀集成系统，该阀通流量大，抗污染，控制灵活，性能可靠，便于维修。液压系统设有过载保护装置，油箱安装有油位指示计，配有独立的油液过滤装置，以保证工作油液的清洁度，并可实现过滤装置堵塞事故报警。液压管路系统密封可靠，连接方式采用法兰连接，管路布置整齐，并采用抗震管夹和耐振压力表。

2.3 加热系统

加热系统为二级钠熔化提供热源，为保证系统安全、稳定、高效运行，采用导热油作为换热介质，配套一台油温一体机对导热油进行加热，使导热油在压滤机夹套内循环，油温机可自动控制导热油循环油温满足工艺使用要求；对导热油管道进行绝热保温，减少热损失，与压滤机连接部分管道采用不锈钢耐高温软管，接头采用卡套硬质密封，杜绝高温接头漏油的问题。

2.4 冷却系统

为了避免压滤后的二级钠在推料过程中与空气接触出现着火、冒烟等现象，对每台油温机配套一台换热器，当压滤完成后油温机停止加热，换热器循环水阀门打开对导热油迅速冷却，有效降低导热油温度、压滤机工作台和保温缸的温度，当工作台温度降至规定值时，操作保温缸和推料缸将压滤后的残渣推到料盘进入下一个工序进行处理。避免了二级钠残渣由于温度高，在推料过程中着火冒烟的现象，达到了安全、环保生产的目的。

2.4 控制系统

该装置具有独立的动力机构及电气系统，并采用按钮集中控制，工艺动作采用PLC可编程控制器控制。电控系统由电气柜和按钮箱等组成，PLC可编程控制器控制可实现压滤机的各种报警信号，限位开关与压机动作进行程序联锁。设有两个双手活动按钮站，每个操作台设有双手压制、急停、急回按钮。操作方式设手动、半自动两种操作方式，控制合理、操作简单。