蒸吸、排渣工序節能環保改造可行性分析

李雪晶

（天津渤海化工集團規劃設計院，天津 300450）

眾所周知氨堿法制堿氯化鈉利用率低并產生大量廢液，生產成本高。氨堿廠要想擺脫破壞環境、消耗能源、資源浪費的帽子，在社會中贏得競爭、扎穩腳步，就需要對現有氨堿廠進行節能環保改造，對改造項目技術經濟可行性分析勢在必行。

1 從技術角度分析

1.1 蒸氨工序技術選擇

1）大型篩板蒸氨塔的選擇

大部分氨堿廠蒸吸工序一直延用典型的正壓蒸餾和外冷式泡罩吸收設備，正常生產1t純堿消耗蒸汽1.9～2.1t，有的甚至消耗5t。典型的蒸氨塔由蒸餾段、預熱段和冷凝器組成。蒸餾段是外溢流的泡罩塔，預熱段為填料或泡罩結構，冷凝器由箱型換熱器組成，泡罩塔阻力降較大，生產能力低，塔底壓力高，出塔廢液溫度高。

大型篩板塔沒有降液管，沒有升氣管及泡罩，塔板上有若干圓孔。氣體在篩孔處呈噴射狀態，氣體向上使液體呈湍流狀態，氣體呈乳狀，傳質面積增加，推動力提高。以新型節能篩板蒸氨塔為例，采用兩次蒸氨廢液閃發，降低蒸氨廢液和蒸氨塔出氣溫度，減少蒸汽消耗。同時加大預灰桶體積，減少蒸餾和預灰桶結疤，延長設備使用壽命。

從生產能力比較，成熟篩板蒸氨塔無論從生產能力、汽耗、電耗、石灰石消耗、作業周期、工藝操作上都較干法加灰蒸餾塔及傳統菌帽塔有明顯改進。

2）合理的生產工藝流程

目前大部分氨堿廠蒸餾均以壓力蒸餾工藝為主，壓力大能耗高。采用淡液蒸餾與高真空吸收塔相結合、廢液二級閃發吸收的工藝流程，使工藝更合理，系統更節能。淡液蒸餾區別于母液蒸餾采用真空蒸餾工藝。母液蒸餾塔出來的氨、CO2、水蒸汽進入真空吸氨塔，精鹽水在高真空下吸收氨、CO2形成粗氨鹽水。廢液二級閃發技術中一級廢液閃發汽加熱蒸氨塔，二級廢液閃發蒸汽加熱淡液蒸餾塔。二級閃發后的廢液溫度更低，可回收更多蒸汽。

1.2 吸氨工藝技術選擇

傳統外冷吸氨系統采用外冷吸氨塔加鈦板換熱器或排管冷卻，工藝流程復雜，設備結構復雜，占地面積大。內冷吸氨塔取消了外冷吸氨塔中的外冷塔冷卻系統和動力設備，改變外冷系統傳質、傳熱二合一的功能，有利于氨氣和CO2的吸收，平均傳熱溫度差高，傳熱系數大，提高了生產能力、節約了冷凍用水量。

1.3 廢液廢渣的利用

廢液、廢渣主要成分大致是CaCO335%～50%、Mg（OH）25%～8%、CaSO42%～4%、NaCl 2%～4%、Fe2O31.5%、酸不溶物2%及其它，均來自原鹽、石灰石和石灰窯燃料，任其排放，其pH值、懸浮物、Cl－及溫度都不符合我國環保相關規定，早期因廢渣堆積形成的“白海”及滲入地下水造成污染而關閉的現象屢見不鮮，故對廢液廢渣綜合利用勢在必行。

1）廢渣制工程土

將50～100wt%的堆積堿渣或新排放廢渣液初步沉積后，經壓濾的堿渣粗粉碎后添加選擇成分：粉煤灰、水泥、砂石、石灰、黃土等物料，進入攪拌工序攪拌，得到膏狀體，常溫常壓下經一至二日自然干燥脫水固化即成，在進入攪拌工序前還可選用幾種組合使用，可以用于工業、民用建筑地基的使用。

2）廢渣摻燒

石灰乳篩產生9%廢砂，返石、返砂與渣石混合粉碎送高壓爐配煤摻燒，作為增鈣劑可替代石灰石，降低、燃燒煤的灰熔點，實現廢渣100%摻燒再利用，既節約石灰石，又消耗堿渣。

3）廢液制鈣鎂肥

將廢液沉淀后將濃懸浮液送漏斗式混合器洗滌、沉降，再把漿液送離心機分離，將分離得到的濾餅送入混合器并和水鎂礬混合，將得到的鈣鎂肥貯槽，熟化。在酸性、微酸性土壤中施肥可改良土壤性能，有利于促進有機物分解，增加養分，是良好的土壤改良劑，對水稻、花生、大豆、玉米等作物實驗表明，有明顯增產效果。

4）廢渣制水泥、制工業用磚

用廢渣為原料配以適量爐渣粉碎，加入激化劑硫酸鹽，低溫焙燒后冷卻粉碎即為水泥熟料。用廢液、生石灰、石灰石、爐渣為原料經加工成型，用窯氣碳酸化制成碳化磚。

2 從經濟角度分析

2.1 蒸氨工序經濟可行性分析

1）大型篩板蒸氨塔的選擇

從生產能力比較，成熟篩板蒸氨塔母液蒸量能力達到230m3／h，干法加灰蒸餾塔生產能力190 m3／h；汽耗比正壓工藝節汽至少0.3t／t堿，電耗每噸比干法加灰蒸餾塔節約20kWh；石灰石消耗降低約100kg／t堿。干法加灰蒸餾裝置復雜、設備多、廠房及占地面積大，建設費用巨大。篩板塔與菌帽塔相比，生產能力為其1.5倍，減少倒塔停車次數和氨、蒸汽消耗，全塔阻力為菌帽塔1／2，重量為其1／2，制造容易，成本也低。

2）工藝流程的選擇

淡液蒸餾塔阻力小、動力消耗更小。增加淡液蒸餾不僅回收使用閃發汽，還可回收淡液蒸餾塔排出的廢淡液，用于工藝用水，節約用水量，降低蒸氨廢液二級閃發的操作壓力和溫度。采用這一生產工藝流程每噸堿可節約蒸汽用量約200kg，60萬t／a規模的氨堿廠，年節約資金近600萬元。

2.2 吸氨工序經濟可行性分析

吸氨工序采用吸收高效、高熱效率的內冷吸氨系統，降低動力能耗，生產能力提高，氨吸收率在99%以上，CO2吸收率在95%以上，節約冷卻用水量，由于流程簡單，設備數量少，占地面積小，節約建設投資。

2.3 廢液廢渣處理的經濟可行性分析

1）廢渣制工程土

采用特殊工藝路線，運用恰當的生產設備，利用氨堿工藝生產排放的廢渣同時添加必要的材料可以生產出用于工業、民用建筑的工程地基。這種工程地基的成本與毀田取土對比，以深15m、面積6公頃的填方工程來說，可節約工程投資額約70～80萬元人民幣。

2）廢渣摻燒

以天津堿廠為例，2004年廢砂摻燒100%，廢砂用量達8萬t，與配渣石相比，廢砂摻燒每年可節約費用約300萬元。

3）廢液制鈣鎂肥

通過對我國南方等地區進行水稻施肥，鎂肥8.5～76.5kg／公頃，其增產幅度為大于5%，大豆每公頃施肥60kg，增產幅度大于11%；對花生施肥增產約17%，對玉米施肥增產約25%，對小麥施肥增產約10%，經濟效益顯著。

4）廢渣制水泥、制工業用磚

廢渣制水泥其原材料用量大，正好解決氨堿廠廢渣問題，而且技術工藝成熟，成本較水泥廠成本低廉，社會收益大。用廢液制磚工藝簡便、無技術難度，原料都是氨堿生產過程中廢液、廢氣，產品成本折合約0.2元／塊，與專門用于生產磚的磚廠相比原材料就是廢棄物，成本低廉，既免去處理廢棄物的費用，還可以為企業創造效益。

［1］ 李發榮，馬少波，王占和，等.蒸吸工序的工藝選擇和節能途徑［J］.純堿工業，2011（2）

［2］ 寧建圖，黃新.利用工業廢渣配制水泥軟土固化劑探討［J］.工業建筑，2005（S1）

［3］ 王維鄉，門闖.氨堿廠蒸氨廢液綜合利用及技術經濟分析［J］.純堿工業，1998（2）