謝智勇，吳巖芳，王松曉，張福進(jìn)

(天津渤化永利化工股份有限公司研究所，天津 300452)

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科 學(xué) 試 驗(yàn)

高鹽重灰母液在聯(lián)堿系統(tǒng)中回用的探討

謝智勇，吳巖芳，王松曉，張福進(jìn)

(天津渤化永利化工股份有限公司研究所，天津 300452)

結(jié)合我公司重灰裝置外排高鹽重灰母液的實(shí)際情況，對(duì)其在聯(lián)堿系統(tǒng)中回用進(jìn)行了探討，分析了重灰母液回用到聯(lián)堿系統(tǒng)后對(duì)生產(chǎn)的影響。在理論分析基礎(chǔ)上結(jié)合我公司實(shí)際情況提出了相關(guān)建議。

聯(lián)堿；重質(zhì)純堿；高鹽母液；回用；理論分析

1 背 景

液相水合法重灰生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)母液中的氯化鈉含量達(dá)到80～90 g/L時(shí)，得到的產(chǎn)品鹽分含量較高，影響產(chǎn)品質(zhì)量。需排放部分母液，同時(shí)加入一定量的冷凝水和工業(yè)碳酸鈉，維持母液平衡，才能得到合格的重灰產(chǎn)品。經(jīng)計(jì)算，每生產(chǎn)一噸重灰需外排0.05 m3高鹽重灰母液，重灰日產(chǎn)量400～1 800 t計(jì)，每天外排母液量20～90 m3。高鹽重灰母液的排放不僅浪費(fèi)了原料，如處理不當(dāng)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。由于外排高鹽重灰母液中主要含有Na2CO3、NaCl等純堿生產(chǎn)的有效成分，且相比我公司聯(lián)堿工序循環(huán)母液量(約800 m3/h)較小，因此可以嘗試將其返回到聯(lián)合制堿工序進(jìn)行回用。本文結(jié)合我公司聯(lián)堿工藝實(shí)際情況，對(duì)高鹽重灰母液在系統(tǒng)中回用進(jìn)行了理論分析，提出了相關(guān)建議。

2 分析與探討

2.1 回用位置

高鹽重灰母液中主要含有Na2CO3、NaCl等成分(如表1所示)，回用到聯(lián)堿系統(tǒng)后可作為制堿原料，因此回用結(jié)合點(diǎn)應(yīng)選擇在制堿段前，初步考慮將高鹽重灰母液返回至母Ⅱ中。其中，聯(lián)堿母液循環(huán)量為800 m3/h，高鹽重灰母液返回量為5 m3/h。

表1 高鹽重灰母液成分表

高鹽重灰母液返回到母Ⅱ后，Na2CO3經(jīng)碳化后轉(zhuǎn)化為重堿產(chǎn)品得到回收，經(jīng)理論計(jì)算每小時(shí)可增加重堿2.36 t。但由表1可知，母液混合后，母Ⅱ中氯化鈉濃度減少了，因此需分析對(duì)氯化鈉利用率的影響。

2.2 氯化鈉利用率的影響分析

由圖1可以看出該體系共包含NaHCO3、NH4HCO3、NH4Cl 、NaCl四個(gè)結(jié)晶區(qū)，制堿過(guò)程需要根據(jù)NaHCO3結(jié)晶區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。

表2 35 ℃下體系溶解度數(shù)據(jù)

圖1 35℃時(shí)體系干鹽圖及水圖

2.2.1 未回用前鈉利用率計(jì)算

聯(lián)堿系統(tǒng)加鹽后，氯化鈉含量按照68 tt進(jìn)行計(jì)算(假定值)，則溶液中nNaCl為3.4 mol/L，即198.9 g/L。氨鹽比按照1∶1進(jìn)行計(jì)算，JNa+=JCl-=50 mol/100 mol干鹽。溶液密度按照1 170 g/L進(jìn)行計(jì)算，得出JH2O=573.9 mol/100 mol干鹽，由此可知起始點(diǎn)在圖1水圖中的坐標(biāo)為a＇(50，573.9)。由A＇(0,3964)及P1＇(85.6,605)得出直線A＇P1＇為L(zhǎng)1:y=-39.24x+3 964。結(jié)合起始點(diǎn)a＇(50，573.9)根據(jù)連線規(guī)則可計(jì)算出碳化后液相點(diǎn)水圖中坐標(biāo)b＇(78.1576,904.4)，由此計(jì)算出鈉利用率UNa為72.05%。因此重堿產(chǎn)量為3.4 mol/L×72.05%=2.4497 mol/L，即205.774 kg/m3，相當(dāng)于每小時(shí)產(chǎn)量為164.62 t。

2.2.2 重灰母液回用后鈉利用率計(jì)算

系統(tǒng)中加入重灰母液后(按照800 m3/h系統(tǒng)溶液加入5 m3/h重灰母液進(jìn)行計(jì)算)，溶液密度及鹽分含量及堿含量有所變化，此時(shí)溶液密度為1 170.676 g/L。如果不考慮重灰母液中碳酸鈉的影響，按照相同的方法計(jì)算出此時(shí)鈉利用率UNa為71.826%，碳酸氫鈉產(chǎn)量為163.45 t/h，此時(shí)重堿產(chǎn)量減少1.1728 t?？紤]重灰母液中的碳酸鈉時(shí)，碳酸氫鈉可增加產(chǎn)量2.36 t/h。因此綜合考慮后，重灰母液回用后重堿產(chǎn)量增加1.19 t/h。

3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

如果將高鹽重灰母液返回制堿系統(tǒng)，需要開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，考察高鹽重灰母液是否對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，重點(diǎn)需考察濁度變化及氨Ⅱ澄清桶中鈣鎂含量的變化。

3.1 濁度變化

按照系統(tǒng)中母液總量及重灰母液的排放量計(jì)算，取160 mL鹽析結(jié)晶器溢流液，加入1 mL重灰母液，攪拌均勻，使用濁度儀進(jìn)行檢測(cè)，比較加入重灰母液前和加入重灰母液之后的濁度。經(jīng)檢測(cè)，濁度情況如表3所示。

表3 濁度變化情況

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，很難看出明顯的沉淀現(xiàn)象，因此使用澄明度燈照射檢查溶液澄清度變化。加入重灰母液前后溢流液的澄清度變化不是特別明顯。

3.2 鈣鎂含量變化

取氨Ⅱ澄清桶出口液，分別測(cè)定加入高鹽重灰母液及未加高鹽重灰母液時(shí)溶液中的鈣鎂含量，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 鈣鎂含量變化情況

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，系統(tǒng)中加入高鹽重灰母液后，氨Ⅱ澄清桶出口液中鈣鎂含量有所降低，可能是由于高鹽重灰母液中的碳酸鈉和鈣鎂結(jié)合產(chǎn)生沉淀，使母液中的鈣鎂含量有所降低?？梢?jiàn)加入高鹽重灰母液不僅不會(huì)影響系統(tǒng)的正常生產(chǎn)，還可以在一定程度上減少系統(tǒng)中的鈣鎂雜質(zhì)。

4 結(jié)論與建議

通過(guò)理論分析，將高鹽重灰母液返回系統(tǒng)中，可以將高鹽重灰母液中含有Na2CO3、NaCl等純堿生產(chǎn)的有效成分，返回到聯(lián)合制堿工序，可以使生成的鈣鎂雜質(zhì)隨著農(nóng)銨產(chǎn)品除去，防止換熱器結(jié)垢，減少對(duì)系統(tǒng)的影響。同時(shí)可以解決重灰工序母液鹽含量平衡問(wèn)題，有效回收物料，增加經(jīng)濟(jì)效益。

TQ114.162

A

1005-8370(2016)06-11-03

2016-06-17

謝智勇(1985—)，2010年畢業(yè)于南京理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，碩士學(xué)位，現(xiàn)就職于天津渤化永利化工股份有限公司研究所，任工藝技術(shù)研發(fā)室主任。