王鑫

摘 要：液相水合器作為液相水合法制低鹽重質(zhì)純堿的核心設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性是控制產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)之一。通過對設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)，提高設(shè)備運(yùn)行效率，緩解設(shè)備內(nèi)部結(jié)疤現(xiàn)象，提高產(chǎn)品產(chǎn)量、品質(zhì)，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：結(jié)疤；液相水合法；優(yōu)化改進(jìn)；液相水合器

1 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和各工業(yè)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，對基本化工原料——純堿的品質(zhì)及產(chǎn)量要求也隨之提高。低鹽重質(zhì)純堿具有以下特點(diǎn)：（1）鹽分低；（2）堆積密度大；（3）更環(huán)保。由于其形狀為顆粒狀，便于運(yùn)輸、存儲和使用，適合于工業(yè)自動化操作。較之輕質(zhì)純堿，可節(jié)省大量的包裝材料和費(fèi)用。所以，提高低鹽重質(zhì)純堿的品質(zhì)，增加生產(chǎn)能力是純堿行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

我國天然堿資源稀少，且生產(chǎn)成本較高，為降低生產(chǎn)成本，提高堿產(chǎn)量，經(jīng)不斷的探索和研究，較之前的生產(chǎn)工藝有了長足的進(jìn)步。目前，國內(nèi)低鹽重質(zhì)純堿的生產(chǎn)方法主要有固相水合法、液相水合法和擠壓法，但就經(jīng)濟(jì)性以及市場需求量而言，固、液水合法生產(chǎn)的低鹽重質(zhì)純堿遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于擠壓法。本文通過液相水合法生產(chǎn)低鹽重質(zhì)純堿，著重介紹其核心設(shè)備——液相水合器的改進(jìn)及優(yōu)化，緩解設(shè)備內(nèi)部的結(jié)疤現(xiàn)象，提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性及生產(chǎn)能力，為提高低鹽重質(zhì)純堿的品質(zhì)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2 液相水合法重生產(chǎn)低鹽重質(zhì)純堿概述

2.1 流程簡述

液相水合法制重質(zhì)純堿以輕質(zhì)純堿為原料，在一定的溫度條件下，在水合器內(nèi)與母液發(fā)生水合反應(yīng)，生成一水堿結(jié)晶（一水碳酸鈉），然后一水堿晶漿進(jìn)入稠厚器稠厚，再進(jìn)入分離機(jī)固液分離，得到合格的一水堿，最后進(jìn)入流化床干燥、冷卻得到重質(zhì)純堿。

2.2 液相水合法的特點(diǎn)

液相水合法制重質(zhì)純堿是將輕質(zhì)純堿加入懸浮晶漿，在設(shè)備內(nèi)進(jìn)行水合反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)是將輕質(zhì)純堿溶解于母液中進(jìn)行再結(jié)晶，使分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而增大了密度并降低了氯化鈉含量；而固相水合法是將輕質(zhì)純堿和水在回轉(zhuǎn)水合機(jī)內(nèi)進(jìn)行水合反應(yīng)，其反應(yīng)是固相中完成的，它不能改變原料的化學(xué)成分，致使產(chǎn)品中氯化鈉的含量不能得到明顯改善，所以較之固相水合法，液相水合法制出的低鹽重質(zhì)純堿更符合各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品的生產(chǎn)制造要求。正是由于液相水合法具有以上獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而受到更多的關(guān)注，液相水合法的生產(chǎn)工藝和設(shè)備是需要不斷研究和創(chuàng)新的目標(biāo)。

從長時間的生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)，一水碳酸鈉的形成品質(zhì)，直接影響低鹽重質(zhì)純堿的化學(xué)成分、粒度、堆積密度及顆粒形狀等質(zhì)量指標(biāo)，想要得到顆粒均勻優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，首先要控制一水碳酸鈉（Na2CO3·H2O）的結(jié)晶過程，結(jié)晶過程的好壞是受多種因素制約的，如一水堿懸浮液中的晶漿濃度（固液比）、物料在水合器內(nèi)的停留時間等。但設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式、攪拌器的形式和攪拌速度、進(jìn)料溫度、母液溫度、結(jié)晶溫度等對一水碳酸鈉的形成及品質(zhì)起著至關(guān)重要的作用。

3 設(shè)備概況及問題

液相水合器作為液相水合法制低鹽重質(zhì)純堿工藝系統(tǒng)中的核心設(shè)備，其運(yùn)行穩(wěn)定性是控制產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)之一。設(shè)備的材質(zhì)采用S32168（0Cr18Ni10Ti），設(shè)備規(guī)格φ3200×9990mm，為上平蓋下橢圓封頭帶夾套的常壓立式攪拌容器，設(shè)計溫度為100℃。攪拌轉(zhuǎn)速為59r/min，電機(jī)功率為37KW。筒體中間設(shè)有分層隔板將設(shè)備分成溶解層和結(jié)晶層兩部分；溶解層采用推進(jìn)式攪拌器攪拌，其直徑為φ1600mm，且設(shè)有喇叭口形導(dǎo)流筒，使固體堿料與母液形成湍流狀充分混合溶解；結(jié)晶層亦采用推進(jìn)式攪拌器攪拌，其直徑為φ1600mm，且同樣設(shè)有喇叭口形導(dǎo)流筒。筒體外采用夾套內(nèi)通冷卻水對介質(zhì)進(jìn)行降溫。

自運(yùn)行使用后，設(shè)備整體運(yùn)行比較平穩(wěn)，但有時出料不通暢，導(dǎo)致部分產(chǎn)品品質(zhì)下降，經(jīng)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，設(shè)備在運(yùn)行中存在如下問題：（1）設(shè)備內(nèi)部結(jié)疤現(xiàn)象嚴(yán)重；（2）隔板物料堆積嚴(yán)重，固液接觸面?。唬?）液位測控不準(zhǔn)確；（4）結(jié)晶時間較長。經(jīng)現(xiàn)場停車檢修觀察，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的筒壁以及隔板上都存在大量的堿疤，尤其噴淋環(huán)管的噴射口處及出料口處已被堿疤堵塞；（5）夾套自設(shè)備運(yùn)行后很少使用。

4 優(yōu)化改進(jìn)措施

經(jīng)研究分析，設(shè)備出現(xiàn)結(jié)疤現(xiàn)象是由多方面因素造成的。但設(shè)備結(jié)疤現(xiàn)象的主要原因在于進(jìn)料輕質(zhì)純堿的溫度過高（170～180℃），而要使設(shè)備內(nèi)操作溫度為92～98℃，廠內(nèi)沒有涼堿設(shè)備，需將20℃的冷卻水通入夾套內(nèi)對介質(zhì)進(jìn)行冷卻處理，但由于溫差過大，使設(shè)備內(nèi)壁上極易產(chǎn)生堿疤；而噴淋環(huán)管在工藝操作時，擔(dān)心液位過高或母液膨脹嚴(yán)重，所以噴淋環(huán)管不經(jīng)常開啟，沒有噴淋的沖刷，形成的堿疤堆積于環(huán)管上堵塞噴淋口，而長時間形成的堿疤，由于重力因素，部分從隔板方孔直接掉入結(jié)晶層，從而堵塞出料口，造成出料不順暢。液位計液位測量不準(zhǔn)確的原因如下：（1）部分掉落至方孔上，堵塞方孔，使底部與頂部隔開，不能形成真實(shí)液位，停車后，頂部漏液使液位升高；（2）液位計的管口被堿疤堵死，不能進(jìn)行準(zhǔn)確測量。

針對上述問題，對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)重點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)：（1）對設(shè)備外形進(jìn)行改進(jìn)，將橢圓封頭更改為錐形加球冠形封頭的形式；（2）將結(jié)晶層的推進(jìn)式攪拌器更改為直徑φ1500mm的平直斜槳葉，并將喇叭口形導(dǎo)流筒去掉，使介質(zhì)溶解更充分、更迅速；（3）由于設(shè)備不斷運(yùn)行，堿疤的生成在所難免，為防止堿疤的掉落，3個方孔由400×350mm，更改為六個300×250mm的方孔；（4）隔板上方靠近隔板的位置增設(shè)一對集中液位計，在出料口附近增設(shè)一個蒸汽吹掃孔；（5）設(shè)備用于冷卻物料的夾套去掉，在工藝系統(tǒng)中增加一臺涼堿機(jī)。

經(jīng)改進(jìn)后的設(shè)備，通過投產(chǎn)運(yùn)行，較之前有很大改觀：（1）有效地控制了進(jìn)堿溫度，使物料結(jié)晶更充分、更均勻；（2）增大了固液接觸面，減小了物料堆積，使其瞬間生成一水堿，使結(jié)晶周期大大縮短；（3）出料較之前更加順暢；（4）設(shè)備內(nèi)部結(jié)疤現(xiàn)象明顯緩解；（5）液位計測控更加準(zhǔn)確；（6）產(chǎn)品產(chǎn)量由15t/a提高至20t/a，鹽分由65g/L降至45g/L，顆粒均勻度由78%提高至95%，重灰相對密度由0.95提高至1.0。

5 結(jié)束語

經(jīng)現(xiàn)場觀察，從設(shè)備的運(yùn)行效果來看，對設(shè)備的優(yōu)化改進(jìn)是比較成功的，基本達(dá)到了設(shè)計的預(yù)期效果，產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)均大幅度提高，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]賈金明.新型VST用于液相中細(xì)顆粒懸浮的研究[D].上海：華東理工大學(xué)，2005.

（作者單位：大連大化工程設(shè)計有限公司）