氯化鈣生產中硫酸鈣結疤問題的探討

劉化升

（唐山三友集團有限公司，河北 唐山 063305）

自氨堿法純堿誕生以來，因其生產中會產生大量的蒸氨廢液，廢液處理一直是世界性難題。大部分氨堿廠環海而建，產生的廢液直接排入海中，對沿海的環境造成了一定污染。隨著我國對環境管理的不斷升級，各大氨堿廠紛紛建起氯化鈣生產線，用以回收蒸氨廢液中的氯化鈣和氯化鈉，同時減少廢液的排放量。但在實際生產過程中，硫酸鈣結疤問題一直困擾著氯化鈣的生產。各廠都一直在探索和嘗試硫酸鈣結疤問題的解決方法。

下面通過一組蒸氨廢液的濃縮實驗數據來說明硫酸鈣結疤的成因。

表1 蒸氨廢液的化學組成及物化性質

表2 濃縮后蒸氨廢液及析出固相的化學組成

1 硫酸鈣結疤的原因

目前氯化鈣生產工藝蒸發濃縮階段主要分兩效蒸發工藝和三效蒸發工藝，以兩效蒸發工藝為例，一效蒸發濃度控制指標一般為29°Be′，氯化鈣百分含量約19%，二效蒸發濃度控制指標一般為42°Be′，氯化鈣百分含量約40%。從表2實驗數據來看，CaSO4在濃縮開始時便析出，到29°Be′時，已大部分析出。而NaCl開始析出時的相對密度為1.2507（29.04°Be′）。由此可見，在一效蒸發過程中基本沒有NaCl析出，而CaSO4則大部分析出，結在換熱器管壁形成結疤，降低換熱效率，最終導致無法正常生產。在二效蒸發過程中，雖然還有少量的CaSO4析出，但同時析出大量NaCl，而使CaSO4形不成結疤。

2 原料液提濃的方法

通過以上數據分析，可以得出解決CaSO4結疤問題的思路，就是在蒸發器前把料液提濃至29°Be′以上，使大部分CaSO4提前結晶析出。此類方法有三種，詳述如下：

1）鹽田灘曬增濃。采用海水曬鹽工藝，把蒸氨廢液引入鹽田，自然蒸發增濃至29°Be′以上，使大部分CaSO4和少量NaCl在鹽田中結晶析出，從而達到除去CaSO4的目的。

優點：采用自然蒸發，節約能源。

缺點：土地資源占用太大；鹽田中含有大量Mg2＋，灘曬過程中會帶入產品，須增加除鎂裝置；在內地沿海地區，蒸發速度很慢，而且很難自然攤曬至29°Be′以上，自然蒸發效率很低。

適用區域：干燥少雨、自然蒸發量較大且有足量土地面積的地區。

2）采用濃鈣液勾兌增濃。以兩效蒸發為例，利用二效產出的濃鈣液與原料液在一勾兌澄清桶中進行勾兌增濃至29°Be′以上，使大部分CaSO4和部分NaCl在澄清桶中結晶析出，工藝簡圖如圖1。

圖1 鈣液勾兌工藝流程簡圖

優點：占地小，應用面廣。

缺點：設備運行成本較大。

適用區域：適用于土地資源缺乏、沒有灘曬鹽田的地區。

3）改進蒸氨工藝，直接提高蒸氨廢液濃度。在氨堿法純堿生產過程，把傳統的濕法蒸氨改為干法蒸氨工藝，直接把蒸氨廢液濃度提高到29°Be′以上，從而大降低廢液中CaSO4的含量，使其在氯化鈣生產過程形不成結疤。

優點：不但節約了氯化鈣生產中能源消耗，而且還節約了蒸氨過程中的水資源消耗，同時還大大減少了廢液的排放，綜合效益非常高。

綜上所述，要解決氯化鈣生產過程中CaSO4結疤問題，最好的方法是從源頭做起，改進蒸氨工藝，提高蒸氨廢液濃度，降低CaSO4含量。

［1］ 馬若欣，張向東.蒸氨廢液物性參數的測定［J］.天津化工，1999（01）