(河南中源化學(xué)股份有限公司，河南 南陽 473000)

碳酸鈉的化學(xué)式是Na2CO3，通常情況下稱之為純堿，它是一種基礎(chǔ)的化工原料，隨著我國工業(yè)化的不斷進(jìn)步，對(duì)純堿產(chǎn)量和質(zhì)量也提出來更高的要求。在現(xiàn)代純堿工業(yè)中,重點(diǎn)采取氨堿法、聯(lián)堿法、天然堿法等多種制堿方法，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)，會(huì)在較大程度上影響純堿產(chǎn)品的質(zhì)量。因此應(yīng)該采取有效措施，穩(wěn)步調(diào)整和優(yōu)化相關(guān)工藝的技術(shù)參數(shù)，消除不良因素的影響，逐步實(shí)現(xiàn)工藝流程的創(chuàng)新與成熟運(yùn)用。

1 純堿生產(chǎn)運(yùn)行效能提升策略

1.1 有效挖掘生產(chǎn)裝置潛能

為了切實(shí)提升純堿生產(chǎn)工藝的運(yùn)行效果，企業(yè)要注重保障純堿生產(chǎn)裝置負(fù)荷達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的態(tài)勢(shì)，多途徑減少各種能耗與物耗，強(qiáng)化對(duì)生產(chǎn)瓶頸實(shí)施必要的技改，并科學(xué)地配置生產(chǎn)工藝和設(shè)備，從而挖掘先進(jìn)技術(shù)與工藝的最大優(yōu)勢(shì)，提升裝置的生產(chǎn)潛能，進(jìn)而提升純堿產(chǎn)品的質(zhì)量。此外純堿生產(chǎn)企業(yè)還應(yīng)采取先進(jìn)性的控制系統(tǒng)，能夠增強(qiáng)裝置操作過程中的可靠性，提升其抗干擾的性能，進(jìn)而達(dá)到“卡邊”操作的目的。這樣以來，不但有利于削減動(dòng)力、原料的消耗，減少生產(chǎn)成本，也能夠降低由于市場(chǎng)沖擊給企業(yè)造成的諸多不利影響。河南中源化學(xué)股份有限公司純堿一期裝置原蒸發(fā)工序末效洗罐時(shí)啟用備用效運(yùn)行，末效洗罐結(jié)束后繼續(xù)備用，目前運(yùn)行模式是備用效洗罐結(jié)束后投入運(yùn)行，蒸發(fā)工序多一效運(yùn)行，多效運(yùn)行增強(qiáng)設(shè)備的利用率，能有效降低能耗，更好地挖掘了生產(chǎn)裝置潛能。

1.2 科學(xué)配置備用設(shè)備

科學(xué)地配置部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)的備用設(shè)備，可以有效的保障生產(chǎn)的連續(xù)性。為了保障生產(chǎn)安全運(yùn)行，預(yù)防由于局部設(shè)備故障導(dǎo)致系統(tǒng)停車的風(fēng)險(xiǎn)，可以考慮在若干關(guān)鍵部位配置優(yōu)質(zhì)設(shè)備和備用設(shè)備。河南中源化學(xué)股份有限公司純堿一期裝置原有過濾分離工序只有一套轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)，隨著水平真空帶濾機(jī)普及，現(xiàn)在也投運(yùn)一套水平真空帶濾機(jī)，就可以有效地保障生產(chǎn)活動(dòng)的連續(xù)運(yùn)作，當(dāng)檢修設(shè)備時(shí)可切換操作，切實(shí)增強(qiáng)設(shè)備使用效率，增強(qiáng)生產(chǎn)運(yùn)行的連續(xù)性和穩(wěn)定性，在一定程度上削減其停車的動(dòng)力消耗，水平真空帶濾機(jī)的投運(yùn)中半成品含鹽的控制也得到了加強(qiáng)。與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)備用設(shè)備與現(xiàn)用設(shè)備的同步維護(hù)與保養(yǎng)，以保障備用設(shè)備可實(shí)時(shí)投入使用。

1.3 加強(qiáng)設(shè)備升級(jí)改造，控制雜質(zhì)含量

以天然堿生產(chǎn)為例，在天然堿加工過程中由于NaHCO3的分解造成蒸發(fā)器鐵腐蝕且產(chǎn)品中鐵含量甚至超過0.0036%，長期運(yùn)行嚴(yán)重腐蝕蒸發(fā)器本體，導(dǎo)致泄漏時(shí)有發(fā)生，一旦發(fā)生大面積泄漏必須停車處理，而停車處理造成生產(chǎn)的不連續(xù)，同時(shí)再次啟車對(duì)蒸發(fā)結(jié)晶工序造成較大的調(diào)整壓力以及雜質(zhì)去除程序物料的浪費(fèi)。經(jīng)過蒸發(fā)器設(shè)備升級(jí)改造，對(duì)蒸發(fā)器器壁采用不銹鋼材料附著襯里，改善了純堿產(chǎn)品的鐵含量，減少了補(bǔ)漏的工作量，蒸發(fā)器的安全運(yùn)行有了顯著提升。

2 純堿生產(chǎn)工藝優(yōu)化策略

2.1 積極探索過濾技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

純堿生產(chǎn)中最重要的過程是純堿結(jié)晶，影響物質(zhì)結(jié)晶質(zhì)量的因素中很重要的一項(xiàng)就是雜質(zhì)，對(duì)雜質(zhì)的預(yù)處理可以減少后期母液中雜質(zhì)的累積，有利于蒸發(fā)結(jié)晶的單元操作。

河南中源化學(xué)股份有限公司在國內(nèi)純堿生產(chǎn)行業(yè)中率先運(yùn)用布袋過濾技術(shù)，使用15 μm布袋過濾器對(duì)原鹵進(jìn)行過濾，對(duì)原鹵中的有機(jī)雜質(zhì)進(jìn)行過濾，也通過工藝改造在原鹵蒸發(fā)流程中對(duì)中間物料進(jìn)行過濾。如今河南中源化學(xué)股份有限公司日產(chǎn)約3萬m3精制鹵水制堿項(xiàng)目已經(jīng)正式投運(yùn)，9套布袋過濾器實(shí)現(xiàn)了滿負(fù)荷生產(chǎn)，每小時(shí)精制約1 300 m3鹵水，通過過濾雜質(zhì)有效地改善了原鹵質(zhì)量，促進(jìn)了純堿結(jié)晶顆粒的增長和顆粒直徑的均勻分布，蒸發(fā)結(jié)晶裝置生產(chǎn)能力也有了明顯的提高，在一定程度上延長了制堿關(guān)鍵設(shè)施和儀器的運(yùn)行周期，穩(wěn)步增加了純堿質(zhì)量。雖然此種工藝也存在布袋消耗成本、材質(zhì)質(zhì)量要求較高等問題，但仍不失為一項(xiàng)有益的探索和實(shí)踐，對(duì)于整體行業(yè)工藝優(yōu)化升級(jí)具有積極意義。

2.2 強(qiáng)化產(chǎn)品白度控制

純堿產(chǎn)品中的諸多雜質(zhì)都會(huì)影響其白度。在液相水合法制作純堿產(chǎn)品的過程中,原料輕質(zhì)純堿與生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各類雜質(zhì),均會(huì)降低純堿的白度。因此應(yīng)該采取有效措施，如提升輕質(zhì)純堿產(chǎn)品的質(zhì)量,削減它的雜質(zhì)含量。另外立足于生產(chǎn)環(huán)節(jié),削減生產(chǎn)環(huán)節(jié)的腐蝕現(xiàn)象，避免在生產(chǎn)系統(tǒng)中帶入雜質(zhì),或是采取新型生產(chǎn)工藝,讓雜質(zhì)和母液共同排出,切實(shí)增加純堿的質(zhì)量。在天然堿制純堿過程中，由于資源特性，需在進(jìn)入生產(chǎn)加工裝置前進(jìn)行原鹵精制，消除雜質(zhì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

產(chǎn)品粒度分布也會(huì)對(duì)純堿白度造成影響。物料白度通常以氧化鎂作為參照對(duì)比反射率，物料粒度分布、顆粒直徑都將影響光的反射,從而對(duì)物料的外觀白度產(chǎn)生影響。相關(guān)研究結(jié)果證實(shí), 篩余物顆粒粒徑大于180 μm的部分在重質(zhì)純堿的比例達(dá)75%或更多時(shí),平均顆粒直徑都非常大,就已高于較高白度的范疇了。所以,應(yīng)該從粒度分布層面采用相關(guān)工藝，既能達(dá)到粒度要求和密度要求，又能增加純堿白度。有些企業(yè)為了增加純堿的白度在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中加入了適度比例的小顆粒產(chǎn)品,促進(jìn)了藍(lán)色光的反射,增加物料的白度，這種做法對(duì)于解決產(chǎn)品的白度也起到一定的輔助作用。

2.3 控制純堿產(chǎn)品粒度

以生產(chǎn)重質(zhì)純堿產(chǎn)品為例。輕質(zhì)純堿重化后，它的外在質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，不但會(huì)增加它的堆積密度，而且會(huì)增加純堿的平均顆粒直徑。國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)GB210.1-2004清楚地界定了重質(zhì)純堿的粒徑與堆積密度，尤其是將粒徑劃分成了2類4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，篩余物粒徑≥180 μm的達(dá)到了60%～75%，篩余物粒徑≥1.18 μm的比例不超過2%。為了獲得顆粒合格的純堿產(chǎn)品，只有生產(chǎn)出高質(zhì)量的一水堿(Na2CO3·H2O)，才能加工成高品質(zhì)的重質(zhì)純堿。不少因素都會(huì)影響一水堿的結(jié)晶過程，比如晶漿濃度、攪拌條件、結(jié)晶溫度、物料停留于水合器中的時(shí)間等。

河南中源化學(xué)股份有限公司一期裝置采用液相水合法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)重質(zhì)純堿產(chǎn)品，其將粉狀固體輕質(zhì)純堿在水合罐體與純堿母液中的水在水合罐發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的循環(huán)攪拌。初始水合罐φ3200×5000，V=8.5 m3，F(xiàn)=18 m2，經(jīng)過技改后水合罐φ3600×7000，V=32 m3，F(xiàn)=28 m2，在技改水合罐的同時(shí)也對(duì)離心機(jī)進(jìn)行了產(chǎn)能升級(jí)。原有三級(jí)活塞推料離心機(jī)HS1000-NA4，更換為H1000螺旋刮刀卸料離心機(jī)，一水堿含水率的下降和結(jié)晶粒度的提升對(duì)煅燒爐的生產(chǎn)能力有很大提高。重灰煅燒爐φ2500×27000，原設(shè)計(jì)能力450 t/d，目前已經(jīng)突破780 t/d，超過設(shè)計(jì)能力73%，噸堿干燥耗汽也有明顯降低，平均低至0.38 t/t堿。

通過這次技改不僅增加了重灰的產(chǎn)量，由于水合罐的加高加大，生成的一水堿在水合罐也有了較長的停留時(shí)間，由料漿泵輸送至稠厚器經(jīng)過稠厚后，經(jīng)離心機(jī)分離，進(jìn)煅燒爐干燥，足夠的反應(yīng)時(shí)間生成顆粒狀水合物(Na2CO3·H2O)，加入的工藝水補(bǔ)充母液量是生產(chǎn)運(yùn)行中需要嚴(yán)格控制的重要指標(biāo)，同時(shí)根據(jù)母液鹽分(NaCl)的累積情況進(jìn)行母液外排來控制一水堿含鹽量。工藝水溫度、工藝水量、母液濃度是液相水合法生產(chǎn)重質(zhì)純堿時(shí)，控制產(chǎn)品粒度的主要條件，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有時(shí)因操作上的失誤或因原料本身的問題，產(chǎn)品中的疤塊和細(xì)粉往往會(huì)超標(biāo)，因此在產(chǎn)品進(jìn)行包裝之前應(yīng)增加篩分或風(fēng)選工序，使成品中粒徑大于1.18 μm的產(chǎn)物小于2%，小于180 μm的產(chǎn)物不超過25%～40%，保證產(chǎn)品粒度合格，提升純堿產(chǎn)品質(zhì)量。

3 結(jié) 語

在采取相關(guān)化工工藝生產(chǎn)和加工純堿的過程中，很多因素都會(huì)影響純堿產(chǎn)品的質(zhì)量。因此應(yīng)該立足于純堿生產(chǎn)的相關(guān)工藝與設(shè)備，持續(xù)地升級(jí)、改進(jìn)和完善，開發(fā)和引進(jìn)更多的新材料、新技術(shù)，對(duì)影響純堿質(zhì)量的因素進(jìn)行控制和調(diào)解，切實(shí)提升純堿產(chǎn)品的質(zhì)量。