氯化鈣生產(chǎn)中硫酸鈣結(jié)疤問題的探討

劉化升

（唐山三友集團(tuán)有限公司，河北 唐山 063305）

自氨堿法純堿誕生以來，因其生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)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(huán)海而建，產(chǎn)生的廢液直接排入海中，對沿海的環(huán)境造成了一定污染。隨著我國對環(huán)境管理的不斷升級(jí)，各大氨堿廠紛紛建起氯化鈣生產(chǎn)線，用以回收蒸氨廢液中的氯化鈣和氯化鈉，同時(shí)減少廢液的排放量。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，硫酸鈣結(jié)疤問題一直困擾著氯化鈣的生產(chǎn)。各廠都一直在探索和嘗試硫酸鈣結(jié)疤問題的解決方法。

下面通過一組蒸氨廢液的濃縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來說明硫酸鈣結(jié)疤的成因。

表1 蒸氨廢液的化學(xué)組成及物化性質(zhì)

表2 濃縮后蒸氨廢液及析出固相的化學(xué)組成

1 硫酸鈣結(jié)疤的原因

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

2 原料液提濃的方法

通過以上數(shù)據(jù)分析，可以得出解決CaSO4結(jié)疤問題的思路，就是在蒸發(fā)器前把料液提濃至29°Be′以上，使大部分CaSO4提前結(jié)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(fā)增濃至29°Be′以上，使大部分CaSO4和少量NaCl在鹽田中結(jié)晶析出，從而達(dá)到除去CaSO4的目的。

優(yōu)點(diǎn)：采用自然蒸發(fā)，節(jié)約能源。

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

適用區(qū)域：干燥少雨、自然蒸發(fā)量較大且有足量土地面積的地區(qū)。

2）采用濃鈣液勾兌增濃。以兩效蒸發(fā)為例，利用二效產(chǎn)出的濃鈣液與原料液在一勾兌澄清桶中進(jìn)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(jié)晶析出，工藝簡圖如圖1。

圖1 鈣液勾兌工藝流程簡圖

優(yōu)點(diǎn)：占地小，應(yīng)用面廣。

缺點(diǎn)：設(shè)備運(yùn)行成本較大。

適用區(qū)域：適用于土地資源缺乏、沒有灘曬鹽田的地區(qū)。

3）改進(jìn)蒸氨工藝，直接提高蒸氨廢液濃度。在氨堿法純堿生產(chǎn)過程，把傳統(tǒng)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(chǎn)過程形不成結(jié)疤。

優(yōu)點(diǎn)：不但節(jié)約了氯化鈣生產(chǎn)中能源消耗，而且還節(jié)約了蒸氨過程中的水資源消耗，同時(shí)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(chǎn)過程中CaSO4結(jié)疤問題，最好的方法是從源頭做起，改進(jìn)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(shù)的測定［J］.天津化工，1999（01）