1 概述
氨堿法純堿生產(chǎn)的主要原料為工業(yè)海鹽,并在生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的蒸餾廢液。近年來(lái),國(guó)內(nèi)純堿產(chǎn)量在逐年增加,隨著鹽業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、海鹽資源的萎縮,工業(yè)鹽的實(shí)際產(chǎn)量卻在逐年減少,這對(duì)純堿企業(yè)的生存產(chǎn)生了一定的危機(jī)。2000 年3 月份出現(xiàn)了第一次“鹽荒”,六大堿廠匯集山東爭(zhēng)奪所剩無(wú)幾的海鹽。連云港堿廠幾乎被迫停產(chǎn),堆場(chǎng)庫(kù)存鹽量最低時(shí)僅1 千余噸,不足8 h 的生產(chǎn)用量。
目前國(guó)際上主要的合成堿生產(chǎn)企業(yè)大多數(shù)采用地下巖鹽生產(chǎn)純堿。我國(guó)的地下巖鹽儲(chǔ)量非常豐富,若以地下巖鹽取代部分海鹽制堿,既解決了企業(yè)的生存危機(jī),又降低了生產(chǎn)成本。但是地下巖鹽鹵水的SO42 -濃度一般在15 g/ L 左右,而純堿生產(chǎn)要求的精制鹵水中SO42 - 濃度不高于2 g/ L ,因此降低SO42 - 濃度成為該技術(shù)的主要難點(diǎn)。假如能采用氨堿蒸餾廢液除去地下巖鹽中的SO42 -,對(duì)環(huán)境保護(hù)和降低生產(chǎn)成本都是十分有利的,但產(chǎn)生的CaSO4 ·2H2O 結(jié)晶甚為細(xì)小、難于分離。國(guó)內(nèi)某氯堿廠采用傳統(tǒng)的道爾沉降工藝(其流程見圖1) ,分離效果差,通常只能將鹵水中的SO42 - 降至5～8 g/ L ,且設(shè)備多、占地面積大、結(jié)垢嚴(yán)重,攪拌設(shè)備故障率高。
為在上述除硝工藝中獲得理想的CaSO4 ·2H2O 結(jié)晶,盡量排除設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重等問(wèn)題,南化集團(tuán)設(shè)計(jì)院在反應(yīng)槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上做了大量工作,并借鑒氯堿工業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn),選用戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器分離CaSO4·2H2O 結(jié)晶,在中試中獲得成功。
2 戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器
戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器的工作原理與袋式除塵器雷同,工作原理如圖2 示意。鹽鹵除硝中間試驗(yàn)選用由美國(guó)戈?duì)?中國(guó)) 公司提供的戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器,其中的膨體聚四氟乙烯為美國(guó)戈?duì)柟镜膶＠夹g(shù)。眾所周知,聚四氟乙烯是非極性材料,抗結(jié)垢性能優(yōu)異,耐腐蝕性能可謂是“塑料之王”,耐溫可達(dá)260 ℃。美國(guó)戈?duì)柟静捎门蝮w聚四氟乙烯薄膜做過(guò)濾器中的濾袋,讓懸浮液中的固體顆粒被全部收集在薄膜表面,并設(shè)置了反吹清洗裝置防止其表面的結(jié)垢層增厚,為定期自動(dòng)清理掉這些結(jié)垢物提供了有利條件。
由圖2 可見,懸浮液從戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器的下部進(jìn)入,固體顆粒被截留在薄膜表面,濾袋內(nèi)的清
液隨之上升從上部封頭側(cè)向排出。工作一段時(shí)間后,從上部封頭頂部通入空氣,在空氣壓力作用下薄膜產(chǎn)生變形,其外表的結(jié)垢層斷裂、脫離,沉積至過(guò)濾器的底部,當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)被迅速?gòu)牡撞颗懦觥?BR> 這種以秒計(jì)的瞬時(shí)反流形成自清洗,過(guò)濾與自清洗交替進(jìn)行,循環(huán)往復(fù),實(shí)現(xiàn)戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器的連續(xù)運(yùn)行。整個(gè)操作過(guò)程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制,并可按工藝要求對(duì)每一參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、修改、記錄。操作方便,運(yùn)行可靠,勞動(dòng)強(qiáng)度低。戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器
的主要工作參數(shù)如下:
懸浮液過(guò)濾壓力 0. 07～0. 10 MPa
自清洗壓力 0. 035 MPa
工作溫度 < 260 ℃
耗氣量 0. 3 m3/ min
懸浮液中固體含量 20 mg/ L～0. 1 kg/ L
可分離的最小粒度 1μm
3 鹽鹵除硝采用戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器
中國(guó)石化集團(tuán)連云港堿廠是國(guó)內(nèi)的大型純堿廠之一,純堿生產(chǎn)能力逾800 kt/ a。為降低生產(chǎn)成本,在鹽鹵除硝技改項(xiàng)目中用地下巖鹽代替部分工業(yè)海鹽,因現(xiàn)有的壓力蒸餾條件下產(chǎn)生的氨堿蒸餾廢液中w ( CaCl2 ) 約占9 %～ 10 % , 用它與鹽鹵中的SO42 - 反應(yīng),能綜合利用其中的Cl - ,以降低工業(yè)海鹽的用量。由于反應(yīng)所得的CaSO4 ·2H2O 結(jié)晶細(xì)小,我們?cè)谛≡囼?yàn)中測(cè)得的結(jié)晶粒度約為15μm ,連續(xù)反應(yīng)試驗(yàn)測(cè)得的粒度為20～35 μm ,其中粒度小于5μm 的CaSO4·2H2O 結(jié)晶約占25 %(質(zhì)量計(jì)) ,若采用傳統(tǒng)的沉降分離則十分困難。在試驗(yàn)室中,我們將反應(yīng)后的懸浮液經(jīng)真空抽濾所得的鹽鹵清液靜置10 h 以上,仍有許多細(xì)小結(jié)晶沉淀。選用戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器較好地解決了這一難題。鹽鹵除硝中間試驗(yàn)中采用的戈?duì)柲す桃悍蛛x工藝流程如圖3示意。
巖鹽鹵水是中間試驗(yàn)的主要原料,其SO2 -4 濃度為9. 5 g/ L 左右,Ca2 + 濃度為1. 2 g/ L ;氨堿蒸餾廢液中w (CaCl2) 為12 %左右。除硝后要求得到的精制鹵水中SO2 -4 濃度降至2 g/ L 以下,剩余Ca2 +濃度低于4 g/ L ,水質(zhì)清澈,才能滿足純堿生產(chǎn)的質(zhì)量要求。
要求中間試驗(yàn)選用的戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器的主要技術(shù)指標(biāo)如下:
過(guò)濾能力 ≥0. 7 m3/ (m2·h)
懸浮液過(guò)濾壓力 0. 10 MPa
自清洗壓力 0. 035 MPa
工作溫度 ≈40 ℃
耗氣量 0. 3 m3/ min
懸浮液中固體含量 < 10 g/ L
可分離的最小粒度 1μm
在為期一個(gè)月的鹽鹵除硝中間試驗(yàn)中,由于反應(yīng)槽(除硝) 的選型和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,各項(xiàng)工藝指標(biāo)圓滿地達(dá)到了預(yù)期要求。戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器的使用效果更是令人滿意,懸浮物的去除率達(dá)99. 9 % (質(zhì)量計(jì)) 。所得的精制鹵水清澈,其固含量低于5 mg/ L 。
由于以秒計(jì)的自清洗持續(xù)把薄膜表面的結(jié)垢物卸下,懸浮液始終處在過(guò)濾強(qiáng)度較高的狀態(tài)下,中試期間的過(guò)濾能力多穩(wěn)定在0. 8 m3/ (m2·h) 以上。中試期間該設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn),性能優(yōu)異,工作環(huán)境清潔,完全符合長(zhǎng)期運(yùn)行的要求。
4 結(jié)論
傳統(tǒng)的道爾沉降工藝流程長(zhǎng),設(shè)備體積龐大,占地面積大,勞動(dòng)強(qiáng)度大,設(shè)備故障多,運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高。
鹽鹵除硝工藝中的CaSO4·2H2O 結(jié)晶細(xì)小,采用以膨體聚四氟乙烯復(fù)合濾料的戈?duì)柋∧ひ后w過(guò)濾器,抗結(jié)垢性能優(yōu)異,懸浮物的去除率高,過(guò)濾強(qiáng)度高,經(jīng)中間試驗(yàn)證實(shí),能滿足工藝指標(biāo)和長(zhǎng)期運(yùn)行的要求,可在鹽鹵除硝工藝的工業(yè)裝置中運(yùn)用。
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