莫旭功,楊銀新

(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司純堿廠, 青海格爾木 816000)

淺析電石渣在氨堿法純堿生產(chǎn)中的循環(huán)利用

莫旭功,楊銀新

(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司純堿廠, 青海格爾木 816000)

青海鹽湖鎂業(yè)有限公司充分利用本地資源，建成集生態(tài)、環(huán)保、節(jié)能、減排為一體的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，處于物料循環(huán)利用尾端的純堿廠，利用各分廠的產(chǎn)品及廢物變廢為寶生產(chǎn)純堿。介紹了在試生產(chǎn)階段整個(gè)物料循環(huán)未建起來的情況下，電石法PVC廠的電石渣在純堿廠的局部循環(huán)利用，改變了石灰窯以石灰定產(chǎn)的限制，即增加了純堿產(chǎn)量，又為后續(xù)整個(gè)物料的循環(huán)利用奠定的一定的基礎(chǔ)。

純堿生產(chǎn)；電石渣；石灰窯；產(chǎn)量；循環(huán)利用

1 背景簡(jiǎn)介

青海鹽湖鎂業(yè)有限公司充分利用本地資源氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀等，建成集生態(tài)、環(huán)保、節(jié)能、減排為一體的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，純堿項(xiàng)目是金屬鎂一體化項(xiàng)目循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈之一，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為100萬t/a純堿，采用氨堿法生產(chǎn)。其余項(xiàng)目分別為：10萬t/a金屬鎂、100萬t/a煤制甲醇、100萬t/a DMTO烯烴分離、16萬t/a聚丙烯、50萬t/a電石法PVC、30萬t/a乙烯法PVC、30萬t/a鉀堿、400萬t/a選煤、240萬t/a焦炭、80萬t/a電石、配套320 MW的供熱中心及公輔工程。各項(xiàng)目建成后改名為各分廠。純堿分廠各物料的使用處在物料循環(huán)的尾端，其中焦炭和液氨由焦化廠提供，純堿廠內(nèi)自建兩座石灰窯，其余二氧化碳和生石灰大部分由電石廠提供，電石廠為五座氣燒石灰窯，生產(chǎn)電石使用生石灰，窯氣供給純堿廠，因窯氣濃度僅22%～28%，故使用甲醇廠高濃度CO2氣(≥97%)作為補(bǔ)充參混使用，電石法PVC廠的電石渣(含氫氧化鈣25%左右)作為純堿分廠蒸氨使用，各等級(jí)蒸汽及公用物料由動(dòng)力廠及綜合廠提供，蒸氨廢液排放至10 km外的鹽田渣場(chǎng)。

2 純堿廠生產(chǎn)現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

2.1 制約純堿生產(chǎn)的因素

純堿分廠自2014年9月開車成功后在內(nèi)部?jī)勺腋G的支撐下連續(xù)生產(chǎn)，截止目前，因建設(shè)的不同時(shí)等諸多因素的制約，如電石廠五座氣燒石灰窯還未進(jìn)入試生產(chǎn)階段，甲醇廠間斷性試車，產(chǎn)生的變換廢氣因其中一氧化碳含量不穩(wěn)定，還未能供給純堿廠，僅焦炭及液氨由焦化廠提供，電石法PVC目前生產(chǎn)負(fù)荷約30%，供給純堿電石渣。因此純堿產(chǎn)能依然受兩座石灰窯產(chǎn)能的制約。提高純堿產(chǎn)量依然要從石灰窯著手。

2.2 純堿廠石灰窯技術(shù)性能

石灰窯形式 混燒式機(jī)械立窯

石灰窯內(nèi)徑 φ5300

石灰窯有效高度 24 500 mm

石灰窯有效容積 540 m3

石灰石粒度 50～120 mm

焦炭粒度 25～50 mm

煅燒溫度 1 100～1 250 ℃

停留時(shí)間 22～24 h

石灰產(chǎn)量 ～432 t/d(18 t/h)

最大石灰產(chǎn)量 460 t/d

表1 石灰窯產(chǎn)氣量及產(chǎn)灰量與純堿產(chǎn)能參數(shù)表

由表1可知：僅兩座石灰窯而言，純堿產(chǎn)量由石灰的產(chǎn)量決定，僅僅能達(dá)到設(shè)計(jì)全負(fù)荷的30.88%。相當(dāng)于有部分窯氣需浪費(fèi)，而如果供給電石渣，可補(bǔ)足不夠的石灰量，從而純堿產(chǎn)量可轉(zhuǎn)變?yōu)橛筛G氣的量決定。從而可以達(dá)到設(shè)計(jì)全負(fù)荷的43.65%。

2.3 純堿分廠生產(chǎn)現(xiàn)狀

電石渣由電石法PVC輸送至純堿后分兩路，一路進(jìn)入化灰機(jī)，另一路排放至蒸氨廢液總管，純堿消耗不了及電石渣固含量波動(dòng)較大時(shí)排入該管線。經(jīng)過一段時(shí)間的生產(chǎn)磨合后，電石法PVC分廠可以將電石渣的固含量即Ca(OH)2穩(wěn)定在20%左右并且穩(wěn)定的供給純堿廠。下面以2017年3月份下半月的生產(chǎn)數(shù)據(jù)(見表2)為依據(jù)進(jìn)行分析。

表2 2017年3月下半月純堿產(chǎn)量及部分原料消耗分析數(shù)據(jù)表

備注：以上分析數(shù)據(jù)為日平均。

根據(jù)供貨分析單，外供石灰石碳酸鈣含量為平均97%，碳酸鎂含量平均為0.3%，鹽酸不溶物含量平均為0.8%。

焦化廠所供焦炭分析結(jié)果為(均為日平均值)：固定碳：84.2%，揮發(fā)分：1.2%，灰分：13.2% ，水分：1.4%。

2.4 根據(jù)目前生產(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行物料平衡的簡(jiǎn)略計(jì)算[1]

以日消耗石灰石及焦炭量為基準(zhǔn)，未燃燒的焦炭量及燃燒生成的一氧化碳忽略不計(jì)。

生成的總的CO2量=569.36+334.67=904.03 t/d=460 234 Nm3/d

粗石灰生成量=石灰石量-碳酸鹽分解生成的CO2量+焦炭灰分=1 438-569.36+108.4×13.2%=882.95 t/d

2.5 與純堿產(chǎn)量有關(guān)的討論

1)按照設(shè)計(jì)每噸純堿約消耗粗生石灰0.93 t，則882.95 t生石灰可生產(chǎn)純堿949.4 t，由表2可知，平均每天生產(chǎn)純堿1 278 t，則由電石法PVC廠提供的電石廢渣目前可使純堿每天平均增產(chǎn)328.6 t,消耗粗生石灰(CaO≥88%)為294.1 t。

2)電石法PVC廠目前生產(chǎn)負(fù)荷30%，即產(chǎn)PVC樹脂約450 t/d。目前所使用電石發(fā)氣量≥285 L/kg，故生產(chǎn)一噸PVC樹脂約產(chǎn)干基電石渣1.8 t[2]，則日產(chǎn)干基電石渣810 t，換算為生石灰(CaO≥88%)為810×56/74÷88%=696 t，而純堿消耗294.1 t/d，利用率為42%，可見目前電石廢渣富余，有一部分需外排。

3)按照理論每噸純堿需CO2氣210 Nm3，實(shí)際上每制造一噸商品純堿需補(bǔ)充CO2氣300～350 Nm3，實(shí)際補(bǔ)充氣量因操作管理水平、CO2氣濃度、生產(chǎn)流程與生產(chǎn)規(guī)模大小而異[1]，在此假設(shè)按照每噸純堿需CO2氣350 Nm3計(jì)算，則日產(chǎn)460 234 Nm3CO2氣可生產(chǎn)純堿1 315 t/d，與實(shí)際平均日產(chǎn)純堿1 278 t對(duì)比可知，因電石渣目前充足，如利用好二氧化碳，還可提高純堿日產(chǎn)量。

3 幾點(diǎn)建議

1)因電石渣的富余，純堿廠可以適當(dāng)調(diào)整蒸氨廢液中過剩灰的指標(biāo)，從而可以一定程度上降低氨耗。

2)由表2可以看出，CO及O2氣濃度偏高，CO2氣濃度偏低，由此可知石灰窯窯況并未達(dá)到最佳，純堿產(chǎn)量日產(chǎn)最高達(dá)到過1 365 t，說明后續(xù)工序?qū)O2的利用率不穩(wěn)定，如調(diào)整好石灰窯的窯況，并穩(wěn)定后續(xù)工序?qū)O2的利用率，將可以達(dá)到甚至超過以CO2氣量定產(chǎn)的設(shè)計(jì)產(chǎn)量。

4 結(jié) 論

金屬鎂一體化項(xiàng)目在整個(gè)生產(chǎn)物料循環(huán)未起來的情況下，電石法PVC廠電石渣的循環(huán)利用，即可以使純堿廠在兩座石灰窯的情況下，一定程度上提高純堿產(chǎn)量，又可以為以后的整個(gè)物料循環(huán)利用打下一定的基礎(chǔ)。

電石法PVC廠電石渣的利用，可以打破石灰窯限制純堿產(chǎn)量的瓶頸，由石灰量定產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橛蒀O2氣量來定產(chǎn)，理論上可提高12.77%的純堿產(chǎn)能。

[1] 王楚. 純堿生產(chǎn)工藝與設(shè)備計(jì)算[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1995

[2] 顏才南. 聚氯乙烯生產(chǎn)與操作[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004

X781.2

B

1005-8370(2017)04-28-03

2017-04-11

莫旭功(1987—)，男， 2010年7月畢業(yè)于青海大學(xué)，化學(xué)工程與工藝專業(yè)，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，助理工程師，現(xiàn)任青海鹽湖鎂業(yè)有限公司生產(chǎn)總調(diào)調(diào)度員。