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）

對鹵水凈化石灰煙道氣法的苛化反應(yīng)進行生產(chǎn)試驗，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)。試驗表明石灰煙道氣法苛化反應(yīng)時間可由原先的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行的苛化反應(yīng)?？粱磻?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)缺點明顯：優(yōu)點是節(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。缺點是反應(yīng)周期長（反應(yīng)周期約22h），遠超兩堿法（反應(yīng)周期約8-9h）。反應(yīng)時間長，意味著裝置效率低，能耗高，在當(dāng)前經(jīng)濟形勢下，增加了企業(yè)的運行成本壓力。同時在制鹽工段生產(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，針對該工藝的特點，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 實驗原理

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，進行碳化反應(yīng)，以達到去除溶液中鈣的目的，即：

所以苛化反應(yīng)速度會隨著時間、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)進行，而產(chǎn)物OH-的增加會阻止苛化反應(yīng)的進行。因此，隨著時間和鹵水中各離子濃度的變化，苛化反應(yīng)也會呈規(guī)律性變換。本文著重對Ca2+、OH-的濃度，即P值的變化進行研究，來推斷苛化反應(yīng)的反應(yīng)進程，研究生產(chǎn)周期的變化，從而指導(dǎo)生產(chǎn)。

3 實驗過程

向一級反應(yīng)罐進原鹵，當(dāng)液位達到80%左右時，啟動運行反應(yīng)攪拌。當(dāng)液位達90%時停止原鹵進料，15min后取樣，記錄液位，隨著反應(yīng)的推移對樣品中的Ca2+、P值進行測試。從石灰投料結(jié)束開始計時，每小時取樣一次，測定Ca2+、P值的變化情況，總測定時間按標(biāo)準(zhǔn)工藝要求6h為基準(zhǔn)。

4 實驗數(shù)據(jù)

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

表1 各批次生產(chǎn)試驗數(shù)據(jù)表

5 結(jié)果與討論

（1）Ca2+濃度隨反應(yīng)時間變化：

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

圖1 各批次鈣離子濃度隨苛化反應(yīng)時間變化圖

從圖1可以看出Ca2+隨苛化反應(yīng)的進行不斷下降，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，整個反應(yīng)完成度已達99%以上。當(dāng)苛化反應(yīng)4-5h時，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值隨時間變化：

P值即用一定摩爾濃度對反應(yīng)鹵水進行滴定所消耗鹽酸的一個數(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參考值。滴定消耗的鹽酸體積越多則對應(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)的一個重要參數(shù)，影響著整個石灰煙道氣法的效能?？梢哉fP值的大小是決定石灰煙道氣法是否經(jīng)濟可行最為關(guān)鍵的因素。由表1數(shù)據(jù)對P值隨反應(yīng)時間變化作圖，如下圖2所示：

圖2 各批次反應(yīng)鹵水P值隨苛化反應(yīng)時間變化圖

從圖2可以看出P值隨苛化反應(yīng)的進行不斷地增大，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，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)苛化時間達4h后P值增長幅度突然變小，由圖中曲線斜率突然變小可以看出。在接下來的2個小時，即反應(yīng)時間5h與反應(yīng)時間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)時間為6h，但經(jīng)過試驗研究，結(jié)合圖1、圖2的分析可以發(fā)現(xiàn)：苛化反應(yīng)達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，中級工程師，中鹽金壇公司鹽廠廠長，生產(chǎn)部部長，從事生產(chǎn)管理工作。

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