馮 偉，董大庭

［1.陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，陜西西安 710075；2.哈密紅山化工有限責(zé)任公司］

工業(yè)技術(shù)

硫化鈉生產(chǎn)工藝節(jié)能技術(shù)改造

馮 偉1，董大庭2

［1.陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，陜西西安 710075；2.哈密紅山化工有限責(zé)任公司］

煤還原芒硝法生產(chǎn)硫化鈉生產(chǎn)工藝存在高污染、高能耗問題。針對(duì)煤還原芒硝法生產(chǎn)硫化鈉工藝存在的問題提出技術(shù)改造措施，主要從煅燒爐尾氣余熱階梯利用、節(jié)約用電、煙道氣除塵脫硫、煤高效燃燒等方面對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造。結(jié)果表明，改造后工藝與原工藝相比，原煤節(jié)省了44%，每噸產(chǎn)品成本節(jié)約了200元，年產(chǎn)2萬(wàn)t硫化鈉生產(chǎn)系統(tǒng)年節(jié)約成本可達(dá)400萬(wàn)元；同時(shí)，粉塵和二氧化硫排放符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了減員增效、節(jié)能減排的目的。

硫化鈉；芒硝；技術(shù)改造

硫化鈉工業(yè)生產(chǎn)方法包括碳還原法、硫化氫法、硫化鋇法、氣體還原法。其中，碳還原法即煤還原芒硝法以成本低、工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、技術(shù)成熟等特點(diǎn)應(yīng)用較為普遍，其產(chǎn)品產(chǎn)量占全國(guó)硫化鈉總產(chǎn)量的90%以上，而高能耗、高污染一直是該方法存在的嚴(yán)重問題。筆者針對(duì)煤還原芒硝法生產(chǎn)硫化鈉存在的高能耗、高污染問題提出技術(shù)改造措施，使其在節(jié)能降耗、改善生產(chǎn)環(huán)境方面得到較大突破。

1 改造前工藝流程

圖1為改造前煤還原芒硝法生產(chǎn)硫化鈉工藝流程示意圖。存在的問題：1）煅燒爐尾氣攜帶大量熱能（約700℃）無(wú)法回收利用以及粉塵和SO2等有害氣體大量排空導(dǎo)致熱能浪費(fèi)和大氣污染；2）煅燒的粗堿經(jīng)熱溶塔化坯，高溫料坯（約700℃）遇水產(chǎn)生大量氣體（H2S、水蒸氣、堿霧），使塔內(nèi)氣壓迅速增高甚至爆炸，極大地影響了熱溶設(shè)備的使用壽命，也造成不少不安全因素；3）硫化鈉溶解度隨溫度升高而增加（見表1）且易結(jié)晶（﹤48℃時(shí)可結(jié)晶出Na2S·9H2O晶體，﹥48℃時(shí)可結(jié)晶出Na2S·6H2O晶體），堿水溫度不夠高導(dǎo)致堿水澄清速度慢，堿泥洗滌渣中攜帶硫化堿含量高、浪費(fèi)大；4）攜帶大量堿水的泥渣無(wú)組織排放；5）蒸發(fā)工序采用敞口大鍋，在常壓下需將堿水加熱到180℃左右才能生產(chǎn)出60%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的硫化鈉，能耗大，生產(chǎn)環(huán)境差，產(chǎn)品品質(zhì)低。

表1 硫化鈉在水中的溶解度

2 改造后工藝流程（見圖2）

1）熱能階梯利用［1］。在煅燒爐尾部增設(shè)3.5 t/h余熱鍋爐，余熱鍋爐吸收高溫?zé)煔猓?00～1 000℃）的熱量產(chǎn)生蒸汽用于蒸發(fā)工序，煙氣經(jīng)余熱鍋爐吸收熱量后其溫度可降低至200～300℃。在余熱鍋爐后增設(shè)煙道式換熱器，煙氣溫度進(jìn)一步降低至100～200℃，然后對(duì)煙氣進(jìn)行除塵、脫硫，達(dá)標(biāo)排放。余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用作蒸發(fā)器的熱源，從蒸發(fā)器出來(lái)的低溫?zé)崮堋羝袄淠ā?5℃），一部分給沉降工序的盤管加熱，以提高堿水溫度，提高澄清效率；另一部分作為車間供暖的熱源。循環(huán)回來(lái)的水再次進(jìn)入軟水箱供給余熱鍋爐。經(jīng)換熱器出來(lái)的熱水或稀堿液可供熱溶和帶式過(guò)濾機(jī)用。余熱階梯利用工藝流程示意圖見圖3。余熱的綜合利用，可滿足后續(xù)工段所有熱能的需求。

2）煙氣除塵脫硫。經(jīng)煙道式換熱器降溫后的煙氣（100～200℃），利用脈沖袋式除塵器除塵，其效率可達(dá)96%以上。除塵后的煙氣再經(jīng)單塔直排式脫硫塔吸收其中的SO2后，其粉塵和SO2含量達(dá)到GB 9078—1996《工業(yè)窯爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、非金屬焙（煅）燒窯、耐火材料窯類二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（SO2質(zhì)量濃度≤850 mg/Nm3；粉塵質(zhì)量濃度≤200 mg/Nm3）即可排空。熱溶部分排放的堿霧可經(jīng)引風(fēng)機(jī)送至噴淋塔，讓熱水吸收后再回收利用。

3）蒸發(fā)系統(tǒng)改造［2］。以余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽作為熱源，采用單效強(qiáng)制循環(huán)列管蒸發(fā)器，在真空（-0.06～-0.07 MPa）下蒸發(fā)濃縮堿液，在125～135℃即可得到60%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的成品堿。與傳統(tǒng)敞口大鍋相比，采用單效強(qiáng)制循環(huán)列管蒸發(fā)器，產(chǎn)品產(chǎn)量從0.5 t/h提升至2.5 t/h，而且具有溫度低、產(chǎn)能大、操作簡(jiǎn)便、能耗小、產(chǎn)品品質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)。

4）燃燒技術(shù)改造。煅燒爐的傳統(tǒng)加熱方式是以甩錘式破碎機(jī)生產(chǎn)煤粉，用高壓風(fēng)機(jī)送至燃燒室引燃供熱。由于煤粉粗（150～250 μm），燃燒室底火不穩(wěn)定（人工加火），供熱不均，煤粉燃燒不充分，導(dǎo)致煙塵大，升溫慢，黑灰品質(zhì)差。筆者采用擺式磨粉機(jī)將煤粉研磨至75～100 μm，用多風(fēng)道旋風(fēng)煤粉燃燒器代替原有燃燒室，即可節(jié)省加火煤約2.5 t/（d·臺(tái)），無(wú)需人工操作。由于煅燒爐供熱穩(wěn)定，產(chǎn)能和燒成率也得到了提升，成品率增加10%左右。如需進(jìn)一步節(jié)能，可增加富氧燃燒裝置，使煤粉熱能利用率進(jìn)一步提高。

5）節(jié)電技術(shù)。各工序使用的三相異步交流用電設(shè)施如電動(dòng)機(jī)、變壓器等都屬于感性負(fù)荷，在運(yùn)行中需消耗一定的無(wú)功功率，在電網(wǎng)中安裝串聯(lián)或并聯(lián)電容器等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，可以降低感性負(fù)荷所消耗的無(wú)功功率，減少電能的消耗，從而達(dá)到節(jié)電的目的。另外，泵、風(fēng)機(jī)等輸送設(shè)備，設(shè)計(jì)時(shí)因考慮管網(wǎng)阻力都給予一定的裕度，在泵或風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)要用節(jié)流調(diào)節(jié)法靠調(diào)節(jié)閥門、風(fēng)門或風(fēng)道檔板等滿足生產(chǎn)需求，不節(jié)能反而增加了系統(tǒng)阻力和電機(jī)負(fù)荷，如果利用變頻設(shè)備進(jìn)行調(diào)速控制，即可減少啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)節(jié)電效率也相當(dāng)可觀。例如90 kW的泵，當(dāng)頻率降到 40 Hz時(shí)，實(shí)際功耗為 90×﹙40/50﹚3＝46.08 kW，能耗減少了48.8%。

3 改造前后能耗對(duì)比

表2為煤還原芒硝法生產(chǎn)硫化鈉技改前后能耗對(duì)比（以1 t產(chǎn)品計(jì)）。

表2 煤還原芒硝法生產(chǎn)硫化鈉技改前后能耗對(duì)比

4 結(jié)論

針對(duì)傳統(tǒng)的煤還原芒硝法生產(chǎn)硫化鈉工藝存在的高能耗、高污染問題，以能源的綜合利用為主，結(jié)合余熱階梯利用、煙塵的除塵脫硫以及蒸發(fā)工序的改造等，對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行了技術(shù)改造。結(jié)果表明，新工藝與原工藝相比，可使原煤節(jié)省44%，若煤以200元/t計(jì)、芒硝以 100 元/t計(jì)、電以 0.5 元/（kW·h）計(jì)，單位產(chǎn)品可節(jié)約成本200元，年產(chǎn)2萬(wàn)t硫化堿生產(chǎn)系統(tǒng)年節(jié)約成本可達(dá)400萬(wàn)元；同時(shí)，在降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善生產(chǎn)環(huán)境方面也取得了良好成效。

［1］丁麗.淺談硫化堿生產(chǎn)中的節(jié)能減排措施［J］.新疆化工，2008（2）：33-36.

［2］尚方毓.硫化鈉蒸發(fā)濃縮工藝的現(xiàn)狀與展望［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2006，38（7）：3-5.

Technical energy saving reconstruction of sodium sulphide production process

Feng Wei1，Dong Dating2
［1.Shaanxi Y anchang Petroleum（Group） Co.，Ltd.，Xi'an 710075，China；2.Xinjiang Hami Hongshan Chemical Co.，Ltd.］

The production of sodium sulphide by Glauber coal-reduction process has been considered as the high pollution and high energy consumption process.In allusion to the problems of Glauber-coal reduction process，some technical reconstruction measurements，including ladder use of calcining furnace exhaust heat，conservation of electricity，dust-removal and desulfurization of flue gas，and high-efficient coal combustion etc.，were put forward.Results showed comparing to the original process，the improved process made the coal save by 44%and product cost save by RMB 200 Yuan per ton.A sodium sulphide production system with annual output of 20 000 t could save up to RMB 4 million Yuan per year.At the same time,the dust and SO2emissions accorded with the national discharge standard.Therefore，it realized the purpose of‘improve efficiency by downsizing staff’，and ‘energy saving and emission reduction’.

sodium sulphide；glauber；technical reconstruction

TQ127.12

A

1006-4990（2012）09-0032-02

2012-03-15

馮偉（1985— ），男，本科，助理工程師，從事硫化鈉生產(chǎn)工藝研發(fā)、技術(shù)管理等。

聯(lián)系方式：liunian_bingyu@163.com