范海榮,韓 洋

(青島堿業(yè)股份有限公司,山東 青島 266043)

防止小蘇打結塊的措施

范海榮,韓 洋

(青島堿業(yè)股份有限公司,山東 青島 266043)

總結了解決小蘇打結塊的技術措施及取得的效果,即通過提高結晶質量、增加冷卻裝置來控制包裝溫度,同時采用隔天倒垛的措施來預防小蘇打產品結塊。

小蘇打;結晶質量;包裝溫度;倒垛

小蘇打結塊問題一直是行業(yè)的難題,尤其在高溫潮濕的夏季,結塊問題尤為嚴重,最嚴重時整包小蘇打會板結為一整塊,摔打后則分裂為無數(shù)大小不一的結塊,給用戶使用帶來很大不便,公司多次接到客戶投訴結塊問題,但徹底解決這一問題則受限較多。目前公認的影響小蘇打結塊的原因主要有三個方面:一是結晶質量;二是包裝溫度;三是包裝后碼垛壓實。我公司在5萬t/a擴建時充分考慮了這些因素,采用優(yōu)化小蘇打生產設備及工藝,增加了小蘇打冷卻裝置,基本解決了小蘇打結塊問題。

1 小蘇打結晶質量的改善

1.1 碳化塔改型

5萬t/a擴建前,車間一直使用碳鋼笠帽塔,塔下部設冷卻夾套。這種碳化塔傳質效率低、作業(yè)周期短、窯氣消耗高,每作業(yè)8 h需蒸汽煮塔1次,生產的小蘇打鐵含量高,甚至因色澤差影響產品質量。擴建時,選用了新型不銹鋼無冷卻篩板碳化塔,這種塔型窯氣在上升時通過篩孔分散成細小的流股,在篩板上層液中鼓泡而出,氣液間密切接觸進行傳質,加大了氣液兩相的接觸面積,使堿液充分吸收CO2氣體,有利于結晶的形成,提高了碳化塔的效率,其作業(yè)周期延長至16～32 h,尾氣CO2濃度可降至15%,產品鐵含量極低,結晶質量相對較好。

1.2 工藝指標的優(yōu)化

多年來,我公司一直采用熱堿回收法生產小蘇打,利用小蘇打母液洗滌回收煅燒爐尾氣中的堿塵,并利用母液化廢堿來補充堿液量。受生產工藝影響,堿液濃度偏低且波動大,一直是困擾小蘇打產量及結晶質量的主要原因。擴建時,增加了輕灰化堿工藝,即將煅燒爐尾氣經旋風分離器分離的細顆粒碳酸鈉截取一部分,利用小蘇打母液加蒸汽溶解后制成NaCO3溶液與熱堿液一起回送小蘇打。相對與以前,堿液濃度可以比較穩(wěn)定地控制在80～85 tt。為保證水洗塔噴淋量,熱堿液必須先經水洗塔經干燥尾氣降溫,堿液的溫度可以基本穩(wěn)定地控制在70～80℃左右。指標的穩(wěn)定,保證了碳化操作的平穩(wěn),非常有利于結晶質量的提高。

在碳化操作指標上,車間也不斷進行優(yōu)化。制堿塔進行了憋壓操作,尾氣壓力控制在30～60 kPa,相當于提高了塔壓,增加了吸收推動力,加快了反應速度。DCS集中控制系統(tǒng)的投用,方便了碳化操作控制,非常有利于平穩(wěn)生產。各塔進氣、進出堿實現(xiàn)了自動控制,出堿流量逐漸壓縮并得以精確控制在13～15 m3/h,有利于結晶質量的提高。各塔安裝了遠傳液面監(jiān)視儀。所有這些,都有利于結晶質量的提高。

1.3 離心系統(tǒng)的改造

擴建前,使用的是虹吸式刮刀離心機,這種離心機是刮刀卸料,對結晶破碎較嚴重,同時間歇作業(yè)不利于連續(xù)化生產。目前使用的是兩級推料式離心機,大大降低了對小蘇打結晶的破碎,同時實現(xiàn)了連續(xù)進出料,自動化程度明顯提高。相應的稠厚器不斷改進后選用了直徑3 m的大稠厚器,增加了沉降面積,提高了緩沖能力,延長了使用周期。針對離心母液帶細晶問題,增設了細晶回收裝置,將離心母液(含固相2%)打回稠厚器進行重結晶,可以提高小蘇打產量。更重要的是避免了細晶進入系統(tǒng),造成結晶變壞的惡性循環(huán)。

1.4 擴建前后結晶質量對比(見表1)

表1 擴建前后小蘇打結晶質量對比

由表1可見,擴建后小蘇打的堆積密度、平均粒徑、結晶中較大顆粒含量都有較明顯的提高。目前車間生產的C型大顆粒,隨結晶質量不斷提高,收率已由最初的10%提高至目前的40%左右。由此可見,通過選用新型的生產設備,不斷優(yōu)化工藝操作指標,結晶質量明顯提高,為預防小蘇打產品結塊打好了基礎。

2 包裝溫度的控制

2.1 干燥尾氣溫度的控制

包裝溫度較高是導致小蘇打結塊的主要原因。為避免產品結塊,生產控制中要盡量降低干燥尾氣溫度。小蘇打結晶質量提高了,相應的離心濕料水分會下降,在保證干燥完全的前提下,尾氣溫度可以降得更低。按照目前的結晶質量,尾氣溫度甚至可以控制在50～55℃。由于降低了干燥尾氣溫度,進而降低了包裝溫度可以有效預防產品結塊。但要注意:必須在保證干燥完全的前提下降低尾氣溫度,否則將導致更為嚴重的結塊現(xiàn)象,而且結塊較硬。

2.2 增加冷卻裝置

擴建時,新增了小蘇打冷卻裝置——流化床。流化床采用微負壓操作,鼓風機將過濾后的空氣鼓入流化床對進倉前的小蘇打降溫,流化床尾氣經布袋除塵后由引風機排空。產量在100 t/d時,流化床的出料溫度夏季可以控制在<45℃,冬季可控制在<20℃。產量>160 t時,夏季出料溫度可以控制在<50℃,相應的包裝溫度<45℃。

為彌補流化床能力的不足并解決夏季空氣濕度大的問題,車間正進行新增冷水機組的試驗,即空氣在進流化床前先經冷水機組降溫除濕,以提高流化床的降溫效果。因為冷卻設備能力問題,目前夏季的包裝溫度約36～40℃,但也不能完全避免產品結塊,在碼垛壓實的時間超過1周后,仍然會出現(xiàn)小蘇打輕度結塊現(xiàn)象。

為保證降溫效果,流化床在設計時要足夠大,以增加小蘇打在其中的停留時間,達到較好的降溫效果,使包裝溫度控制在<30℃,可有效避免小蘇打結塊。

2.3 布袋除塵器正常使用

作為流化床的尾氣除塵裝置,布袋除塵器的正常運行對流化床的正常運行及降溫效果非常關鍵。只有布袋保持足夠的通透性,引風量盡量大,負壓操作的流化床才能保證足夠大的鼓風量,帶走更多的熱量,達到最大的降溫效果。以前車間只有1臺布袋除塵器,其自清理的反吹功能會隨使用時間延長越來越差,布袋的透氣性越來越差。陰雨天,位于室外的負壓操作除塵器因密封不好會吸進濕度極大的空氣,造成布袋被結晶細微的小蘇打糊住,除塵效果大打折扣,因引風能力不足,鼓風量相應減小,流化床的降溫效果被削弱。有必要加強布袋除塵器的密封檢查檢修,以確保室外除塵器的正常使用。第二套除塵器投用后,每周倒換1次,保證了除塵器的良好運行。有條件的話,布袋除塵器盡可能位于室內,有利于雨季的平穩(wěn)運行。

3 實行隔天倒垛制度

包裝后碼垛壓實是造成小蘇打結塊的另一主要原因,包裝后的袋裝小蘇打一般都是碼垛存放,垛內的小蘇打熱量散得很慢,如果包裝溫度較高則易產生緩慢分解,分解產生的水分子會殘留在小蘇打結晶顆粒之間,在擠壓力的作用下導致產品結塊。根據(jù)經驗,位于垛位上面的一包因不受擠壓而不結塊,位于最下面一包因散熱較快也基本不結塊。碼垛的小蘇打在存放1天之后開始結塊,時間越長結塊越嚴重。比較好的辦法是在夏季設立周轉貨位,包裝好的小蘇打臨時存放在周轉區(qū),必要時可將每排貨位間留出10 cm左右的縫隙,便于通風降溫,第二天在小蘇打未結塊之前倒垛存放至正式貨位。由于倒垛過程中要進行搬移裝卸,小蘇打結晶顆粒間水分子的凝結力被破壞,而且由于小蘇打的溫度已經下降,不會產生再次分解,所以重新碼垛后基本不會二次結塊,防結塊非常有效。當然,這種辦法在氣溫較低的季節(jié)可根據(jù)實際情況不必采用,以減少不必要的勞務支出。

綜上所述,可以通過以下技術措施解決小蘇打產品結塊問題:①盡量提高小蘇打的結晶質量,降低干燥后的小蘇打溫度;②增加適宜的、能力充足的降溫冷卻裝置,降低小蘇打的包裝溫度;③必要時對成品小蘇打在結塊前實行倒垛處理。

TQ 114.1

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1005-8370(2010)04-19-03

2010-05-25

范海榮(1973—),1995年畢業(yè)于青島化工學院化工專業(yè),大學本科、工程師。青島堿業(yè)股份有限公司小蘇打車間,主要從事工藝管理工作。