利用天然氣的燃燒尾氣制取碳酸鈉

朱建強，李春江

（新疆天業天能化工有限公司，新疆石河子832012）

利用天然氣的燃燒尾氣制取碳酸鈉

朱建強，李春江

（新疆天業天能化工有限公司，新疆石河子832012）

介紹了新疆天業天能化工有限公司利用天然氣的燃燒尾氣制取碳酸鈉的設計思路、技術原理及裝置的運行情況。

天然氣；尾氣；氫氧化鈉；碳酸鈉；經濟效益

在工業中，通常使用天然氣做為加熱源，但由于煙道氣氣量大、CO2分壓低、氣體中含氧等原因，可供選擇的CO2回收技術很少。從煙道氣中回收二氧化碳的技術主要有溶劑吸收法、膜分離法和吸附法。目前，國內外回收煙道氣中CO2主要采用MEA（一乙醇胺）法，該法具有吸收速度快、吸收能力大及投資少等優點，但存在胺降解損耗大、設備腐蝕嚴重和能耗較高等技術難題。因此,從環保和碳源利用的角度考慮，開發經濟、實用的CO2回收新技術十分必要。

新疆天業天能化工有限公司目前已形成120萬t/a聚氯乙烯和82萬t/a離子膜燒堿配套的煤-電-化一體化的產業化裝置，每年需碳酸鈉8 200 t。該公司根據發展需求，結合碳酸鈉的供應市場情況，提出了“利用天然氣燃燒尾氣制取碳酸鈉”項目。做為企業循環經濟產業鏈的子項目，利用煙道氣與液堿直接反應制取碳酸鈉溶液，用于一次鹽水精制，減少了純堿采購、運輸、配制等費用和倉儲費用，降低了氯堿系統的運行成本，對廢物的處置與環境保護大有助益，具有積極的社會環境效益。

1 工藝技術原理

1.1 原料組成

（1）天然氣制氫的燃燒尾氣和加熱粒堿熔鹽的燃燒尾氣在溫度為180℃、常壓下的煙道氣組成見表1。

（2）粒堿裝置的落地堿、開車廢堿液，將其配制成12%~15%的堿液做為吸收液。

1.2 技術原理

利用尾氣中的二氧化碳與氫氧化鈉溶液進行如下反應。從化學方程式中可以看出，必須保證反應（1）進行，抑制反應（2）。在生產控制中，必須使NaOH溶液過量，才能得到所需的Na2CO3溶液。同時，由于以上反應為放熱反應，必須控制反應溫度。通過實驗，確定了反應條件，即反應溫度為45~50℃；反應液中游離堿質量分數為0.5%~1.0%。

2 工藝設計

根據煙道氣的溫度及對反應過程溫度的要求，首先利用列管換熱器將煙道氣溫度降至55~60℃，再通過板式換熱器控制反應過程的液體溫度為45~50℃，以確保反應（1）的正常進行。工藝流程簡圖見圖1。

表1 煙道氣的組成

粒堿燃燒爐尾氣或制氫煙道氣經過列管換熱器降溫后，利用噴射泵將其抽入碳酸鈉配置槽，通過循環泵打出與12%~15%廢堿液進行循環反應，反應溫度由板式換熱器控制，配置槽中循環反應的碳酸鈉溶液經檢測合格后，用泵打入一次鹽水貯槽使用。設備一覽表(按15 t/d碳酸鈉設計)見表2。

表2 設備一覽表

3 裝置運行情況

目前，新疆天業有3套碳酸鈉生產裝置，生產能力可達37 t/d，年產量為13 333 t（折百），完全滿足82萬t/a離子膜燒堿的要求（年需8 200 t純堿）。產品碳酸鈉質量分數可達15%~20%，滿足一次鹽水戈爾工藝對碳酸鈉溶液濃度的要求。具體如下：

反應后產品組成為w（NaOH）=0.5%~0.7%；w（Na2CO3）=15%~20%；w（NaHCO3）=0.04%~0.07%；其他化合物未檢出。產品溫度為45~50℃。

反應后的煙道氣組成見表3。

表3 反應后的煙道氣組成

從反應后的尾氣組成來看，其中的CO2已基本反應完全，達到預期的設計效果。

4 經濟及社會效益

碳酸鈉(折100%)成本按800元/t計算，固體純堿的采購費用(含運費)為2 000元/t，每年節約生產成本984萬元。經濟效益顯著的同時也產生了良好的社會效益，吸收CO210.2 t/d，減排CO23 400 t/a，回收廢堿液6 190 t/a(折100%)，收到了廢棄物回收處理與環境保護的雙重效益。

此套裝置的成功運用，有效降低了氯堿系統的運行成本。利用天然氣的燃燒尾氣制碳酸鈉工藝，充分考慮到新疆本地特殊條件和工業基礎情況，直接利用本企業的三廢生產需外購的精制劑，為氯堿化工產業的可持續發展提供了新思路和新方法，而且對于加快新疆本地優勢資源的轉化有著非常積極的意義，必將極大地促進新疆氯堿化工產業的飛速發展。由于該技術工藝流程簡單、投資小，生產原料均可由氯堿系統供應，很適合在氯堿行業中推廣使用。

Technology of used natural gas combustion exhaust to produce sodium carbonate

ZHU Jian-qiang,LI Chun-jiang
(Xinjiang Tianye Tianneng Chemical Co.Ltd.,Shihezi 832012,China)

The divice which used natural gas combustion exhaust to produce sodium carbonate was introduced,including designing mentality,design principle and operational state.

natural gas;combustion exhaust;caustic soda;sodium carbonate

TQ114.26

B

1009－1785(2011)01-0043-02

2010-11-08