馬 勇，張志平，郝劍波，徐 敏

（中鹽金壇鹽化責(zé)任有限公司，江蘇 金壇 213200）

石灰煙道氣法苛化反應(yīng)周期研究

馬 勇，張志平，郝劍波，徐 敏

（中鹽金壇鹽化責(zé)任有限公司，江蘇 金壇 213200）

對(duì)鹵水凈化石灰煙道氣法的苛化反應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，收集大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，篩選出連續(xù)的一組反應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從中探索合理的苛化反應(yīng)周期，為調(diào)整鹵水凈化生產(chǎn)周期提供科學(xué)的理論依據(jù)。試驗(yàn)表明石灰煙道氣法苛化反應(yīng)時(shí)間可由原先的6h縮短至4h。

石灰煙道氣法；苛化反應(yīng)；Ca2+；P值；OH-

1 研究背景

石灰煙道氣法作為鹽化工鹵水凈化的一種工藝，也是目前發(fā)展較快的一種節(jié)能降耗的反應(yīng)工藝，其核心為氫氧化鈣與硫酸鈉進(jìn)行的苛化反應(yīng)。苛化反應(yīng)效果越好，后續(xù)的碳化反應(yīng)所吸收的溫室氣體CO2就越多，反應(yīng)自身生成的碳酸鈉就越多，需要投加的純堿量就越少，就越能節(jié)本降耗。

石灰煙道氣法工藝相較于兩堿法工藝，優(yōu)缺點(diǎn)明顯：優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能環(huán)保，符合目前大環(huán)境要求，并可以節(jié)本降耗，符合企業(yè)節(jié)約成本的宗旨。缺點(diǎn)是反應(yīng)周期長(zhǎng)（反應(yīng)周期約22h），遠(yuǎn)超兩堿法（反應(yīng)周期約8-9h）。反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，意味著裝置效率低，能耗高，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，增加了企業(yè)的運(yùn)行成本壓力。同時(shí)在制鹽工段生產(chǎn)需求旺盛的情況下，鹵水凈化要保質(zhì)保量提供鹵水也帶來困難。在此背景下，針對(duì)該工藝的特點(diǎn)，著重研究苛化反應(yīng)規(guī)律，研究如何縮短該反應(yīng)的周期，從而提高生產(chǎn)效率。

2 實(shí)驗(yàn)原理

苛化反應(yīng)的反應(yīng)方程式為：Ca（OH）2+Na2SO4?CaSO4（微溶）+2NaOH

其為可逆反應(yīng)，生成的NaOH可吸收煙道氣，進(jìn)行碳化反應(yīng)，以達(dá)到去除溶液中鈣的目的，即：

所以苛化反應(yīng)速度會(huì)隨著時(shí)間、各離子濃度的變化而變化。Ca2+、SO4

2-的提高有利于苛化反應(yīng)進(jìn)行，而產(chǎn)物OH-的增加會(huì)阻止苛化反應(yīng)的進(jìn)行。因此，隨著時(shí)間和鹵水中各離子濃度的變化，苛化反應(yīng)也會(huì)呈規(guī)律性變換。本文著重對(duì)Ca2+、OH-的濃度，即P值的變化進(jìn)行研究，來推斷苛化反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)程，研究生產(chǎn)周期的變化，從而指導(dǎo)生產(chǎn)。

3 實(shí)驗(yàn)過程

向一級(jí)反應(yīng)罐進(jìn)原鹵，當(dāng)液位達(dá)到80%左右時(shí)，啟動(dòng)運(yùn)行反應(yīng)攪拌。當(dāng)液位達(dá)90%時(shí)停止原鹵進(jìn)料，15min后取樣，記錄液位，隨著反應(yīng)的推移對(duì)樣品中的Ca2+、P值進(jìn)行測(cè)試。從石灰投料結(jié)束開始計(jì)時(shí)，每小時(shí)取樣一次，測(cè)定Ca2+、P值的變化情況，總測(cè)定時(shí)間按標(biāo)準(zhǔn)工藝要求6h為基準(zhǔn)。

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

因試驗(yàn)數(shù)據(jù)量大，我們從中選取了連續(xù)五個(gè)批次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將其繪制成下表1所示：

表1 各批次生產(chǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

5 結(jié)果與討論

（1）Ca2+濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化：

由上表1數(shù)據(jù)對(duì)鈣離子濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化作圖，如下圖1所示：

圖1 各批次鈣離子濃度隨苛化反應(yīng)時(shí)間變化圖

從圖1可以看出Ca2+隨苛化反應(yīng)的進(jìn)行不斷下降，從以上五條曲線可以看出：隨著苛化反應(yīng)的進(jìn)行，不斷生成溶度積極小的微溶物CaSO4，使得鈣離子不斷被消耗，因此其濃度不斷降低。

由上圖1還可以發(fā)現(xiàn)：苛化反應(yīng)進(jìn)行4h后，鈣離子濃度變化緩慢，若視反應(yīng)6h的鈣離子濃度為最終反應(yīng)濃度，那么由表1中數(shù)值可以發(fā)現(xiàn)在苛化反應(yīng)4h時(shí)，整個(gè)反應(yīng)完成度已達(dá)99%以上。當(dāng)苛化反應(yīng)4-5h時(shí)，鈣離子濃度變化趨于直線，鈣離子濃度變化值趨于0。

（2）反應(yīng)P值隨時(shí)間變化：

P值即用一定摩爾濃度對(duì)反應(yīng)鹵水進(jìn)行滴定所消耗鹽酸的一個(gè)數(shù)值，也可以理解為是反應(yīng)鹵水中氫氧根離子濃度的一個(gè)參考值。滴定消耗的鹽酸體積越多則對(duì)應(yīng)的P值就越大，說明反應(yīng)鹵水中游離氫氧根離子濃度越高。

P值作為苛化反應(yīng)的一個(gè)重要參數(shù)，影響著整個(gè)石灰煙道氣法的效能。可以說P值的大小是決定石灰煙道氣法是否經(jīng)濟(jì)可行最為關(guān)鍵的因素。由表1數(shù)據(jù)對(duì)P值隨反應(yīng)時(shí)間變化作圖，如下圖2所示：

圖2 各批次反應(yīng)鹵水P值隨苛化反應(yīng)時(shí)間變化圖

從圖2可以看出P值隨苛化反應(yīng)的進(jìn)行不斷地增大，P值不斷增大的原因是：Ca（OH）2+Na2SO4?CaSO4（微溶）+2NaOH。產(chǎn)生微溶的硫酸鈣使得反應(yīng)不斷向右移動(dòng)，產(chǎn)生更多的OH-因此溶液的P值也在不斷提高。

觀察圖2可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)苛化時(shí)間達(dá)4h后P值增長(zhǎng)幅度突然變小，由圖中曲線斜率突然變小可以看出。在接下來的2個(gè)小時(shí)，即反應(yīng)時(shí)間5h與反應(yīng)時(shí)間6h中，P值的變化有增大的也有減小的，但是幅度均很小，相比整個(gè)P值的變化曲線而言變化緩慢，也就是說，反應(yīng)4h之后P值趨于不變。若視反應(yīng)6h后的P值為最終P值，則由表1中數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)苛化反應(yīng)4h反應(yīng)完成度約為98.5%以上。

6 結(jié)論

雖然石灰煙道氣法的工藝操作指導(dǎo)書要求苛化反應(yīng)時(shí)間為6h，但經(jīng)過試驗(yàn)研究，結(jié)合圖1、圖2的分析可以發(fā)現(xiàn)：苛化反應(yīng)達(dá)4h即已基本完成反應(yīng)。 因此具體生產(chǎn)中苛化反應(yīng)的反應(yīng)周期可以縮短至4h。

現(xiàn)已將這一結(jié)論應(yīng)用于生產(chǎn)，在提高裝置生產(chǎn)效率、降本增效上都有顯著效果。

Study on Flue Gas Cycle Lime Causticizing Reaction Met?od

Ma Yong，Z?ang Z?iping，Hao Jianbo，Xu Min
（Jintan salinization in Limited Liability Company，Jintan 213200，C?ina）

Causticizing reaction of brine purification met?od of lime flue gas production test，collecting a large number of production data，selected a set of reaction continuous data analysis，explore t?e causticizing reaction cycle from reasonable，provide a scientific basis for t?e adjustment of t?e production cycle of brine purification. T?e test s?owed t?at t?e reaction time of causticizing lime flue gas can be s?ortened to 4? from t?e original 6?.

lime flue gas； causticizing reaction； Ca2+； P； OH-

馬勇（1981— ），男，江蘇海安人，漢族，本科，中級(jí)工程師，中鹽金壇公司鹽廠廠長(zhǎng)，生產(chǎn)部部長(zhǎng)，從事生產(chǎn)管理工作。

張志平（1980— ），男，江蘇金壇人，漢族，本科，中級(jí)工程師，中鹽金壇公司鹽廠副廠長(zhǎng)。