電石渣化灰在聯堿企業中的應用

張永建

(唐山三友化工工程設計有限公司，河北唐山 063305)

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電石渣化灰在聯堿企業中的應用

張永建

(唐山三友化工工程設計有限公司，河北唐山 063305)

介紹了對某聯堿生產企業的短平快改造，在不增加石灰窯和化灰機等設備的情況下，利用電石渣化灰替代氧化鈣制備灰乳，利用聯堿企業現有的二氧化碳和合成氨，轉型為氨堿法生產純堿的過程，如何得到滿足濃度要求的電石渣漿，是本文介紹的要點。

聯堿；氨堿；電石渣；提濃；化渣機

1 引 言

一段時期以來，聯堿企業由于其副產物氯化銨市場持續不景氣，已經影響其行業的整體發展；氨堿企業由于氨耗低、原燃材料降價等因素影響，近期行業優勢明顯；聯堿企業可否利用市場上比較廉價的電石渣和自身部分物料，在不需大量資金投入的情況下實現短時轉變，來改變一下近期頹勢，實現“兩條腿走路”，國內聯堿行業還沒有先例。本文通過對某聯堿企業的研發性工程設計，介紹一種純堿生產短平快升級的方法，希望能給那些銷售前景不很樂觀的聯堿企業帶來一些啟示。

2 改造方案的確定

電石渣是電石水解獲取乙炔氣后的以氫氧化鈣為主要成分的廢渣。在氨堿法生產企業，利用外購的廉價電石渣化灰來緩沖石灰窯大修期間的生產壓力，在正常生產期間提高灰乳的彈性，這樣的改造已經不是行業內的秘密。在這些成功的應用中，電石渣漿只是作為輔助的物料，溶解出來的ACaO(活性氧化鈣)濃度也僅僅在60～80 tt。全部使用電石渣漿替代灰乳進行純堿生產，在純堿行業還沒有先例，主要原因是沒有一套成功的生產設備和流程，能使溶解出的ACaO濃度大于160 tt。

基于企業電石渣化灰輔助生產的一些經驗，我們對化渣設備進行改造，對工藝流程進行深層次開發，經過兩個月的攻關，我們設計出一套理論上可以解決電石渣漿濃度問題的設計方案——即對電石渣漿進行二次提濃。

2.1 主體設備的確定

電石渣含水率35%，干基含氫氧化鈣87%，水不溶物13%，要想得到滿足濃度要求的電石渣漿，化渣機的設計很重要；我公司使用的化渣機(規格φ2500×10000)能夠輕松的化出80 tt左右的電石渣漿，如果將出料濃度提高到120 tt，尾部帶料就會很嚴重(沒有足夠的反應時間，電石渣不能溶解徹底)；為此我們對化渣機的結構進行了改造，改造后的化渣機規格為φ2500×19000，為增加生產的彈性，我們為改造后的化渣機配備了變頻電機(如圖1所示)。

為便于設備倒換檢修，化渣機設計為3臺，開2備1。

2.2 物料流程的設計

鑒于電石渣的物料特性，結合企業生產經驗，本次工藝流程我們做了下面的設計：電石渣經斗輪機輸送到取料皮帶、棧橋皮帶，經皮帶機頭部下料溜子，被輸送到化渣機。為能得到滿足濃度要求的電石渣漿，電石渣進入頭部下料溜子(頭部下料溜子是一個分料器，中間設置電動翻板，用以調節去一次和二次化渣機的進料量)后被分為兩個方向：即一次化渣和二次化渣(二次提濃)。

圖1 化渣機示意圖

一次化渣流程為：電石渣一部分通過頭部下料溜子翻板分料，與來自蒸吸工序的廢淡液、廢清液一起進入一次化渣機，電石渣在化渣機中溶解，乳液進入一次乳液分離器，不溶物經一次化渣機尾部進入一次轉篩；乳液經一次乳液分離器進一步分離得到一次合格乳液和一次沉淀廢砂，一次合格乳液進入一次渣漿桶，經一次渣漿泵送到棧橋皮帶頭部下料溜子進行二次化渣；一次沉淀廢砂送入廢砂倉；進入一次轉篩的化渣機尾部出料經廢淡液、廢清液二次溶解，得到渣漿淡液和不溶物，渣漿淡液經地溝被送到地槽，經液下泵打回棧橋皮帶頭部下料溜子繼續參與一次化渣；不溶物送入廢砂倉，廢砂最后被貨車運走。

二次化渣流程為：電石渣和一次渣漿、來自蒸吸工序的廢淡液、廢清液一起進入二次化渣機，進行電石渣二次提濃(一次渣漿的濃度約為120 tt)，電石渣和一次渣漿混合溶解，乳液濃度進一步提高(不低于160 tt)，高濃度的乳液進入二次乳液分離器，不溶物經二次化渣機尾部進入二次轉篩；高濃度乳液經二次乳液分離器分離得到二次合格乳液和二次沉淀廢砂，二次合格乳液進入二次渣漿桶，經二次渣漿泵送到蒸吸工序；二次沉淀廢砂送入廢砂倉；進入二次轉篩的化渣機尾部出料經廢淡液、廢清液二次溶解，得到渣漿淡液和不溶物，渣漿淡液經地溝被送到地槽，經液下泵打回棧橋皮帶頭部下料溜子繼續參與一次化渣，不溶物送入廢砂倉，廢砂最后被貨車運走。工藝流程如圖2 。

3 機運布置設計

電石渣是生產的唯一原料，考慮到物料運輸受到天氣等因素的限制，為不影響生產的連續性，使用單位要求電石渣的儲量必須能夠滿足至少半個月的生產需要，因此電石渣化渣工序的機運布置要充分考慮渣庫的容量問題。機運布置需要考慮的另外一個主要因素就是電石渣的取料問題，電石渣含水率35%，粘性比較大，流動性差，因此不能采取常規的取料方式，結合企業生產經驗，我們采用電驅動的小型斗輪機(上料能力75 t/h)上料，考慮到電動設備故障率較高，我們設計斗輪機開2備2。斗輪機給上料皮帶機上料，為保證不掉料，斗輪機要沿皮帶機長度方向平行運動，因此上料皮帶要有足夠的長度(要滿足兩臺斗輪機同時上料，皮帶長度不小于50 m)，考慮到渣庫容量，皮帶需布置在渣庫的邊緣。

化渣需要有二次提濃的過程才能獲取滿足要求的電石渣漿，因此化渣機的布置也是本次機運布置的難點。棧橋皮帶頭部下料溜子的設計成為本次設計的亮點，也成為機運布置難點的突破口，我們大膽采用了電動擋板分料設計，將兩個化渣機對稱布置，一次和二次化渣同時進料，電動擋板調節分料比例，“先一次化渣，再二次提濃”的設計理念從此得到實現。

考慮到有可能存在電石渣溶解不徹底的問題，我們增加了雙保險——乳液分離器和轉篩，為我們設計的圓滿成功增加砝碼。不僅如此，我們還充分考慮節能增效問題，增加地槽裝置，將轉篩的渣漿淡液用液下泵送回棧橋皮帶頭部下料溜子再次利用。最終的不溶物經廢砂倉收集后用貨車運走以供他用。

4 結 論

我們的這次嘗試性的設計經過一段時間的生產運行，一次化渣濃度不低于120 tt，二次提濃后，電石渣漿濃度達到170～200 tt，超過了生產目標，在聯堿法生產企業成功實現向氨堿法生產的轉型，用時僅僅6個月，產能達110萬t/a，開了行業的先河，為目前步履維艱的聯堿生產企業發展提供了一個新的選擇。

[1] 黃學勤．運輸機械選型設計手冊[M]．北京：化學工業出版社，2011

[2] 胡宗武．非標準機械設備設計手冊[M]．北京：機械工業出版社，2003

TQ117.2

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1005-8370(2016)01-07-03

2015-10-10

張永建(1981—)，河北理工大學機械工程學院畢業，工程師，現任唐山三友化工工程設計有限公司設備設計主任工程師。