純堿生產過程中精鹽水鈣含量控制的試驗研究

孫路路

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

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科 學 試 驗

純堿生產過程中精鹽水鈣含量控制的試驗研究

孫路路

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

精鹽水作為純堿工業的原料，對其成分指標要求較高。其中精鹽水鈣含量指標對純堿質量、吸氨設備運行周期存在一定的影響。為滿足高端客戶需要組織生產低鈣輕質純堿時，精鹽水鈣含量指標的影響尤為明顯。實施精鹽水二次澄清試驗方案，利用凈化洗泥澄清桶，精鹽水鈣含量穩定控制在10 ppm以下，有效保證了低鈣輕質純堿的生產。

氨堿法；精鹽水；鈣含量；控制；低鈣輕質純堿；澄清

江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠(以下簡稱“淮堿”)所用原鹽系井礦鹽經過注水溶解后的鹵水，經精制、澄清后，供吸氨工序和碳化工序。鹽水精制過程主要是除去鹽水中的鈣、鎂離子及泥沙[1]。

但在生產過程中，精制鹵水仍含有一定量的鈣離子等雜質，對純堿質量、吸氨管道及設備造成一定的影響。

2015年，在生產低鈣輕質純堿過程中，精鹽水鈣含量對純堿生產的影響逐漸顯現出來：由于精鹵水鈣含量指標波動較大，淮堿又無任何手段進行調節、控制，在生產低鈣(小于40 ppm)輕質純堿時，成品中鈣含量不能完全滿足要求。

1 存在問題

淮堿使用的原料精制鹵水是從鹽礦制取得人工鹽水，經制鹽分廠精制、澄清后，供淮堿使用。在生產過程中，精鹽水鈣含量主要對純堿生產有以下影響：

1)鹽水吸氨和碳化時都會析出鈣鎂沉淀而殘留在產品中，致使純堿不溶物增加，影響純堿質量。特別在生產重質純堿過程中，精鹽水含鈣量高，經常出現重灰水合結晶差，造成重質純堿小顆粒偏多,影響重質純堿產量。

2)在吸氨過程中，精鹽水中含有大量的Ca2+、Mg2+離子，容易造成管線和高、低真空吸收塔內結疤嚴重時，需要停產對吸收塔進行酸洗。實際生產過程中，吸收塔清洗周期約6個月。

3)生產低鈣輕質純堿時，若精制鹵水中鈣含量指標穩定控制小于10 ppm時，則淮堿生產的輕質純堿中鈣含量基本小于40 ppm；制鹽分廠鹵水精制工藝中，澄清桶采用間歇式沉降而非連續式，每桶使用到中下部時，鈣嚴重超標，進入淮堿生產系統，造成系統中鈣含量出現波動、偏高，會導致輕質純堿成品鈣含量超標，滿足不了客戶的要求。

2 試驗目的

為了穩定控制精鹽水鈣含量，在初期生產低鈣堿時，要求制鹽分廠進一步降低精制鹵中鈣的含量，制鹽分廠采用的方法是加大純堿用量，較平時高1.5倍左右，但仍然未達到預期效果。基于上述原因，淮堿于2015年12月組織實施了精制鹵水二次澄清技術改造項目試驗。

3 試驗原理

淮堿原料精制鹵水是從鹽礦制取的人工鹽水，在精制過程中采用石灰純堿法[2]，進行除鎂、鈣，形成的二次鹽水，精制原理如下：

Mg2++Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+Ca2+

Ca2++Na2CO3→CaCO3↓+2Na+

采用石灰純堿法，在除鈣過程中，需耗用純堿，精制費用高。在生產低鈣堿時，若鹽廠加大純堿、絮凝劑的投用，一方面造成成本上升，另一方面在易造成鹵水澄清過程中懸浮顆粒沉降速度慢，鹵水濁度高。在最初生產低鈣堿過程中，鹽廠也采用加大投用純堿的劑量消除精鹽水中鈣，但造成了精鹽水濁度超標，未達到預期效果。

經過研究分析，淮堿一期設計的凈化洗泥澄清桶采用的是道爾澄清桶，而道爾澄清桶在精鹽水澄清工藝中應用廣泛，其規格為φ20000，現將其改造為精鹽水二次澄清桶，設備選型上符合試驗要求。同時，根據道爾澄清桶直徑公示：

D——澄清桶直徑，m；

Q——精鹽水流量，m3/h；

V——清液上升速度，m/h。

若以精鹽水流量350m3/h，清夜上升速度取0.4～0.6m/h計算，道爾澄清桶理論直徑為13～16m，而本實驗采用直徑20m的道爾澄清桶，設備規格上亦滿足實驗要求。洗泥澄清桶結構如圖1。

圖1 洗泥澄清桶結構

澄清桶自上而下分為：清液區、沉降區、轉變區、壓縮區[3]。在澄清桶中通入堿液，與鹽水中的鈣反應，生成懸浮顆粒，懸浮于鹽水中的固體顆粒雜質比鹽水密度大，在重力作用下自由沉降，形成沉降區；已無沉淀顆粒的清鹽水平穩上升，形成清液區，匯集后流出。隨著懸浮顆粒的下沉，在轉變區內顆粒慢慢聚集，體積變大，最終進入壓縮區，沉淀顆粒在重力作用下不斷壓緊，最后形成鹽泥。

試驗過程中以清堿液代替純堿作為二次除鈣劑原料，一方面防止純堿進入澄清桶，形成二次渾濁現象的產生，造成澄清效果差；另一方面，以清堿液代替純堿，節約了成本。

4 試驗方案

在原有的精鹽水進口管線上進行改造，增加一支管，將精鹽水送至凈化車間洗泥澄清桶中，并通入清堿液，除去精鹽水中鈣，經過澄清，洗泥澄清桶上部澄清后的精鹽水經管線自壓溢流至蒸吸工序精鹽水桶。

1.清堿液桶 2.清堿液泵 3.洗泥澄清桶 4.精鹽水桶圖2 改造后精鹽水管線流程圖

5 試驗效果

5.1 沉降效果

在二次澄清桶中心套筒處取100 mL精鹽水作沉降試驗，以下為沉降數據。

表1 沉降數據

在做沉降秒試驗過程中，由于鹵水經一次澄清后，鈣含量較低。在二次澄清過程中，沉降時間較長；同時，由于制鹽供淮堿精鹽水中鈣含量存在一定的波動，沉降時間變化較大；由于鹵水濃度高，約105.5～106 tt，在沉降過程中，伴隨著鹽析出沉降。

5.2 鈣含量數據對比

利用凈化洗泥澄清桶作二次澄清桶使用，并將堿液濃度約80 tt的清堿液送入澄清桶中，除去鹵水中的鈣，達到降低鹵水鈣含量的效果，以下數據為試驗前后鹵水鈣含量、成品鈣含量指標。

表2 試驗前鹵水鈣含量、成品鈣含量指標數據表(單位：ppm)

從試驗前后數據對比可以看出，精鹽水二次澄清后，鹵水鈣含量基本控制在10 ppm以下，純堿鈣含量基本控制在40 ppm左右，滿足了市場需求。

6 經濟效益分析

目前，國內大多數純堿企業都無法穩定生產低鈣輕質純堿，這使得低鈣輕質純堿價格相對較高，較普通純堿高出約50～100元/t。淮堿通過實施精鹽水二次澄清試驗項目，實現了低鈣輕質純堿的穩定生產，若低鈣輕質純堿市場以每月1 500 t計算，則全年增加效益約90～150萬元。

同時，精鹽水二次澄清，進一步降低了精鹽水鈣含量、濁度，減緩了設備結疤速度，延長了設備運行周期。

7 存在問題分析

1)試驗方案中，利用了凈化車間洗泥澄清桶作為精鹽水二次澄清桶，澄清后的鹽泥送入壓濾機壓濾，壓濾后的鹽水被送至廢液池，未得到有效地回收，造成了原料浪費。在沉降試驗中，已發現鹽析出沉降，說明鹽泥壓濾后的鹵水為飽和鹵水，回收價值高，需要增加一套鹽泥壓濾裝置，濾后的鹽水返回至鹵水澄清桶；同時，考慮到鹽泥的特性，壓濾裝置的選擇應采用真空帶濾機過濾方式。

2)實際生產過程中，清堿液流量不宜過高，流量過高，易影響系統生產，需通過化驗分析，控制精鹽水中堿液濃度。所以，在生產低鈣輕質純堿時，需要求鹽廠在鹵水精制過程中，盡量控制鈣含量指標，為淮堿精鹵水二次澄清提供可靠保障。

鹽廠在供淮堿精鹵水的過程中，已對鹵水進行精制、澄清，但精鹽水鈣含量仍無法滿足低鈣輕質純堿生產，若鹽廠加大精制過程中純堿、聚沉劑的使用，也會造成生產成本的增加，得不償失；精鹽水二次澄清試驗改造，利用生產過程中的清堿液，堿液濃度約80 tt，滿足了精鹽水二次澄清除鈣的需要，降低了低鈣輕質純堿的生產成本。同時鈣含量的降低，也減緩了設備結疤速度，延長設備運行周期。

[1] 大連化工研究設計院.純堿工學(第三版)[M].北京：化學工業出版社，2014

[2] 陳學勤.氨堿法純堿工藝[M].沈陽:遼寧科學技術出版社，1989

[3] 侯利杰.道爾澄清桶及其鹽水反渾問題的分析、處理[C].中國氯堿設備與技術研究會論文集，2007

TQ114.161

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1005-8370(2016)05-14-04

2016-03-29

孫路路(1986—)，碩士研究生，畢業于揚州大學化學工程專業，現為江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠生產調度。