魯 磊
(唐山海港旭寧化工有限公司,河北唐山 063605)
唐山海港旭寧化工有限公司(以下簡稱“公司”)作為大清河鹽化公司的子公司,屬資源綜合利用型企業(yè),可利用制鹽廢液(苦鹵)44萬m3,生產(chǎn)氯化鉀2 500 t/a、氯化鎂25 000 t/a,公司承擔(dān)著制鹽后苦鹵的消化,同時也承載著海水資源的綜合利用。目前,公司氯化鉀現(xiàn)生產(chǎn)裝置為兩效蒸發(fā)系統(tǒng),存在刷罐周期短,單位產(chǎn)品汽耗高、設(shè)備利用率低等問題。按照集團(tuán)提出的“節(jié)能減排,循環(huán)發(fā)展”戰(zhàn)略要求,公司在未來的發(fā)展中將會在節(jié)能降耗,降低運(yùn)營成本上下功夫。同時根據(jù)國家大氣治理要求,公司原有兩臺20 t燃煤蒸汽鍋爐2018年必須停用拆除。根據(jù)測算,如按煤改氣方式生產(chǎn),蒸汽成本將上升到320元/t(蒸汽成本為同行業(yè)的2倍),氯化鉀產(chǎn)品成本將大幅提高,形成嚴(yán)重虧損。
基于以上原因,公司計(jì)劃從苦鹵源頭進(jìn)行改進(jìn),從提高苦鹵含鉀量入手。
公司復(fù)曬工段主要是為氯化鉀車間提供生產(chǎn)氯化鉀的進(jìn)罐鹵,苦鹵中含鉀量的高低,直接影響氯化鉀生產(chǎn)過程中的蒸汽消耗,進(jìn)而影響氯化鉀的生產(chǎn)成本。因此,復(fù)曬工段如何提高苦鹵中的含鉀量,對下一步生產(chǎn)至關(guān)重要。通過對大連復(fù)州灣鹽場進(jìn)行考察,對公司復(fù)曬工段改造有了新的想法。
大清河鹽化公司制鹽工區(qū)通過東機(jī)房納潮泵站引進(jìn)海水,按照每年既定計(jì)劃、各項(xiàng)生產(chǎn)操作標(biāo)準(zhǔn)正常制鹽,正常甩鹵,工區(qū)苦鹵終止?jié)舛葹?8 °Be′,由各工區(qū)用管道輸送至公司進(jìn)行苦鹵吹溴,然后復(fù)曬。制鹽工區(qū)每月甩老鹵量見表1。
表1 制鹽工區(qū)每月甩老鹵量Tab.1 Monthly rejection of old brine in saltmaking area
復(fù)曬工段灘田原有面積680 000 m2,成鹵率40%,進(jìn)罐鹵年平均含鉀量30 g/L。2016年公司實(shí)施初級鹵水綜合利用吹溴改擴(kuò)建項(xiàng)目后,由于需建設(shè)儲鹵庫,占用復(fù)曬灘面積一半。
(1)面積減少復(fù)曬灘復(fù)曬能力降低,現(xiàn)有的復(fù)曬灘面積按照原有制鹵方式無法完成現(xiàn)有老鹵的趕制,造成進(jìn)罐鹵含鉀量的質(zhì)量無法保證,同時難以滿足公司要求的提鉀鹵水中鉀含量達(dá)到36 g/L~38 g/L,氯化鉀生產(chǎn)成本過高。
(2)年久失修,池板并存有硫酸鎂。
(3)雨季無防護(hù)措施,上半年復(fù)曬好的進(jìn)罐鹵,降雨后會降低濃度,導(dǎo)致氯化鉀含量降低。
(4)苦鹵濃度高,粘度大,蒸發(fā)比較困難。
(1)對現(xiàn)有340 000 m2鹵井進(jìn)行深挖處理,多余的苦鹵可存于浮卷池,同時可在雨季防雨,復(fù)曬出的二級鹽在浮卷池內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶。
(2)我國北方海鹽區(qū)冬季溫度較低,最低能達(dá)到-15 ℃,冬季復(fù)曬可利用低度鹵水凍硝,苦鹵在寒流中大量析出硫酸鎂(MgSO4·7H2O)。在溫度最低的寒流過去后,要及時倒換貯鹵池中的鹵水,清除已析出的硫酸鎂。
(3)根據(jù)制鹽理論分析,復(fù)曬工藝可采取分段復(fù)曬,復(fù)曬周期以月為單位。
(1)將現(xiàn)有8個浮卷結(jié)晶池退出,改為趕制28 °Be′~30 °Be′鹵水的趕鹵池。
(2)將現(xiàn)有浮卷池南邊的趕鹵池面積改成8個帶磚護(hù)坡的浮卷趕鹵池,同時新增改造與浮卷池相對應(yīng)的8個調(diào)節(jié)池,另外,還需將866 580 m2的廠區(qū)南側(cè)趕鹵面積合理改成8個浮卷池及配套的高位調(diào)節(jié)池。另外,對新改造的浮卷趕鹵池需改建2個深2.0 m的浮卷池,用于深存分段趕制的鹵水。
(3)對改造后的復(fù)曬灘面積進(jìn)行合理分配,長年分曬趕制鉀含量達(dá)到37 g/L左右的進(jìn)罐鹵水。
(4)利用荒廢面積設(shè)計(jì)新增鹵井子、現(xiàn)有鹵井清淤加深,鹵井子冬季存鹵能力要求能達(dá)到存當(dāng)年越冬的苦鹵及兩年復(fù)曬苦鹵量。
(5)對新改造的浮卷趕鹵池需改建3個深2.5 m的浮卷池,用于深存分段趕制的鹵水。
(6)配套改造老鹵回收系統(tǒng)
(7)其他施工方案:
①池板預(yù)處理,池板先用輕水浸泡,停晾,如確有必要可進(jìn)行清淤泥處理;新筑埝位置磚頭、石塊清理干凈,避免成埝后漏水。
②池埝溝道施工注意事項(xiàng):填方和新筑埝每30 cm厚用60型推土機(jī)(或120挖掘機(jī))以上機(jī)械壓實(shí)一次;修埝搶坡:要求搶出光面,無空隙,坡面平整,埝底腳和埝頂按要求的坡比呈平行直線,修好后按直線誤差不超過±3 cm;打榔頭:做到適時打,干的要澆水、澆透,要求一平一立,打出光面,無空隙;埝、坡經(jīng)驗(yàn)收合格后,鋪防滲塑膜,接邊至少搭接20 cm。全部坡面、頂面,保證磚下必須有塑料;砌磚:砌磚時要掛線,每行磚平齊,上下兩行不重縫(錯縫對中)斜砌(平砌)。壓頂磚平整,不重縫;壓實(shí):砌磚完成后浮卷池板用120挖掘機(jī)十字花壓實(shí);落水口處均用側(cè)立磚砌好,規(guī)格:長2 m,寬1.5 m;迎水面設(shè)迎水墻,沿坡側(cè)立磚護(hù)坡:寬3 m,高1.5 m;各種溝道順暢,不能窩存鹵水。
第一階段。在鹵井存有12萬m330.7 °Be′左右、KCl含量31 g/L的提鉀進(jìn)罐苦鹵,改造后對應(yīng)鹵井子(深2 m)面積為60 000 m2,可根據(jù)每年趕制的進(jìn)罐鹵(2 a~3 a的量)對擴(kuò)建及原有的300 000 m2鹵井進(jìn)行深挖處理,多余的苦鹵可存于浮卷池。
第二階段。所有面積改造完成進(jìn)行正常提高氯化鉀含量的復(fù)曬工序,因?yàn)榭帑u濃度高,粘度大,蒸發(fā)比較困難,根據(jù)理論分析,復(fù)曬工藝可采取分段復(fù)曬,復(fù)曬周期以月為單位,具體可分以下兩步:
第一步:繼續(xù)析出氯化鈉階段,對應(yīng)濃度區(qū)間為28 °Be′~30 °Be′,全年接收來自制鹽老鹵50萬m3,實(shí)際公司接收44萬m3(按88%收鹵率計(jì)算),每月按10萬m3甩老鹵計(jì)算需要復(fù)曬結(jié)晶面積2 500 m2,該部分面積可由公路東側(cè)原浮卷池92 800 m2、新改調(diào)節(jié)池和浮卷池80 000 m2和2號泵北側(cè)78 000 m2組成,公路東剩余面積80 000 m2。該階段復(fù)曬出的二級鹽在浮卷池內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶,達(dá)到一定程度進(jìn)行收鹽處理,可產(chǎn)鹽量1.37萬t鹽。
第二步:苦鹵制鹵階段,對應(yīng)濃度區(qū)間為30 °Be′~34 °Be′,該階段由于苦鹵中氯化鈉含量極少,鎂鹽和鉀鹽還未達(dá)到析出點(diǎn),可忽略鹽類析出。該階段分兩個步驟進(jìn)行分曬,分別是30 °Be′~32 °Be′,灘田面積占比46%;32 °Be′~34 °Be′,灘田面積占比54%;按照每月制鹽甩10萬m3老鹵計(jì)算,經(jīng)過結(jié)晶復(fù)曬可得到5.8萬m330 °Be′的苦鹵,再經(jīng)過一個周期內(nèi)將5.8萬m3苦鹵趕制成34 °Be′的苦鹵需要224 000 m2復(fù)曬面積?,F(xiàn)有面積80 000 m2+130 000 m2=210 000 m2,差14 000 m2。該14 000 m2面積可在生產(chǎn)過程中通過操作管理給予彌補(bǔ)。
第三階段。存鹵越冬處理以及除鎂后再復(fù)曬。我國北方海鹽區(qū)冬季溫度較低,最低能達(dá)到-15 ℃,冬季復(fù)曬可利用低度鹵水凍硝,苦鹵在寒流中大量析出硫酸鎂(MgSO4·7H2O),需要注意的是:越冬苦鹵濃度不宜超過34 °Be′,以免損失鉀鹽,方案中理論復(fù)曬終止?jié)舛仍?4 °Be′,將達(dá)到濃度的鹵水存于深鹵井,另外,在溫度最低的寒流過去后,要及時倒換貯鹵池中的鹵水,清除已析出的硫酸鎂,公司可利用旋耕機(jī)將冬季浮卷池中析出的硫酸鎂打碎,用浮吸式收鹽機(jī)收至坨臺,以免氣溫回升時析出的硫酸鎂重新溶解,降低冷卻效果,可制成融雪劑。
復(fù)曬工段在苦鹵化工生產(chǎn)中占有重要位置,其作用的發(fā)揮直接影響下步氯化鉀生產(chǎn)成本,合理分配面積趕制吹溴后的老鹵,以達(dá)到提鉀進(jìn)罐鹵水鉀含量的要求,另外通過增加浮卷池和鹵井儲鹵面積,對老鹵存儲形成緩沖,既可以實(shí)現(xiàn)老鹵的二次吹溴,又通過長期深存老鹵,提高老鹵復(fù)曬效果。
通過改造,對氯化鉀生產(chǎn)成本進(jìn)行簡單計(jì)算:復(fù)曬灘改造前鉀含量最高31 g/L,改造后鉀含量可達(dá)到37 g/L。每年制鹽工區(qū)甩撤苦鹵50萬m3按照88%收鹵率實(shí)收44萬m3可產(chǎn)氯化鉀3 080 t,生產(chǎn)氯化鎂29 260 t,總產(chǎn)值是:3 080 t×0.2萬元/t=616萬元;29 260 t×0.04萬元/t=1 170萬元,總計(jì)1 786萬元。
改造前31 g/L鉀含量的噸鉀費(fèi)用是0.850 8萬元/t;噸鎂的費(fèi)用是0.029 5萬元/t;總費(fèi)用是:氯化鉀:3 080 t×0.850 8萬元/t=2 620萬元;氯化鎂:29 260 t×0.029 5萬元/t=863萬元;總計(jì)3 483萬元。改造前利潤是:1 786萬元-3 483萬元=-1 697萬元。
改造后37 g/L鉀含量的噸鉀費(fèi)用是0.729 9萬元/t;鎂的費(fèi)用是0.029 9萬元/t;總費(fèi)用是:氯化鉀:3 080 t×0.729 9萬元/t=2 248萬元;氯化鎂:29 260 t×0.029 9萬元/t=885萬元;總計(jì)3 133萬元。改造后利潤:1 786萬元-3 133萬元=-1 347萬元。
改造后將實(shí)現(xiàn)減虧350萬元。