蒸氨廢清液化灰可行性探討

于 波，王燕山，王英芳

（山東海化股份有限公司純堿廠，山東壽光 262737）

技術討論

蒸氨廢清液化灰可行性探討

于 波，王燕山，王英芳

（山東海化股份有限公司純堿廠，山東壽光 262737）

主要探討用蒸氨廢清液化灰的可行性，以找到減少廢液排放和提高灰乳濃度的依據，從而降低蒸餾蒸汽消耗。

蒸氨廢清液；海水；電石泥；化灰

根據資料介紹，前蘇聯索爾維法純堿企業用蒸氨廢清液化灰可將灰乳濃度提高到≥200tt，而我廠灰乳濃度一般控制在165tt左右，再提高難度很大，為探討蒸氨廢清液化灰能否提高灰乳濃度，我廠進行了室內試驗和直接在化灰水中攙兌一定比例廢清液進行化灰試生產。由于不同企業化灰水組成不一樣，為此，室內試驗時先用純海水和純電石泥在實驗室進行化灰實驗，再結合海化純堿廠化灰水由海水和電石泥混合組成的實際情況展開實驗。海化化灰用水主要由溫海水、電石泥（液體狀態）組成，比例約1∶2，為模擬實際生產狀況，第一階段：在實驗室化灰試驗時，除單獨用某種水源在不同溫度下進行試驗外，還用不同比例的混合水進行化灰試驗；第二階段：將一定量的蒸氨廢清液直接送入化灰機進行化灰。

1 室內試驗

1.1 室內試驗目的

在實驗室條件下，利用海水、廢清液、電石泥在不同溫度和不同組合下進行化干灰（灰粉或灰塊），初步探索廢清液化灰的可行性，研究化灰后是否可提高灰乳濃度，達到減排蒸氨廢液和降低蒸氨汽耗目的。

1.2 主要試驗儀器

樣品袋6只、10L塑料桶2只、1L容量瓶1只、500mL容量瓶2只、100mL容量瓶1只、100 mL量筒2只、250mL燒杯7只、80mL燒杯5只、洗瓶1只、50mL酸性滴定管1只、2mL移液管1只、電磁加熱板2臺、200℃溫度計2只、秒表1塊、分析天秤1臺、普通砝碼天平1臺、石灰粉碎機1臺、試驗篩1個。

1.3 主要試驗藥品

海水5L、廢清液5L、電石泥1L、干石灰（主要成分CaO，粒度為10～30mm）1kg、1.0mol／L鹽酸1 000mL、酚酞試劑50mL

1.4 基礎試驗數據確定

1）石灰消化時間的確定

考慮灰乳濃度隨消化時間的延長而有所提高，為確保分析數據的可靠性，試驗時需首先確定消化時間。我廠實際生產過程中干灰在化灰機內停留和消化時間約15min，在灰乳大罐緩沖時間約30 min，灰乳輸送至蒸餾工序約需5min，從而可獲知實際生產中石灰消化時間大約為50min。為此，試驗時最大消化反應時間將取50min作為灰乳濃度分析時間。

2）干灰重量和反應液加入量的確定

本次試驗化灰水取100mL，灰乳活性CaO濃度達到165tt時，該化灰水中理論含純CaO重量為：［56×165／（20×2）］×100／1 000＝23.1g，取石灰消化時的活性CaO為石灰的85%，則實際石灰量約為27.18g。考慮灰乳濃度可能高于165tt，為此試驗時加灰量適當增加至過剩，在此取40g。

3）化灰水的配制比例

實際生產時化灰水組成是：溫海水90m3／h、電石泥180m3／h。考慮電石泥在今后生產中必須全部利用，因而用蒸氨廢清液化灰時就必須減少溫海水用量，為此選定：第一次試驗摻加30m3／h廢清液，此時海水由90m3／h減至60m3／h；第二次試驗摻加60m3／h廢清液，此時海水由90m3／h減至30 m3／h，這樣廢清液、電石泥、海水的比例分別為1∶6∶2和2∶6∶1，混合后的溫度預計為：冬季40℃、夏季50～60℃。

1.5 試驗準備

1）原料準備

用塑料桶取涼海水和廢清液各5L、用礦泉水瓶取電石泥1L。用塑料袋從新線運灰皮帶取干石灰塊1袋，用石灰粉碎機將石灰粉碎，用試驗篩篩取10～30mm左右的石灰顆粒做化灰試驗用（考慮反應容器較小而進行適當破碎）。

2）混合化灰水試劑配制

1＃試劑：在500mL容量瓶中按廢清液、電石泥、海水1∶6∶2的比例分別加入50mL廢清液、300mL電石泥和100mL海水，制成450mL化灰水。

2＃試劑：在500mL容量瓶中按廢清液、電石泥、海水2∶6∶1的比例分別加入100mL廢清液、300mL電石泥和50mL海水，制成450mL化灰水。

1.6 試驗及數據

試驗1：用海水、廢清液化灰，初始溫度為當時室溫（14℃）。同時各放入干灰粉40.0g并攪拌。反應30、50min時分別分析灰乳活性CaO濃度，即ACaO濃度。

試驗2：用海水、廢清液化灰，初始溫度為50℃。同時各放入干灰粉40.0g并攪拌。反應30、50 min時分別分析灰乳活性CaO濃度。

試驗3：用初始溫度分別為50℃和85℃的廢清液化灰。同時各放入干灰粉40.0g并攪拌。反應30、50min時分別分析灰乳活性CaO濃度。

試驗4：消化溫度變化：將海水和廢清液分別加入石灰進行消化反應，觀測消化溫度變化情況。初始溫度為室溫（19℃）。各放入干灰40.0g并攪拌，30min內檢測溫度變化，試驗數據見表2。

表1 海水、廢清液分別與灰粉反應數據

表2 海水與廢清液化灰消化溫度變化

試驗5：在1只250mL燒杯中加入1＃試劑100 mL。初始溫度：40℃，放入干灰塊40.0g并攪拌后靜置。反應30、50min時分別分析灰乳活性CaO濃度。數據見表3。

按以上步驟用2＃試劑做同樣的試驗。數據見表3。

試驗6：在1只250mL燒杯中加入1＃試劑100 mL。初始溫度：18℃。放入干灰塊40.0g并攪拌后靜置。反應30、50min時分別分析灰乳活性CaO濃度。數據見表3。

按以上步驟用2＃試劑做同樣的試驗。數據見表3。

表3 石灰與化灰水試驗數據

1.7 試驗數據分析

1）從試驗1、2、3可看出，化灰水溫度高消化效果好，但太高后反而消化效果變差，這符合CaO消化特征，因而較理想的化灰溫度在50℃左右。

2）從試驗1、2、3可看出，廢清液化灰效果遠比海水化灰效果好。初步分析廢清液pH值較高，滴定時多耗酸所致，這說明回收廢清液的過剩灰和部分氨有關，對蒸氨過程是有利的。另海水化灰時濃度低于蒸氨廢液的原因與海水中鈣、鎂離子和硫酸根離子濃度遠高于蒸氨廢液有關，若用淡水化灰效果應會更好一些。

人類發展生態學理論是由美國著名人類學家和生態心理學家尤·布朗芬布倫納提出的。該理論認為，發展是人與環境的復合函數，即D=f（PE）。其中，D指Development（發展），P指People（人），E則指Environment（環境）。人的發展就是在層層疊疊、互相聯系的生態系統中發生的。這些環境系統直接或間接地以各種方式和途徑影響著人的發展。他將生態環境分成了宏觀系統、外在系統、中介系統和微觀系統①。

3）從實驗1、2、3可看出，消化時間取40～50 min較為合理。

4）從試驗4可以看出，海水化灰時溫度變化較緩慢，10min達到消化峰值，溫度峰值為80℃；廢清液化灰時溫度變化較劇烈，3min達到消化峰值，溫度峰值為98℃。

5）從試驗5、6試驗數據看：1＃試劑和2＃試劑隨反應時間延長灰乳濃度略有降低，分析可能與物料少、停留時間長、溫度下降有關。

2＃試劑與1＃試劑相比較灰乳濃度明顯較高，可見廢清液比例提高對化灰灰乳濃度提高有較明顯的作用。

1.8 小 結

從室內試驗數據可推斷，無論單獨用蒸氨廢液化灰還是攙兌部分蒸氨廢清液化灰都對灰乳濃度提高有利，因而用蒸氨廢清液化灰是可行的。單獨用廢清液比用海水化灰時灰乳濃度高30tt左右，攙兌部分時將隨著加入比例的提高而提高，這雖與廢清液本身pH值在10～11之間，滴定時要多耗鹽酸有關，但這對蒸氨過程是有利的，因為回收利用了廢液中的過剩灰和游離氨。由于廢液中鈣離子濃度較高，若用其化灰后的灰乳用于鹽水精制，對石灰——純堿法將會增加自用純堿消耗；對石灰——碳酸銨法將增加除鈣系統負荷。因而要利用蒸氨廢液化灰需對鹽水精制所用灰乳單獨制備較為合理。

2 生產試驗

2.1 試驗目的

在室內試驗的基礎上，再在生產中攙兌部分廢清液作為化灰水從化灰機頭部加入化灰機，進一步探索廢清液化灰的可行性及效果。需要說明的是生產試驗期間沒有大量或全部采用蒸氨廢清液化灰，主要是考慮灰乳中鈣離子濃度增加會對鹽水精制系統影響較大。另外，加入過多廢清液對生產影響程度不確定。

2.2 試驗準備

1）將《廢清液化灰方案實施程序》發放到石灰車間、鹽水車間、排渣車間、重堿車間和調度室。

2）將試驗可能產生的影響生產因素與車間討論，制定事故預防預案。

2.3 試驗方案

1）從化灰機頭部加入廢清液：按約30、50m3／h依次加入化灰機。

2）2h檢測1次ACaO含量（tt）。

3）廢清液每種加入量試驗時間為1天。

2.4 試驗數據

1）鹽水工序

對鹽水灰乳當量的影響見表4，對鹽水精制用純堿液當量的影響見表5。

表4 對鹽水灰乳當量的影響

表5 對鹽水精制用純堿液當量的影響（石灰——純堿法精制工藝）

2）蒸餾工序

對蒸餾灰乳當量的影響見表6。

表6 對蒸餾灰乳當量的影響

3）石灰工序

對灰乳濃度的影響見表7。

表7 廢清液對灰乳濃度的影響

2.5 生產試驗數據分析與結論

1）對鹽水工序影響分析

從表4看出，加入廢清液后鹽水灰乳當量出現降低趨勢，且隨著廢清液加入量增加而降低。從表5看出，加入廢清液后鹽水精制需要純堿量出現增加趨勢，且隨著廢清液加入量增加而增加，原因是廢清液帶入灰乳中的鈣離子濃度增加。因而對鹽水精制來說有利也有弊，但不利部分可采取單獨化灰措施給鹽水供灰乳。

2）對蒸餾工序影響分析

從表6看出，加入廢清液化灰可降低灰乳當量，說明對蒸餾工序是有利的。

3）對石灰工序影響分析

在攙兌廢清液化灰時，總的化灰水流量與加灰頻率的比值控制在3.0左右，從表7看出加入廢清液后，灰乳濃度降低，而且隨加入量增加灰乳濃度降低趨勢加大。表面看對灰乳濃度提高不利，但從鹽水精制和蒸氨用灰當量降低的情況來判斷，該表中的灰乳濃度是虛值，這與實驗室做的結果看似也相矛盾。初步分析原因是加入廢清液混合后化灰水的黏度增加，且石灰塊粒度大于實驗室試驗時粒度，再加上在實驗室試驗時攪拌力度比化灰機強度大，而造成消化不完全，但在進入鹽水和蒸餾工序后，消化不完全的石灰又得到進一步消化，因而不僅沒影響這兩個工序，反而更有利（鹽水精制多用純堿除外）。

通過室內和生產試驗，初步結論是蒸氨廢清液可用于化灰，不僅可減少蒸氨廢液外排，降低蒸餾汽耗，而且會減少石灰石和焦炭（白煤）消耗。不足之處是鹽水精制過程中純堿用量增加、化灰機篩網因黏度大易堵塞，但可通過適當改進措施予以解決。實驗室單獨用蒸氨廢清液化灰時灰乳濃度接近200 tt，實際生產中因負荷較大，加入的廢清液又較少，沒有反映出實驗室的結果，這與前蘇聯氨堿企業用蒸氨廢清液化灰可使灰乳濃度≥200tt也有差別，因而建議感興趣的企業進一步探討。

TQ 114.161；X 7

B

1005－8370（2010）06－16－04

2010－10－08