，　

(中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司，青海 德令哈　817099)

工業(yè)上用于分離液態(tài)非均一相物系(由液體和固體粒子所組成的懸浮液)的方法，有沉降法和過(guò)濾法等多種。

沉降法是利用粒子本身所受的重力或借助于離心力的作用，使分散的粒子沉降分離。過(guò)濾法是借助于壓力或離心力作用，使流體穿過(guò)過(guò)濾介質(zhì)而與固體粒子分開(kāi)。這些方法，各有特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)的適應(yīng)性各有不同。凡固體微粒不能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)用沉降法得到分離，或者由于沉降操作不能滿足脫水要求時(shí)，都可以考慮采用過(guò)濾法。

離心過(guò)濾雖已廣泛用于小蘇打(NaHCO3)的過(guò)濾，但在氨堿法純堿生產(chǎn)過(guò)程中，至今未見(jiàn)推廣使用；而真空過(guò)濾法則隨著真空過(guò)濾機(jī)的不斷改進(jìn)和完善，以日益廣泛地被采用。離心分離主要是利用離心力原理使液體和固體分離。這種設(shè)備流程簡(jiǎn)單，動(dòng)力消耗低，濾出的固體重堿含水量少(可小于10%)，但它對(duì)重堿的粒度要求高，生產(chǎn)能力低，氨耗高，國(guó)內(nèi)大廠較少采用。選用回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)分離重堿與母液有下列優(yōu)點(diǎn)：

1)完全自動(dòng)化和連續(xù)化；

2)易調(diào)節(jié)產(chǎn)量，適應(yīng)生產(chǎn)的波動(dòng)要求；

3)生產(chǎn)大型化，可達(dá)800 t/臺(tái)·日，適應(yīng)連續(xù)性大生產(chǎn)；

4)對(duì)于優(yōu)質(zhì)重堿可以除去大部分水分；結(jié)構(gòu)合理的過(guò)濾機(jī)可把重堿水分降至 12%左右；

5)運(yùn)轉(zhuǎn)完全可靠，維修工作量極少；

6)工作平穩(wěn)，無(wú)振動(dòng)，無(wú)噪音，可以安裝在高層樓面上。

我國(guó)純堿行業(yè)現(xiàn)有6.5 m2(φ2250×920寬)、13.4 m2(φ2250×1900寬)及20 m2(φ2600×2500寬)等三種定型機(jī)組。

1　真空過(guò)濾機(jī)的工作原理

從碳化塔取出的晶漿含懸浮固體NaHCO3約45%～50%(V)，生產(chǎn)中采用過(guò)濾的方法使其分離。分離并洗滌后的固體NaHCO3去煅燒，母液經(jīng)泵送至蒸氨加熱分解出氨和CO2回收入系統(tǒng)。

真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)主要由濾鼓、錯(cuò)氣盤(pán)、堿液槽、壓輥、刮刀、洗水槽及傳動(dòng)裝置組成。濾鼓多為鑄造而成，內(nèi)有許多格子連接錯(cuò)氣盤(pán)，鼓外有多塊篦子板，板上用毛氈作濾布，鼓的兩端有空心軸，軸上有齒輪與傳動(dòng)裝置相聯(lián)。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)依次完成吸堿、吸干、洗滌、擠壓、刮卸、吹除等過(guò)程。昆侖堿業(yè)目前使用不銹鋼濾網(wǎng)，具有方便清洗，長(zhǎng)期運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。

具體操作過(guò)程為：空心軸帶有扇形孔道的錯(cuò)氣轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)隨著濾鼓轉(zhuǎn)動(dòng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，依次改變著各扇形孔與固定盤(pán)上的各凹槽相壓合的部位及相連通的管道(真空管或壓縮空氣管)。當(dāng)某扇形孔轉(zhuǎn)到與固定盤(pán)上的凹槽(低真空)相遇時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的過(guò)濾室與真空管接通，室內(nèi)壓力低于大氣壓力，濾液被吸走，截留在濾布上的顆粒形成濾餅。當(dāng)該扇形轉(zhuǎn)到與凹槽(吸氣)相遇時(shí)，對(duì)應(yīng)的過(guò)濾室與壓縮空氣管接通，室內(nèi)壓力變?yōu)榇笥诖髿鈮毫Γ藭r(shí)過(guò)濾室已在卸料之后，為下一次循環(huán)作好準(zhǔn)備。如此依靠?jī)善e(cuò)氣壓合面和相通管道的變換，濾鼓在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下，不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，就形成真空過(guò)濾機(jī)連續(xù)的周期性的自動(dòng)作業(yè)。真空過(guò)濾機(jī)的作業(yè)如圖1所示。

圖1　真空過(guò)濾機(jī)的工作原理

2　濾餅的洗滌

從濾漿濾出的濾餅，其水分含量近五分之一，其中不可避免地殘留著主成分NaHCO3以外的其他成分，如不除去，就會(huì)導(dǎo)致濾餅雜質(zhì)含量高，使最終成品品級(jí)降低甚至成為次品。

例如，存留在濾餅內(nèi)母液中的少量NaCl和NH4Cl，當(dāng)重堿在煅燒爐內(nèi)加熱分解時(shí)，NH4Cl與NaHCO3作用，發(fā)生碳化反應(yīng)的逆反應(yīng)，也生成NaCl，所以，濾餅必須經(jīng)過(guò)洗滌，清洗可溶性雜質(zhì)，以提高產(chǎn)品純度。具體說(shuō)，需將Cl-洗到一定限度。所以，洗滌作業(yè)的主要目的就是確保純堿NaCl含量合格，爭(zhēng)取達(dá)到優(yōu)級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。

但是需要注意的是，洗水溫度應(yīng)該掌握在適宜的范圍內(nèi)。溫度適當(dāng)高些，粘度下降，容易透入晶間空隙，將母液置換出來(lái)，減少用水量。溫度過(guò)低，洗滌效果差，用水量和過(guò)濾損失相應(yīng)增加。但溫度過(guò)高，將增加NaHCO3的溶解損失并使工作環(huán)境惡化。通過(guò)實(shí)踐證明以38～42 ℃為宜。由水在不同溫度下對(duì)NaHCO3溶解度的關(guān)系表可以看出：清水溫度與NaHCO3溶解度的關(guān)系，是靜態(tài)的影響，而且不是實(shí)際生產(chǎn)所用的含碳酸銨鹽的洗水。硬水能析出鈣、鎂的碳酸鹽或氫氧化鎂等雜質(zhì)，堵塞濾布的毛細(xì)孔，破壞正常過(guò)濾作業(yè)，所以不能用于洗滌濾餅。國(guó)內(nèi)各堿廠均采用爐氣洗滌塔出來(lái)的洗水或廢淡液用作洗水。這種含有(NH4)2CO3等成分的水，溫度在40 ℃左右，對(duì)NaHCO3的洗滌較為適宜。

3　工藝流程敘述

從碳化塔取出的含NaHCO3結(jié)晶的懸浮液，經(jīng)各塔出堿管自流進(jìn)入高位計(jì)量槽(即出堿槽)，再經(jīng)過(guò)專(zhuān)設(shè)的輸送管或明槽流入堿液緩沖槽，經(jīng)過(guò)分配管分別進(jìn)入真空過(guò)濾機(jī)的堿液槽。

堿液槽中的濾漿受濾鼓里真空吸力的作用，母液通過(guò)濾布的毛細(xì)孔被抽走，NaHCO3則被吸附在濾布上，再經(jīng)吸干(母液)、洗滌(洗滌殘余母液)、擠壓和再吸干(水分)等過(guò)程，然后由刮刀卸下，經(jīng)溜筒和皮帶輸送機(jī)送往重堿煅燒爐。濾布上未卸凈的濾餅，則當(dāng)濾鼓的這部分與壓縮空氣管連通時(shí)，被羅茨鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的壓縮空氣吹下，重回堿液槽。濾布得到再生以后，過(guò)濾機(jī)又開(kāi)始下一輪的過(guò)濾作業(yè)。

由分離器頂部出來(lái)的濾氣，除空氣以外，還含有NH3、CO2和水汽，進(jìn)入凈氨器底部，與自凈氨器上部加入的洗水逆流接觸，被洗去絕大部分NH3和大部分CO2以后，尾氣由凈氨器頂部被真空機(jī)(泵)抽出，再經(jīng)氣水分離器裝置排入大氣中。從凈氨器底部流出的含氨洗水，通過(guò)一個(gè)有一定高度的“U”形水封管，自流送入爐氣洗滌塔，作為爐氣除NH3的洗水。最后用泵從塔底抽出，打入高位洗水桶，然后自流至過(guò)濾機(jī)的洗水槽，用以洗滌濾餅的Cl-。

反吹濾布上剩余濾餅用的壓縮空氣，由真空泵房專(zhuān)用的羅茨鼓風(fēng)機(jī)供給。送出的壓力保持在0.0981 MPa(約1 kg/cm2左右)表壓以上，經(jīng)氣包分離出水分以后，由總管分出若干支管，分別送至各濾堿機(jī)分配頭吹風(fēng)區(qū)，進(jìn)入過(guò)濾室反吹。在支氣管閥門(mén)以下，有時(shí)還另外引入一根有閥門(mén)控制的熱水管，以便需要停車(chē)清洗濾布時(shí)，向過(guò)濾室送入熱水，從內(nèi)向外沖洗。

為了保持堿液槽內(nèi)液位穩(wěn)定，并在一定條件下實(shí)現(xiàn)堿液供需平衡，在堿液槽下還設(shè)有一套帶攪拌機(jī)的溢流堿液桶及堿液返回泵。當(dāng)槽內(nèi)堿液高于溢流口，或因設(shè)備需要檢修等原因而放出堿液時(shí)，溢流液或放出液就自行流入或排入溢流堿液桶，再用返回泵將堿液送回出堿槽，繼續(xù)進(jìn)入濾堿機(jī)。

4　生產(chǎn)工藝控制以及工藝改進(jìn)

4.1　生產(chǎn)工藝控制

4.1.1重堿水分含量或者燒成率的控制

重堿水分或燒成率的高低，是影響煅燒爐能力和煅燒能耗高低的主要因素，所以降低重堿水分，提高燒成率，具有相當(dāng)重要的意義。降低重堿水分或者提高重堿燒成率的關(guān)鍵，在于減少能導(dǎo)致過(guò)濾阻力增加的因素，特別要做好以下幾點(diǎn)：

1)及時(shí)了解重堿結(jié)晶質(zhì)量變化，當(dāng)結(jié)晶變細(xì)，過(guò)濾阻力明顯增大時(shí)，及時(shí)采取相關(guān)補(bǔ)救措施，并聯(lián)系上工序改善結(jié)晶質(zhì)量。

2)調(diào)整濾堿機(jī)的開(kāi)用臺(tái)數(shù)，適當(dāng)減薄濾餅厚度，調(diào)整洗水溫度，以此來(lái)改善過(guò)濾速率。

3)及時(shí)倒車(chē)，采用溫度較高的洗水，徹底清洗濾布，并維持較高的吹風(fēng)壓力和風(fēng)量。

4.1.2重堿NaCl含量的控制

從堿液中濾出的重堿濾餅，含有很高的鹽分，所以在濾餅從濾鼓上卸下以前，需要加水洗滌，使得重堿鹽分含量控制在合格指標(biāo)范圍以內(nèi)。洗滌鹽分的過(guò)程，應(yīng)在保證產(chǎn)品指標(biāo)合格的前提下，盡可能減少洗水用量，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

1)根據(jù)純堿NaCl的含量要求，確定重堿鹽分含量控制指標(biāo)，防止重堿鹽分過(guò)低導(dǎo)致用水過(guò)多。并保證洗水桶具有較高和穩(wěn)定的水位，防止缺水或者斷水，達(dá)到均勻供水，分布淋撒均勻，達(dá)到合理用水，提高洗滌效率。

2)及時(shí)取樣檢測(cè)重堿結(jié)晶沉降時(shí)間以及濾餅鹽分含量，根據(jù)結(jié)晶質(zhì)量及濾餅含水量變化情況，相應(yīng)調(diào)整洗水用量。在結(jié)晶正常條件允許時(shí)，適當(dāng)減少開(kāi)用濾堿機(jī)的臺(tái)數(shù)，并維持堿液槽較高的液位，使濾鼓掛堿均勻厚度增加，達(dá)到用水量少、洗滌效率高的目的。

3)經(jīng)常檢測(cè)水溫以及水質(zhì)，不使用水溫過(guò)高或者過(guò)低的洗水，并維持適當(dāng)?shù)膲嚎s空氣的壓力或者吹氣量以及真空度。

4.1.3過(guò)濾真空度的控制

過(guò)濾系統(tǒng)的真空度是實(shí)現(xiàn)出堿液液固分離的推動(dòng)力，是保證各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求的主要條件。導(dǎo)致過(guò)濾系統(tǒng)真空度低的原因和處理方法：

1)堿業(yè)槽中液位低，濾鼓暴空面積大引起真空度低，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整濾堿機(jī)開(kāi)用臺(tái)數(shù)或者降低濾鼓轉(zhuǎn)速，提高堿液槽的液位。 停用或者備用的濾堿機(jī)真空閥門(mén)不嚴(yán)或者未關(guān)嚴(yán)，導(dǎo)致過(guò)濾真空度低，應(yīng)查明原因及時(shí)消漏。

2)濾過(guò)尾氣凈氨塔進(jìn)水量過(guò)大出現(xiàn)液封現(xiàn)象，或者尾氣管因結(jié)晶導(dǎo)致結(jié)疤堵塞等，應(yīng)查明原因及時(shí)處理，盡快恢復(fù)。

3)真空機(jī)效率低，或者因蒸汽壓力波動(dòng)導(dǎo)致真空機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)而影響的濾過(guò)真空波動(dòng)，查明原因及時(shí)聯(lián)系相關(guān)工序調(diào)整相關(guān)指標(biāo)，以維持合適的濾過(guò)真空度。

4.1.4重堿過(guò)濾損失率的控制

重堿過(guò)濾損失形成的原因主要有：洗水對(duì)碳酸氫鈉的溶解；碳酸氫鈉的細(xì)晶隨濾液直接透過(guò)濾布毛細(xì)孔；堿液通過(guò)濾布上的漏洞被吸走。根據(jù)以上原因分析，在生產(chǎn)操作中應(yīng)做好以下幾點(diǎn)達(dá)到降低過(guò)濾損失的目的：

1)合理控制重堿鹽分含量，避免由于鹽分控制過(guò)低，用水過(guò)多，導(dǎo)致過(guò)濾損失率上升。

2)根據(jù)出堿液流量，適當(dāng)減少濾堿機(jī)開(kāi)用臺(tái)數(shù)，增大濾鼓在堿液中的浸沒(méi)深度，增加濾餅厚度，提高洗滌效率。并經(jīng)常保持濾布完整不漏，發(fā)現(xiàn)微小破洞，及時(shí)修補(bǔ)，適時(shí)更新陳舊破漏的濾布。

3)當(dāng)重堿結(jié)晶顯著變細(xì)時(shí)，及時(shí)聯(lián)系上下工序設(shè)法改善，并注意維持較好的抽氣、吹風(fēng)等過(guò)濾條件。

4.2　工藝改進(jìn)

中鹽青海昆侖堿業(yè)投產(chǎn)至2014年3月初，過(guò)濾堿車(chē)一直在使用噴頭式洗水進(jìn)行洗堿。但在使用中沒(méi)能體現(xiàn)出好的效果，洗水用量大、過(guò)濾母液損失偏高、氯差大、蒸氨負(fù)荷重等問(wèn)題一直無(wú)法解決。3月中旬，車(chē)間先從6#堿車(chē)試改噴頭為槽式溢流洗水操作，并按時(shí)抽查6#堿車(chē)水分和鹽分，得到明顯效果。有效地減少了洗水用量，原來(lái)的單車(chē)洗水最少用量22 m3/h減少到了17 m3/h，并逐步改換其它堿車(chē)洗水噴頭，于3月底全部更換完畢。使用至今得到了有效的成績(jī)，平均減少洗水用量20 m3/h，提高過(guò)濾損失合格率達(dá)到90%以上，氯差合格率從原來(lái)最高25%提高到目前85%以上。同時(shí)降低了母液當(dāng)量，從原來(lái)6.3 m3/t堿降至目前5.9 m3/t堿。有效地減輕了蒸氨負(fù)荷，提高了生產(chǎn)能力，降低了蒸汽消耗。

[1]陳學(xué)勤.氨堿法純堿工藝[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1989

[2]王占和.氨堿法純堿生產(chǎn)技術(shù)[M].2011