王剛，徐峰，吳建勝

（杭州龍山化工有限公司，杭州 蕭山 311228）

碳酸鈉（Na2CO3）的用途很廣，一般都是利用它的堿性。它可用于制造玻璃，如平板玻璃、瓶玻璃、光學玻璃和高級器皿；也可利用脂肪酸與碳酸鈉的反應制肥皂；還可用于硬水的軟化、石油和油類的精制、冶金工業(yè)中脫除硫和磷、選礦、以及銅、鉛、鎳、錫、鈾、鋁等金屬的制備、化學工業(yè)中制取鈉鹽、金屬碳酸鹽、漂白劑、填料、洗滌劑、催化劑及染料等、陶瓷工業(yè)中制取耐火材料和釉?？傊?，它是一種重要的大噸位的化工原料。

碳酸鈉按物理性質分為重質碳酸鈉和輕質碳酸鈉兩種。重質碳酸鈉由于顆粒大、表觀密度高、雜質含量低、不易結塊、飛揚損失少、便于儲運等優(yōu)點，越來越受到用戶的喜愛。粒度是重質碳酸鈉的一個重要指標。杭州龍山化工有限公司（以下簡稱本公司）生產的重質碳酸鈉由于粒度不穩(wěn)定，影響了企業(yè)的產品質量，也影響了企業(yè)的經濟效益。

重質碳酸鈉采用的是國家標準 GB210.1-2004，質量要求如表1所示。

表1 重質碳酸鈉質量指標（GB210.1-2004）

1 生產原理

目前的重質碳酸鈉均是以輕質碳酸鈉為原料生產的，按加水量的多少分為液相水合法和固相水合法兩種生產方式。本公司采用的是固相水合法。

固相水合法是將輕質碳酸鈉，在水合機內與化合水進行化合反應生成一水堿結晶，反應如下：

生成的Na2CO3·H2O晶體（又名一水堿，下同）進入煅燒爐脫水干燥，將其水份去掉而制得重質碳酸鈉，反應如下：

在這個過程中，碳酸鈉的化學性質沒有改變，只是其物理狀態(tài)從輕質的粉狀變?yōu)橹刭|的粒狀，產品的堆積密度得以提高。

2 原生產流程

原生廠流程如圖1所示。

輕灰煅燒爐出來的熱輕灰，定量進入水合機進堿螺旋輸送機，在水合機內與定量的化合水充分化合后生成一水堿。從水合機出來的一水堿進入煅燒爐爐頭。在煅燒爐內，一水堿受到來自蒸汽管傳遞的熱量進行干燥，去掉水份后生成重質碳酸鈉，重質碳酸鈉返回爐頭取出后降溫，通過堿篩進入重質碳酸鈉倉可以包裝。

煅燒爐爐頭出來的帶堿塵的爐氣進入旋風分離器分離堿塵，堿塵落入分離器底部由絞刀返回爐頭。分離堿塵后的爐氣與水合機出氣箱引出的氣體匯合后進入爐氣洗滌塔，凈化后的氣體經引風機排空。

從外管網送來的中壓蒸汽，由煅燒爐爐尾汽室進內爐內，通過爐內加熱管與一水堿間接換熱，凝水自流入凝水缸，凝水缸與閃發(fā)器相連，可以閃發(fā)二次蒸汽并入低壓蒸汽網，低壓凝水送入低壓凝水管網。

圖1 改造前的生產工藝流程圖

重質碳酸鈉粒度控制一直是生產的難題，以2013年7月30日到8月4日共計6天的重質碳酸鈉產品的日平均粒度為例，如表2所示。

表2 改造前重質碳酸鈉日平均粒度（2013年）

因質量問題，2013年上半年的重質碳酸鈉銷量欠佳，經常是開開停停，這樣不僅造成了設備的閑置，資源浪費，同時設備閑置時又生成鐵銹，影響產品質量，形成了一種惡性循環(huán)。

3 技術改造

3.1 原因分析

固相水合法中重質碳酸鈉的粒度形成，主要和水堿比、攪拌均勻度、反應溫度、反應時間、鹽分含量等都有關系。因此，要生產出優(yōu)質的重質碳酸鈉，必須從以上因素中找出解決方法。

3.2 調整工藝參數(shù)

首先，調整水堿比。水堿比是指進水合機的化合水與輕質碳酸鈉的比例。適宜的水堿比，對一水堿的生成有最直接的關系，其好壞直接影響到產品的產量和質量。我們在進輕質碳酸鈉一定量的情況下，對進水量做出變化，按不同的水堿比，對一水堿的成色進行對比。反應好的一水堿，色澤微發(fā)灰，顆粒均勻；而反應不好的一水堿，灰白相間，顆粒不勻稱且有粉狀物。最后，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有裝置下，最佳水堿比為1：3左右。

其次，調整反應溫度。由于輕質碳酸鈉溫度較高（160℃ ～170℃），加上反應生產一水堿也要放熱，故部分水會蒸發(fā)走。所以這個水堿比不能單純地從數(shù)據(jù)上看數(shù)字，還要分析生產實際情況?？刂品磻傻囊凰畨A溫度在90℃左右，既滿足了反應的要求，也抑制了水的蒸發(fā)，保證了水堿比不會出現(xiàn)大的波動。這樣，可以生成出較好的重質碳酸鈉。

3.3 調整工藝流程

一水堿比和反應溫度確定后，接著對鹽分進行調控。重質碳酸鈉的鹽分都是輕質碳酸鈉和化合水帶來的，化合水是二次脫鹽水在循環(huán)洗滌堿塵后送來的。在分析洗滌塔的洗滌水時，發(fā)現(xiàn)水中的鹽分較高，而洗滌水補充水采用的是二次脫鹽水，理論上水中的鹽分很低。洗滌水除了接觸到堿塵外，沒有別的物質與其接觸，故又對分離器中的堿塵進行分析，發(fā)現(xiàn)堿塵鹽分較高。經分析可能是鹽分顆粒較小，隨爐氣帶出較多，而帶出的鹽分又隨堿塵返回爐內。將改造前輕、重質碳酸鈉的日平均鹽分對比，如表3所示。

表3 改造前輕、重質碳酸鈉日平均鹽分對比（2013年）

從表3看出，重質碳酸鈉的鹽分均較輕質碳酸鈉的鹽分高。在無法對輕質碳酸鈉中的鹽分進行脫除的情況下，減少化合水和堿塵帶入的鹽分就很有必要。

針對此情況，我們將堿塵絞刀取消，改設一個堿塵料倉。分離下來的堿塵落入堿塵料倉，可以包裝送別處使用。

調整后的生產工藝如圖2所示。

圖2 改造后的生產工藝流程圖

改造后輕、重質碳酸鈉鹽分，選取最近6天的日平均鹽分對比，如表4所示。

表4 改造后輕、重質碳酸鈉日平均鹽分對比（2013年）

從表4中可以發(fā)現(xiàn)，改造后的鹽分，重質碳酸鈉明顯比輕質碳酸鈉低。前后一對比，重質碳酸鈉的鹽分有了明顯下降。

4 改造的效果

同樣選取改造前2013年7月30日到8月4日共計6天的日平均粒度數(shù)據(jù)，同經過改造后的11月21日到11月26日6天數(shù)據(jù)作比較，如表5所示。

表5 改造前后重質碳酸鈉日平均粒度對比

從表5可以看出，改造后粒度較改造前提升了10個百分點以上。雖然數(shù)據(jù)只選取了連續(xù)生產的6天，但是改造是于8月下旬完成的，目前經過3個月的生產，重質碳酸鈉生產穩(wěn)定，平均粒度在180μm篩余物都在80%左右，質量得以顯著提高。

重質碳酸鈉粒度改造，并沒有投入大量資金，只是優(yōu)化了水堿比，增設了一個堿塵倉，費用低，但成果很明顯，產品質量得到了提升。