于 波,王燕山,王英芳
(山東?;煞萦邢薰炯儔A廠,山東壽光 262737)
技術(shù)討論
蒸氨廢清液化灰可行性探討
于 波,王燕山,王英芳
(山東?;煞萦邢薰炯儔A廠,山東壽光 262737)
主要探討用蒸氨廢清液化灰的可行性,以找到減少?gòu)U液排放和提高灰乳濃度的依據(jù),從而降低蒸餾蒸汽消耗。
蒸氨廢清液;海水;電石泥;化灰
根據(jù)資料介紹,前蘇聯(lián)索爾維法純堿企業(yè)用蒸氨廢清液化灰可將灰乳濃度提高到≥200tt,而我廠灰乳濃度一般控制在165tt左右,再提高難度很大,為探討蒸氨廢清液化灰能否提高灰乳濃度,我廠進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)和直接在化灰水中攙兌一定比例廢清液進(jìn)行化灰試生產(chǎn)。由于不同企業(yè)化灰水組成不一樣,為此,室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)先用純海水和純電石泥在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化灰實(shí)驗(yàn),再結(jié)合?;儔A廠化灰水由海水和電石泥混合組成的實(shí)際情況展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。?;矣盟饕蓽睾K?、電石泥(液體狀態(tài))組成,比例約1∶2,為模擬實(shí)際生產(chǎn)狀況,第一階段:在實(shí)驗(yàn)室化灰試驗(yàn)時(shí),除單獨(dú)用某種水源在不同溫度下進(jìn)行試驗(yàn)外,還用不同比例的混合水進(jìn)行化灰試驗(yàn);第二階段:將一定量的蒸氨廢清液直接送入化灰機(jī)進(jìn)行化灰。
在實(shí)驗(yàn)室條件下,利用海水、廢清液、電石泥在不同溫度和不同組合下進(jìn)行化干灰(灰粉或灰塊),初步探索廢清液化灰的可行性,研究化灰后是否可提高灰乳濃度,達(dá)到減排蒸氨廢液和降低蒸氨汽耗目的。
樣品袋6只、10L塑料桶2只、1L容量瓶1只、500mL容量瓶2只、100mL容量瓶1只、100 mL量筒2只、250mL燒杯7只、80mL燒杯5只、洗瓶1只、50mL酸性滴定管1只、2mL移液管1只、電磁加熱板2臺(tái)、200℃溫度計(jì)2只、秒表1塊、分析天秤1臺(tái)、普通砝碼天平1臺(tái)、石灰粉碎機(jī)1臺(tái)、試驗(yàn)篩1個(gè)。
海水5L、廢清液5L、電石泥1L、干石灰(主要成分CaO,粒度為10~30mm)1kg、1.0mol/L鹽酸1 000mL、酚酞試劑50mL
1)石灰消化時(shí)間的確定
考慮灰乳濃度隨消化時(shí)間的延長(zhǎng)而有所提高,為確保分析數(shù)據(jù)的可靠性,試驗(yàn)時(shí)需首先確定消化時(shí)間。我廠實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中干灰在化灰機(jī)內(nèi)停留和消化時(shí)間約15min,在灰乳大罐緩沖時(shí)間約30 min,灰乳輸送至蒸餾工序約需5min,從而可獲知實(shí)際生產(chǎn)中石灰消化時(shí)間大約為50min。為此,試驗(yàn)時(shí)最大消化反應(yīng)時(shí)間將取50min作為灰乳濃度分析時(shí)間。
2)干灰重量和反應(yīng)液加入量的確定
本次試驗(yàn)化灰水取100mL,灰乳活性CaO濃度達(dá)到165tt時(shí),該化灰水中理論含純CaO重量為:[56×165/(20×2)]×100/1 000=23.1g,取石灰消化時(shí)的活性CaO為石灰的85%,則實(shí)際石灰量約為27.18g??紤]灰乳濃度可能高于165tt,為此試驗(yàn)時(shí)加灰量適當(dāng)增加至過(guò)剩,在此取40g。
3)化灰水的配制比例
實(shí)際生產(chǎn)時(shí)化灰水組成是:溫海水90m3/h、電石泥180m3/h??紤]電石泥在今后生產(chǎn)中必須全部利用,因而用蒸氨廢清液化灰時(shí)就必須減少溫海水用量,為此選定:第一次試驗(yàn)摻加30m3/h廢清液,此時(shí)海水由90m3/h減至60m3/h;第二次試驗(yàn)摻加60m3/h廢清液,此時(shí)海水由90m3/h減至30 m3/h,這樣廢清液、電石泥、海水的比例分別為1∶6∶2和2∶6∶1,混合后的溫度預(yù)計(jì)為:冬季40℃、夏季50~60℃。
1)原料準(zhǔn)備
用塑料桶取涼海水和廢清液各5L、用礦泉水瓶取電石泥1L。用塑料袋從新線(xiàn)運(yùn)灰皮帶取干石灰塊1袋,用石灰粉碎機(jī)將石灰粉碎,用試驗(yàn)篩篩取10~30mm左右的石灰顆粒做化灰試驗(yàn)用(考慮反應(yīng)容器較小而進(jìn)行適當(dāng)破碎)。
2)混合化灰水試劑配制
1#試劑:在500mL容量瓶中按廢清液、電石泥、海水1∶6∶2的比例分別加入50mL廢清液、300mL電石泥和100mL海水,制成450mL化灰水。
2#試劑:在500mL容量瓶中按廢清液、電石泥、海水2∶6∶1的比例分別加入100mL廢清液、300mL電石泥和50mL海水,制成450mL化灰水。
試驗(yàn)1:用海水、廢清液化灰,初始溫度為當(dāng)時(shí)室溫(14℃)。同時(shí)各放入干灰粉40.0g并攪拌。反應(yīng)30、50min時(shí)分別分析灰乳活性CaO濃度,即ACaO濃度。
試驗(yàn)2:用海水、廢清液化灰,初始溫度為50℃。同時(shí)各放入干灰粉40.0g并攪拌。反應(yīng)30、50 min時(shí)分別分析灰乳活性CaO濃度。
試驗(yàn)3:用初始溫度分別為50℃和85℃的廢清液化灰。同時(shí)各放入干灰粉40.0g并攪拌。反應(yīng)30、50min時(shí)分別分析灰乳活性CaO濃度。
試驗(yàn)4:消化溫度變化:將海水和廢清液分別加入石灰進(jìn)行消化反應(yīng),觀測(cè)消化溫度變化情況。初始溫度為室溫(19℃)。各放入干灰40.0g并攪拌,30min內(nèi)檢測(cè)溫度變化,試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
表1 海水、廢清液分別與灰粉反應(yīng)數(shù)據(jù)
表2 海水與廢清液化灰消化溫度變化
試驗(yàn)5:在1只250mL燒杯中加入1#試劑100 mL。初始溫度:40℃,放入干灰塊40.0g并攪拌后靜置。反應(yīng)30、50min時(shí)分別分析灰乳活性CaO濃度。數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
按以上步驟用2#試劑做同樣的試驗(yàn)。數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
試驗(yàn)6:在1只250mL燒杯中加入1#試劑100 mL。初始溫度:18℃。放入干灰塊40.0g并攪拌后靜置。反應(yīng)30、50min時(shí)分別分析灰乳活性CaO濃度。數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
按以上步驟用2#試劑做同樣的試驗(yàn)。數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
表3 石灰與化灰水試驗(yàn)數(shù)據(jù)
1)從試驗(yàn)1、2、3可看出,化灰水溫度高消化效果好,但太高后反而消化效果變差,這符合CaO消化特征,因而較理想的化灰溫度在50℃左右。
2)從試驗(yàn)1、2、3可看出,廢清液化灰效果遠(yuǎn)比海水化灰效果好。初步分析廢清液pH值較高,滴定時(shí)多耗酸所致,這說(shuō)明回收廢清液的過(guò)?;液筒糠职庇嘘P(guān),對(duì)蒸氨過(guò)程是有利的。另海水化灰時(shí)濃度低于蒸氨廢液的原因與海水中鈣、鎂離子和硫酸根離子濃度遠(yuǎn)高于蒸氨廢液有關(guān),若用淡水化灰效果應(yīng)會(huì)更好一些。
人類(lèi)發(fā)展生態(tài)學(xué)理論是由美國(guó)著名人類(lèi)學(xué)家和生態(tài)心理學(xué)家尤·布朗芬布倫納提出的。該理論認(rèn)為,發(fā)展是人與環(huán)境的復(fù)合函數(shù),即D=f(PE)。其中,D指Development(發(fā)展),P指People(人),E則指Environment(環(huán)境)。人的發(fā)展就是在層層疊疊、互相聯(lián)系的生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生的。這些環(huán)境系統(tǒng)直接或間接地以各種方式和途徑影響著人的發(fā)展。他將生態(tài)環(huán)境分成了宏觀系統(tǒng)、外在系統(tǒng)、中介系統(tǒng)和微觀系統(tǒng)①。
3)從實(shí)驗(yàn)1、2、3可看出,消化時(shí)間取40~50 min較為合理。
4)從試驗(yàn)4可以看出,海水化灰時(shí)溫度變化較緩慢,10min達(dá)到消化峰值,溫度峰值為80℃;廢清液化灰時(shí)溫度變化較劇烈,3min達(dá)到消化峰值,溫度峰值為98℃。
5)從試驗(yàn)5、6試驗(yàn)數(shù)據(jù)看:1#試劑和2#試劑隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)灰乳濃度略有降低,分析可能與物料少、停留時(shí)間長(zhǎng)、溫度下降有關(guān)。
2#試劑與1#試劑相比較灰乳濃度明顯較高,可見(jiàn)廢清液比例提高對(duì)化灰灰乳濃度提高有較明顯的作用。
從室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可推斷,無(wú)論單獨(dú)用蒸氨廢液化灰還是攙兌部分蒸氨廢清液化灰都對(duì)灰乳濃度提高有利,因而用蒸氨廢清液化灰是可行的。單獨(dú)用廢清液比用海水化灰時(shí)灰乳濃度高30tt左右,攙兌部分時(shí)將隨著加入比例的提高而提高,這雖與廢清液本身pH值在10~11之間,滴定時(shí)要多耗鹽酸有關(guān),但這對(duì)蒸氨過(guò)程是有利的,因?yàn)榛厥绽昧藦U液中的過(guò)?;液陀坞x氨。由于廢液中鈣離子濃度較高,若用其化灰后的灰乳用于鹽水精制,對(duì)石灰——純堿法將會(huì)增加自用純堿消耗;對(duì)石灰——碳酸銨法將增加除鈣系統(tǒng)負(fù)荷。因而要利用蒸氨廢液化灰需對(duì)鹽水精制所用灰乳單獨(dú)制備較為合理。
在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,再在生產(chǎn)中攙兌部分廢清液作為化灰水從化灰機(jī)頭部加入化灰機(jī),進(jìn)一步探索廢清液化灰的可行性及效果。需要說(shuō)明的是生產(chǎn)試驗(yàn)期間沒(méi)有大量或全部采用蒸氨廢清液化灰,主要是考慮灰乳中鈣離子濃度增加會(huì)對(duì)鹽水精制系統(tǒng)影響較大。另外,加入過(guò)多廢清液對(duì)生產(chǎn)影響程度不確定。
1)將《廢清液化灰方案實(shí)施程序》發(fā)放到石灰車(chē)間、鹽水車(chē)間、排渣車(chē)間、重堿車(chē)間和調(diào)度室。
2)將試驗(yàn)可能產(chǎn)生的影響生產(chǎn)因素與車(chē)間討論,制定事故預(yù)防預(yù)案。
1)從化灰機(jī)頭部加入廢清液:按約30、50m3/h依次加入化灰機(jī)。
2)2h檢測(cè)1次ACaO含量(tt)。
3)廢清液每種加入量試驗(yàn)時(shí)間為1天。
1)鹽水工序
對(duì)鹽水灰乳當(dāng)量的影響見(jiàn)表4,對(duì)鹽水精制用純堿液當(dāng)量的影響見(jiàn)表5。
表4 對(duì)鹽水灰乳當(dāng)量的影響
表5 對(duì)鹽水精制用純堿液當(dāng)量的影響(石灰——純堿法精制工藝)
2)蒸餾工序
對(duì)蒸餾灰乳當(dāng)量的影響見(jiàn)表6。
表6 對(duì)蒸餾灰乳當(dāng)量的影響
3)石灰工序
對(duì)灰乳濃度的影響見(jiàn)表7。
表7 廢清液對(duì)灰乳濃度的影響
1)對(duì)鹽水工序影響分析
從表4看出,加入廢清液后鹽水灰乳當(dāng)量出現(xiàn)降低趨勢(shì),且隨著廢清液加入量增加而降低。從表5看出,加入廢清液后鹽水精制需要純堿量出現(xiàn)增加趨勢(shì),且隨著廢清液加入量增加而增加,原因是廢清液帶入灰乳中的鈣離子濃度增加。因而對(duì)鹽水精制來(lái)說(shuō)有利也有弊,但不利部分可采取單獨(dú)化灰措施給鹽水供灰乳。
2)對(duì)蒸餾工序影響分析
從表6看出,加入廢清液化灰可降低灰乳當(dāng)量,說(shuō)明對(duì)蒸餾工序是有利的。
3)對(duì)石灰工序影響分析
在攙兌廢清液化灰時(shí),總的化灰水流量與加灰頻率的比值控制在3.0左右,從表7看出加入廢清液后,灰乳濃度降低,而且隨加入量增加灰乳濃度降低趨勢(shì)加大。表面看對(duì)灰乳濃度提高不利,但從鹽水精制和蒸氨用灰當(dāng)量降低的情況來(lái)判斷,該表中的灰乳濃度是虛值,這與實(shí)驗(yàn)室做的結(jié)果看似也相矛盾。初步分析原因是加入廢清液混合后化灰水的黏度增加,且石灰塊粒度大于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)時(shí)粒度,再加上在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)時(shí)攪拌力度比化灰機(jī)強(qiáng)度大,而造成消化不完全,但在進(jìn)入鹽水和蒸餾工序后,消化不完全的石灰又得到進(jìn)一步消化,因而不僅沒(méi)影響這兩個(gè)工序,反而更有利(鹽水精制多用純堿除外)。
通過(guò)室內(nèi)和生產(chǎn)試驗(yàn),初步結(jié)論是蒸氨廢清液可用于化灰,不僅可減少蒸氨廢液外排,降低蒸餾汽耗,而且會(huì)減少石灰石和焦炭(白煤)消耗。不足之處是鹽水精制過(guò)程中純堿用量增加、化灰機(jī)篩網(wǎng)因黏度大易堵塞,但可通過(guò)適當(dāng)改進(jìn)措施予以解決。實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)用蒸氨廢清液化灰時(shí)灰乳濃度接近200 tt,實(shí)際生產(chǎn)中因負(fù)荷較大,加入的廢清液又較少,沒(méi)有反映出實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果,這與前蘇聯(lián)氨堿企業(yè)用蒸氨廢清液化灰可使灰乳濃度≥200tt也有差別,因而建議感興趣的企業(yè)進(jìn)一步探討。
TQ 114.161;X 7
B
1005-8370(2010)06-16-04
2010-10-08