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两种固碱生产工艺比较

2016-09-27 11:06阅读：

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葫芦岛锦化化工工程设计有限公司一直承担着国内外氯碱装置的设计任务，对离子膜固碱生产过程中两种生产方式即传统锅式法和熔盐法有一定设计经验。下面对熔盐法生产工艺与传统的锅式法工艺进行比较，希望对今后的固碱设计、生产有一定的帮助。 两种固碱生产工艺比较
1工 艺
传统的锅式法固碱生产，直接用煤燃烧，火焰在炉膛燃烧室内燃烧后，热烟气入固碱锅的炉膛传热给固碱锅。常压条件下，将碱液浓缩至质量分数大于99%后装桶、结片或用泵打入造粒塔生产粒碱。
熔盐法是通过碱泵把48%的碱液送至降膜蒸发器，碱液质量分数从48%提升至61%。61%的碱液通过碱泵从降膜蒸发器底部抽出，并送至浓缩器。61%的碱液一次流过特殊设计的最终浓缩器，浓缩至99.0%。浓缩器的物料侧在微正压下操作，产生的二次蒸汽用来加热降膜蒸发器。99%的碱液进入片碱机结片，再通过包装秤包装成垛。将碱液从61%浓缩至99%(总固体含量)所需的热量由熔盐提供。
2 加热方式
传统的锅式法直接用火加热碱锅，煤燃烧不完全，灰分及煤烟垢积存在炉膛及固碱锅上，传热效率低。为了节约能源，一般采用三连锅法；即预热锅、蒸煮锅和调色锅。
熔盐加热单元是以煤为燃料的熔盐加热系统，该系统用来控制到达浓缩器的熔盐的温度，以满足高浓度单元的工艺要求。以煤为燃料的熔盐进入炉子温度为浓缩器所需的温度430℃。熔盐离开高浓度单元时的温度为400℃，通过重力流入熔盐罐。然后用熔盐泵输送熔盐来循环整个熔盐系统。从熔盐炉出来的高温烟道气进入蒸汽发生器，再通过空气预热器降温后进入水膜除尘器，烟气经除尘、脱硫后进入引风机，经引风机引入烟囱排至大气。
3 控制方式
传统的锅式法控制简单，自动化程度低，工人劳动强度大。
熔盐法自动化程度高，生产工艺复杂，可DCS集散控制。熔盐系统升降温控制非常关键，必须按照如下方式控制操作。
(1)梯度升温。
熔盐炉在空管预热完成后开始进盐升温，此时由于用热设备的要求，升温速度必须控制在30℃/h，直至盐温达到400℃，此时的控制状态为梯度升温状态，该状态下系统的控制操作为：当熔盐炉在空管预热完成后开始进盐时，设定温度值自动切换至220℃，运行温度为(220±3)℃。鼓风机变频器的频率自动设定为≤20Hz，燃烧系统进入低负荷运行状态，此时燃烧系统最大的运行负荷约为总负荷的15%。达到220℃后，温度设定值开始自动提高，温度设定值提高的速率为每2min升1℃(30℃/h)，运行温度为设定温度值±3℃。当熔盐炉出口盐温达到400℃时，梯度升温状态结束，解除对鼓风机变频器的限制，进入正常运行状态。
(2)无热负荷状态。
当遇到突然停电或用热系统断碱时，熔盐炉处于0热负荷状态，该状态下系统的控制操作如下。①遇到突然停电时，熔盐系统中的盐倒流回熔盐槽。控制系统利用CPU自带电源发出声光报警，提醒操作人员打开炉门对熔盐炉散热，必要时进行湿煤压火操作。②遇到用热系统断碱时，为防止熔盐超温，控制系统在出口盐温达到高于设定温度值5℃时，自动停止鼓风机；出口盐温达到高于设定温度值8℃时，发出声光报警，提醒操作人员打开炉门对熔盐炉散热，必要时进行湿煤压火操作。
(3)梯度降温。
①熔盐炉在进行有计划的降温时，按用热设备的要求，降温速度必须控制在20℃/h。操作人员部分打开炉门对熔盐炉散热，为防止盐温下降太快，此时燃烧系统仍需保持低负荷运行状态，操作人员每10min将温度设定值调低5℃。②当熔盐温度降至240℃时，以湿煤压火，关紧炉门，熔盐炉系统进入待机状态。③若需由待机状态进入停炉，应先关停熔盐泵，使熔盐全部放回熔盐槽，再关闭鼓风机，打开炉门，放下煤闸门，将已着火的煤排出熔盐炉。
4 产品质量及产量
锅式法生产固碱过程中，由于水分蒸发及碱液沸腾，在锅壁、锅沿等处附着了一定的碱液，而且碱蒸气中也夹带一定的碱液，凝结于排汽筒壁。这些残留部分停留时间过长，增加了碱液与空气中CO2的接触时间，使成品碱中Na2CO3含量增加，产品的一等品率降低，固碱熬制周期长，单位炉台产量低。
熔盐法用高温熔盐作为碱液蒸发热源，连续操作，在整个生产过程中不与空气接触，产品质量高，生产连续稳定，产量高。
表1列出了两种方法生产的离子膜固碱优级品质量标准。
表1 离子膜固碱优级品质量标准
生产方法
 w(NaOH)/%
 w(Na2CO3)/%
 w(NaCl)/10-6
 w(Fe2O3)/10-6
锅式法固碱
 99.5
 0.45
 4m
 40
熔盐法固碱
 99，5
 0.30
 135
 12
5 设备维修费用
由于碱熬制周期长，增加了碱液对大锅的腐蚀时间，降低了固碱锅的使用寿命(锅次)。不计设备维修费用，每年因炉条损坏而发生的维修费用在万元以上。
熔盐法生产固碱一次性投资费用高，维修费用低，生产成本低。
6 经济效益评价
锅式法固碱生产工艺简单，设备繁多，布置松散，占地面积较大，控制操作简练，间歇操作，生产过程中洗锅碱损失量大、工人劳动强度高，现场操作环境恶劣，生产成本高，吨碱耗煤在450kg(按煤Q=29260kJ/kg计)，经济效益低。
熔盐法生产固碱工艺技术先进，设备较少，布置紧凑，占地面积小，自动化程度高，控制复杂，但操作简单，工人劳动强度低，现场操作环境良好，无污染，安全环保。生产成本低，吨碱耗煤330kg，经济效益高。
经计算可知，锅式法生产1t固碱综合能耗(折标准煤)比熔盐膜式法高119.9kg。
7 结语
熔盐法生产固碱工艺先进，经济效益高，安全、环保、节能。随着科学的发展，社会的进步，烧碱行业传统的锅式法将被先进的熔盐膜式法取代。

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