蒸氨廢液及鹽泥漿壓濾特性研究及探討

李樹興

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

氨堿法純堿生產(chǎn)工藝，每生產(chǎn)1t純堿約產(chǎn)生9m3蒸餾廢液和1m3鹽泥，通常混合輸送至堿渣場(chǎng)，采用筑壩攔渣的方法處理。自然堆存的堿渣含水率高（約80%），堆存體積大（約2m3／t堿），占用大面積灘涂，且不易挖取運(yùn)輸以進(jìn)行綜合利用。為解決堿渣堆存問題，眾多氨堿企業(yè)開始采用壓濾的方法對(duì)其進(jìn)行固液分離處理。研究蒸氨廢液及鹽泥漿壓濾特性為建設(shè)壓濾裝置及生產(chǎn)運(yùn)行提供參考。

1 壓濾試驗(yàn)方案的制定

壓濾機(jī)選用普通液壓廂式壓濾機(jī)，并設(shè)置進(jìn)料泵、蒸氨廢液臨時(shí)澄清桶（φ3000×10000）、電磁流量計(jì)及相應(yīng)的閥門、管路等。壓濾機(jī)配備1 250×1 250mm增強(qiáng)聚丙烯濾板40塊，過濾面積102.5m2，容積2.05m3，濾布選用750AB型。進(jìn)料泵型號(hào)80ZJ－36，揚(yáng)程46m，功率37kW，流量118m3／h。壓濾用時(shí)為以送料泵開啟始至基本無(wú)濾液流出止。

1.1 蒸氨廢液壓濾試驗(yàn)

從堿渣泵出口管線引蒸氨廢液至臨時(shí)澄清桶（φ3000×10000），桶充滿后停止進(jìn)液，靜置1h，開進(jìn)料泵進(jìn)口閥、壓濾機(jī)進(jìn)液閥，開進(jìn)料泵。

1.2 鹽泥漿壓濾試驗(yàn)

從鹽水車間洗泥桶排泥管線引鹽泥漿至進(jìn)料泵入口管線，開壓濾機(jī)進(jìn)液閥，開進(jìn)料泵。

分別記錄進(jìn)液時(shí)間、進(jìn)液流量、進(jìn)液壓力，取壓濾液測(cè)濁度，壓濾完成后取濾餅測(cè)水分及濾餅成分。

圖1 壓濾試驗(yàn)流程示意圖

2 壓濾試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

2.1 蒸氨廢液壓濾試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1 蒸氨廢液壓濾試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

進(jìn)料17min停泵。濾液清澈，濾液濁度0.38 ppm。濾餅成型好，松開濾板，濾餅自動(dòng)脫落，濾餅含水49.0%。

2.2 鹽泥漿壓濾試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 鹽泥漿壓濾試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

進(jìn)料90min停泵。濾液清，濾液濁度0.93 ppm。松開濾板有漿液流出，濾餅有漿液狀?yuàn)A心，需人工輔助脫除。因含漿液夾心未做濾餅水分。

2.3 進(jìn)液流量、壓力變化趨勢(shì)圖

圖3 蒸氨廢液壓濾進(jìn)液壓力變化趨勢(shì)圖

圖4 鹽泥漿壓濾進(jìn)液流量變化趨勢(shì)圖

圖5 鹽泥漿壓濾進(jìn)液壓力變化趨勢(shì)圖

2.4 壓濾特性分析

2.4.1 蒸氨廢液壓濾特性分析

壓濾初始階段（前2min），蒸氨廢液充滿濾腔，并在兩側(cè)濾布上初步形成薄層濾餅；濾餅形成階段（第2～7min），后續(xù)進(jìn)入的蒸氨廢液經(jīng)先一步形成的濾餅過濾，濾液穿出，固形物被截留直至充滿濾腔；濾餅壓實(shí)階段（第7～17min），此時(shí)進(jìn)料泵達(dá)到并維持較高的進(jìn)液壓力，利用泵送入的少量蒸氨廢液進(jìn)一步擠壓濾餅、充填濾腔，直至幾無(wú)濾液流出。

2.4.2 鹽泥漿壓濾特性分析

壓濾初始階段（前1min），鹽泥漿迅速充滿濾腔，并在兩側(cè)濾布上初步形成致密性較強(qiáng)、穿透性較差的薄層濾餅；濾餅較為快速形成階段（第2～14 min），后續(xù)進(jìn)入的鹽泥漿經(jīng)先一步形成的濾餅過濾，濾餅進(jìn)一步增厚；濾餅壓實(shí)階段（第14～90 min），此時(shí)進(jìn)料泵達(dá)到并維持較高的進(jìn)液壓力，利用泵送入的少量鹽泥漿進(jìn)一步擠壓濾餅、充填濾腔，直至幾無(wú)濾液流出。

3 蒸氨廢液與鹽泥漿壓濾特性不同的成因探討

3.1 蒸氨廢液的形成及組成

蒸氨工序?yàn)榉纸饣厥漳敢褐械墓潭ㄤ@必須加入石灰乳。因?yàn)槭沂泻须s質(zhì)、石灰石煅燒過程生燒等原因，制得的石灰乳中含有雜質(zhì)；為了蒸氨完全必須保持一定的過剩灰；預(yù)熱母液中殘余的二氧化碳與灰乳反應(yīng)生成碳酸鈣，硫酸根離子與灰乳反應(yīng)生成硫酸鈣。這些物質(zhì)除部分積存于設(shè)備及管道形成結(jié)疤外，大部分進(jìn)入蒸氨廢液。蒸氨廢液產(chǎn)生量約9m3／t堿，主要成分為水、CaCO3、Mg（OH）2、SiO2及少量CaSO4、Al2O3、Fe2O3、10%CaCl2、5%NaCl、KCl、MgCl2等，固形物含量約300kg（干基）／t堿。

3.2 鹽泥漿的形成及組成

在精鹽水精制工序，原鹽溶解制得的粗鹽水中含有一定量的泥沙及鈣鎂雜質(zhì)，經(jīng)石灰－純堿一步法精制后，鈣鎂雜質(zhì)生成CaCO3、Mg（OH）2與泥沙一起澄清并經(jīng)洗滌后形成鹽泥漿，澄清過程需加入聚丙烯酰胺做助沉劑。鹽泥漿產(chǎn)生量約1m3／t堿，主要成分為水、CaCO3、Mg（OH）2、少量SiO2、水解聚丙烯酰胺及4～5tt的NaCl，固形物含量約60kg（干基）／t堿。

3.3 壓濾特性不同的成因探討

蒸氨廢液與鹽泥漿所含成分基本為同類物質(zhì)。區(qū)別在于：①蒸氨廢液溫度較高70～90℃，鹽泥漿溫度較低20～30℃。②鹽泥漿中含有水解聚丙烯酰胺，為線狀高分子化合物，通過吸附和架橋起加速懸浮粒子沉降的作用。鹽泥漿較低的溫度和含有水解聚丙烯酰胺造成二者黏度的差異，進(jìn)而造成壓濾特性的不同。

此點(diǎn)亦可通過與氯堿廠鹽泥漿的對(duì)比進(jìn)行驗(yàn)證。氯堿廠鹽水精制方法為：粗鹽水加入一定量的NaOH，OH－與鹽水中的 Mg2＋生成 Mg（OH）2，再加入FeCl3助沉劑使 Mg（OH）2沉淀；除鎂后的鹽水再加入純堿液，純堿液的CO2－3與鹽水中的Ca2＋反應(yīng)生成CaCO3沉淀，經(jīng)凱膜過濾器過濾，精制鹽水進(jìn)入下一工序。Mg（OH）2沉淀與CaCO3沉淀的混合物即為氯堿生產(chǎn)鹽水精制工序產(chǎn)生的鹽泥，該鹽泥主要成分為 Mg（OH）2、CaCO3、NaCl、SiO2、Fe（OH）3等，氯堿廠鹽泥漿壓濾較為容易。兩種鹽泥漿成分主要區(qū)別在于氨堿法純堿生產(chǎn)鹽泥漿中存在水解聚丙烯酰胺。

4 解決鹽泥漿壓濾困難的措施

對(duì)氨堿法純堿鹽泥漿進(jìn)行壓濾的要求是：濾餅成型好、無(wú)料漿夾芯、含水在50%左右、壓濾時(shí)間不能過長(zhǎng)、濾液清澈不受污染。為尋求一種能夠顯著改善氨堿法純堿生產(chǎn)鹽泥漿壓濾性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)且不影響淡鹽水性質(zhì)的壓濾方法，我們進(jìn)行了研究實(shí)驗(yàn)。

用蒸氨廢液（90～95℃）與鹽泥混合以提高其溫度，達(dá)到降低其黏度的目的，對(duì)混合物料進(jìn)行壓濾就不存在單獨(dú)壓濾鹽泥那樣的問題。但這種混合壓濾法，無(wú)法回收淡鹽水。

使用蒸汽或使用降黏劑對(duì)鹽泥進(jìn)行降黏處理，雖然可以回收利用淡鹽水，但會(huì)大幅增加壓濾成本。從經(jīng)濟(jì)效益角度亦不可行。

在鹽泥漿中加入一種顆粒相對(duì)粗大的物料，在鹽泥粒子間及鹽泥粒子與濾布間起骨架支撐作用，從而改善其過濾性質(zhì)的方法。該物料應(yīng)該能顯著改善鹽泥壓濾性質(zhì)、不影響淡鹽水質(zhì)量、價(jià)廉易得。通過綜合考慮和試驗(yàn)最終我們選用公司自備電廠的粉煤灰來作為助濾劑，應(yīng)用后效果良好，壓濾用時(shí)縮短至40min以下。

5 結(jié)論及建議

1）對(duì)蒸氨廢液壓濾較為容易，用時(shí)短、濾餅成型好、卸料容易。

2）直接對(duì)鹽泥漿進(jìn)行壓濾較為困難，用時(shí)長(zhǎng)、濾餅有漿狀?yuàn)A芯、且需人工輔助卸料，不具實(shí)際價(jià)值。

3）鹽泥漿難于壓濾的原因在于水解聚丙烯酰胺的存在。

4）應(yīng)用添加粉煤灰來作為助濾劑，可解決鹽泥漿壓濾困難的問題。

5）在建設(shè)壓濾裝置時(shí)，應(yīng)將壓濾用時(shí)長(zhǎng)短作為確定壓濾機(jī)數(shù)量的一個(gè)因素，并應(yīng)統(tǒng)籌考慮建設(shè)粉煤灰存儲(chǔ)及輸送設(shè)施。

［1］ 大連化工研究設(shè)計(jì)院.純堿工學(xué)，2版［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.12

［2］ 陳學(xué)勤.氨堿法純堿工藝［M］.沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1989.11