肖燕軍

(江西晶昊鹽化有限公司，江西 樟樹(shù) 331200)

江西晶昊鹽化有限公司純堿裝置于2018年7月一次性投料試生產(chǎn)成功，到2021年8月經(jīng)過(guò)純堿二期填平補(bǔ)齊建設(shè)達(dá)到了日產(chǎn)2 100 t，年產(chǎn)超65萬(wàn) t產(chǎn)能。由于在純堿生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生濃度較高的熱堿液，處理困難，若將其中的Na2CO3回收，用于生產(chǎn)小蘇打，并將回收Na2CO3后的小蘇打母液用于純堿生產(chǎn)中的煅燒尾氣噴淋熱堿液的補(bǔ)充水，可實(shí)現(xiàn)變廢為寶，同時(shí)能增加自身產(chǎn)品種類，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。基于以上因素，江西晶昊鹽化有限公司2019年啟動(dòng)小蘇打項(xiàng)目建設(shè)，2020年初開(kāi)始進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工建設(shè)，2020年10月實(shí)現(xiàn)一次性開(kāi)車成功，2020年11月通過(guò)72 h達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)考核，產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)能。

1 小蘇打生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介

來(lái)自煅燒工序成品刮板輸送機(jī)的純堿與來(lái)自煅燒工序的熱堿液進(jìn)入1#化堿桶內(nèi)進(jìn)行溶解(來(lái)自倉(cāng)庫(kù)的純堿與小蘇打?yàn)V液進(jìn)入2#化堿桶內(nèi)進(jìn)行溶解)形成小蘇打生產(chǎn)所需的堿液，堿液進(jìn)入澄清桶進(jìn)行初步澄清以去除大顆粒和雜質(zhì)，澄清后的堿液通過(guò)溢流進(jìn)入清液桶，清液桶內(nèi)的清堿液經(jīng)過(guò)PE過(guò)濾器進(jìn)一步過(guò)濾后送入碳化塔內(nèi)。

進(jìn)入碳化塔內(nèi)的堿液與壓縮送來(lái)的CO2反應(yīng)生成含碳酸氫鈉(NaHCO3)結(jié)晶的堿液，制堿塔尾氣經(jīng)澄清桶后高空排放。碳化塔底部取出的NaHCO3堿液靠自身壓力進(jìn)入稠厚器。

碳化塔內(nèi)反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

Na2CO3(aq)+CO2(g)+H2O(l)=2NaHCO3(s)↓

進(jìn)入稠厚器的NaHCO3堿液，在稠厚器內(nèi)上層清液通過(guò)溢流管流入濾液桶，底部稠厚的晶漿進(jìn)入離心機(jī)經(jīng)過(guò)離心脫水后得到濕小蘇打物料，經(jīng)濕料螺旋輸送機(jī)送到干燥管內(nèi)。離心后的濾液進(jìn)入濾液桶。鼓風(fēng)機(jī)來(lái)的空氣經(jīng)空氣加熱器(通入蒸汽)加熱后進(jìn)入干燥管，把濕料螺旋輸送機(jī)送來(lái)的濕物料充分加熱干燥，干燥后的物料進(jìn)入旋風(fēng)分離器，分離出的成品經(jīng)篩分后進(jìn)入粉體流冷卻器冷卻降溫，然后送往包裝工序進(jìn)行成品小蘇打的包裝。旋風(fēng)分離器分離出的含堿塵尾氣經(jīng)布袋除塵器后，堿粉送往成品料倉(cāng)進(jìn)行包裝，剩余尾氣高空排放。

2 生產(chǎn)裝置主要工藝特點(diǎn)

小蘇打裝置采用純堿合成法生產(chǎn)工藝，即利用純堿經(jīng)過(guò)化堿、澄清、過(guò)濾、碳化、分離、干燥、冷卻等工藝生產(chǎn)小蘇打產(chǎn)品，為進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、改進(jìn)裝備技術(shù)、降低運(yùn)行能耗，在傳統(tǒng)小蘇打生產(chǎn)工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)內(nèi)外小蘇打生產(chǎn)企業(yè)先進(jìn)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一些關(guān)鍵崗位采用了較為先進(jìn)的工藝技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備。具體的工藝特點(diǎn)如下。

2.1 熱堿液蒸氨工藝

新建小蘇打生產(chǎn)裝置，其原料主要是利用洗滌煅燒爐尾氣的熱堿液化堿得到的飽和堿液，熱堿液洗滌主要是將煅燒尾氣中旋風(fēng)分離器不能分離的純堿細(xì)粉用液體洗滌溶解， 循環(huán)的熱堿液中的Na2CO3含量能夠達(dá)到70 tt，并含有少量的氨。本裝置在熱堿液去化堿桶前設(shè)置熱堿液蒸氨塔，不僅可以降低熱堿液中的含氨量，回收熱堿液中的CO2，還可以將熱堿液濃縮提高Na2CO3的濃度，進(jìn)一步提高小蘇打產(chǎn)品的質(zhì)量。蒸氨塔蒸出的氣體主要成分為CO2，可以并入爐氣冷凝系統(tǒng)用于制取純堿用的原料氣，經(jīng)冷凝后放空。

圖1 小蘇打工藝流程圖

2.2 不冷卻碳化工藝

早期的小蘇打碳化塔與重堿碳化塔類似，在塔的下部有冷卻水箱或夾套冷卻，采用菌帽串流無(wú)溢流塔板形式，這種碳化塔傳質(zhì)效率低、結(jié)晶質(zhì)量差、作業(yè)周期短等缺點(diǎn)。本裝置采用的是全不銹鋼不冷卻內(nèi)溢流篩板塔，其特點(diǎn)是傳質(zhì)效率高、能力大、結(jié)晶質(zhì)量高、作業(yè)周期長(zhǎng)。裝置采用低溫的進(jìn)堿液、不冷碳化的生產(chǎn)工藝，可以保證碳化反應(yīng)過(guò)程溫度不發(fā)生突變，使得結(jié)晶速度控制更利于結(jié)晶生長(zhǎng)，保證了小蘇打的結(jié)晶質(zhì)量。

2.3 三級(jí)推料分離

由于小蘇打結(jié)晶比較細(xì)，離心分離后濾餅比較密實(shí)，國(guó)內(nèi)大部分小蘇打生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)使用兩級(jí)推料式離心機(jī)。本裝置采用國(guó)內(nèi)目前最為先進(jìn)的三級(jí)活塞推料式離心機(jī)，相較于二級(jí)推料式離心機(jī)，三級(jí)推料式離心機(jī)具有自動(dòng)操作、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、脈動(dòng)卸料、濾餅含濕率低等特點(diǎn)，離心機(jī)的單臺(tái)能力即可達(dá)到8 t/h，考慮本裝置生產(chǎn)規(guī)模規(guī)劃達(dá)到5萬(wàn)t/a，故選用2臺(tái)HS650的三級(jí)推料離心機(jī)，與物料接觸部分材質(zhì)全部采用2205雙相不銹鋼材質(zhì)。

離心機(jī)分離指標(biāo)：

生產(chǎn)能力：8 t/h(干基)

產(chǎn)品含水量：≤4 wt%

2.4 粉體流冷卻工藝

粉體流冷卻器是近年來(lái)在國(guó)外研發(fā)并成功應(yīng)用的一種固體冷卻器，固態(tài)物料靠自身重力以均勻的速度通過(guò)該設(shè)備的整個(gè)斷面，靠循環(huán)冷卻水與物料間接換熱的板式換熱器。本裝置的涼堿工藝設(shè)備采用了粉體流冷卻器，其運(yùn)行過(guò)程中只有卸料器耗電，且不會(huì)破壞小蘇打的結(jié)晶顆粒。

粉體流主要工藝指標(biāo)：

生產(chǎn)能力：8～10 t/h

出料溫度：≤40 ℃

含濕量：<0.2%

顆粒度：0.05～0.2 mm

2.5 先進(jìn)的包裝工藝

小蘇打裝置包裝設(shè)備設(shè)計(jì)有1套噸袋包裝線和2套先進(jìn)的全自動(dòng)定量小包裝生產(chǎn)線，小包裝生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)上袋、套袋、自動(dòng)縫包、機(jī)械手自動(dòng)碼垛，做到了無(wú)人操作，減少了人工成本，其包裝速度塊，單臺(tái)可達(dá)到8～10包/分鐘，可包裝25 kg/50 kg規(guī)格產(chǎn)品，滿足不同用戶需求。

3 生產(chǎn)中存在的主要問(wèn)題原因分析及解決辦法

小蘇打裝置在試生產(chǎn)中由于設(shè)計(jì)缺陷和設(shè)備本身存在的問(wèn)題，滿足不了實(shí)際生產(chǎn)需要，為此進(jìn)行一些設(shè)備改造和工藝改進(jìn)，保證了生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1 化堿螺旋輸送機(jī)負(fù)荷大，常自停，嚴(yán)重影響原料堿液的制備

原因分析：成品純堿作為原料制備堿液，取自煅燒車間成品刮板機(jī)內(nèi)，從刮板機(jī)的下部開(kāi)孔并加裝插板閥控制下堿量，因插板閥開(kāi)度不能太小(流動(dòng)緩慢易受凝結(jié)水影響形成結(jié)疤堵塞)，所以下料溜管內(nèi)物料充滿，造成螺旋輸送機(jī)一直是滿負(fù)荷作業(yè)，特別是當(dāng)堿液濃度大時(shí)通過(guò)變頻減慢螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)電機(jī)極易跳停，主要原因是螺旋輸送機(jī)內(nèi)物料太多，而設(shè)備輸送功率不足。

解決辦法：在原有的螺旋輸送機(jī)下料溜管前約200 mm處增加一個(gè)斜溜管并與原有溜管連接，起到了縮短螺旋輸送距離的作用，減輕螺旋輸送機(jī)的負(fù)荷量，另外將原來(lái)配備的電機(jī)減速機(jī)功率適當(dāng)改大，保證輸送動(dòng)力的充足。經(jīng)過(guò)改造后運(yùn)行平穩(wěn)，效果顯著。

3.2 濕料螺旋輸送機(jī)自停頻繁，堵料嚴(yán)重，清理工作量大，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行

原因分析：濕料螺旋輸送機(jī)內(nèi)的物料含有約5%左右的水分，易粘連螺旋輸送機(jī)的殼體及螺旋翅片，而濕料螺旋螺旋輸送機(jī)考慮到封堵空氣加熱器內(nèi)熱風(fēng)的原因，在頭部出料端采用的是緊縮式不等徑翅片形式，在起到密封作用的同時(shí)也因濕料的粘堵造成了螺旋輸送機(jī)負(fù)荷增大，導(dǎo)致跳停現(xiàn)象的產(chǎn)生。此外，設(shè)備的輸送電機(jī)功率偏小也是經(jīng)常憋停設(shè)備的原因之一。

解決辦法：將螺旋輸送機(jī)頭部的不等徑密封段翅片間距由原來(lái)的1∶3加大至1∶1.5，既保證了螺旋葉片的密封作用又避免了因物料粘連堵塞造成設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行的作用，另外將原設(shè)備傳動(dòng)電機(jī)功率適當(dāng)增大，提高設(shè)備輸送能力，穩(wěn)定了設(shè)備運(yùn)行，為進(jìn)一步增加產(chǎn)量提供了保證。

3.3 稠厚器攪拌框變形，影響物料沉降及下料運(yùn)行

原因分析：稠厚器攪拌原設(shè)計(jì)采用的是主受力攪拌框?yàn)?0×80 mm的不銹鋼角鋼，連接拉力攪拌框?yàn)?0×60 mm的不銹鋼角鋼，攪拌框上下各有兩段60×60 mm的角鋼突出攪拌翅片，起到充分?jǐn)噭?dòng)的作用。使用中因受力較大時(shí)突出攪拌翅片與主框無(wú)固定拉筋連接，且不銹鋼材質(zhì)受熱時(shí)變軟等因素首先變形彎曲，同時(shí)下段攪拌框因板材單薄，角鋼正向承受阻力較大時(shí)產(chǎn)生變形，最終導(dǎo)致整個(gè)攪拌框變形損壞。

解決辦法：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)攪拌框損壞情況分析，我們重新設(shè)計(jì)制作了新的攪拌框，將主受力攪拌框采用了100×63 mm的不銹鋼角鋼，連接拉力攪拌框采用了80×80 mm的不銹鋼角鋼，攪拌框兩側(cè)突出的攪拌翅片改為100×63 mm的不銹鋼角鋼，并與主受力框用角鋼連接固定，另外在上下攪拌框間增加了部分加強(qiáng)筋板，使攪拌框各部分連接為一個(gè)固定整體，增強(qiáng)了攪拌框的受力強(qiáng)度和抗彎鋼度，經(jīng)改造后攪拌框運(yùn)行正常。

3.4 稠厚器出料不暢，器內(nèi)物料積聚影響生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行

原因分析：稠厚器下部出料管口開(kāi)孔位置偏低，距離攪拌翅片存在一定的高度，特別是當(dāng)物料量較大時(shí)，下部沉積料流動(dòng)性差(攪拌無(wú)法攪動(dòng)物料)，導(dǎo)致下料時(shí)因物料沉積粘稠流動(dòng)不暢，稠厚器內(nèi)物料積聚攪拌負(fù)荷大，影響攪拌器的正常運(yùn)行。

解決辦法：將原有的下料口提高約200 mm至與攪拌器下部翅片水平線略低處，既達(dá)到攪拌翅片攪動(dòng)時(shí)能使下料口周圍物料有流動(dòng)的效果，同時(shí)又使下料口處物料因低于翅片而有沉降空間，避免物料出現(xiàn)時(shí)有時(shí)無(wú)現(xiàn)象，保證了稠厚器內(nèi)物料的正常下料。

3.5 直排篩篩網(wǎng)破損頻繁，不能有效去除物料中的大顆粒，影響產(chǎn)品質(zhì)量

原因分析：直排篩振動(dòng)頻率太大，物料在直排篩內(nèi)篩網(wǎng)上跳動(dòng)量過(guò)大，特別是物料量多且其中含有大顆?；蚪Y(jié)塊小蘇打時(shí)，對(duì)篩網(wǎng)的沖擊力較大導(dǎo)致直排篩篩網(wǎng)破損嚴(yán)重，影響正常使用。另外直排篩篩網(wǎng)采用“十”字形支架上用樹(shù)脂膠粘接張緊的形式，物料從上部落入篩網(wǎng)時(shí)先集中在篩網(wǎng)的中部，然后再向四周分散篩分，篩網(wǎng)中間位置承力最大，支撐篩網(wǎng)的支架間隔較大，易在此處造成篩網(wǎng)破損。

解決辦法：經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，將直排篩的振動(dòng)頻率調(diào)整至在保證正常物料篩分的情況下最小頻率，減少直排篩內(nèi)物料的跳動(dòng)量，同時(shí)與設(shè)備廠家溝通探討后，將篩網(wǎng)的支架形式由“十”字形改為“米”字形，增加了支架的支撐面積和篩網(wǎng)的粘連強(qiáng)度，有效地保證了直排篩的正常運(yùn)行和篩網(wǎng)的長(zhǎng)周期使用。

3.6 布袋除塵器電磁閥損壞頻繁，布袋破損嚴(yán)重，尾氣含塵量超標(biāo)，污染環(huán)境

原因分析：壓縮空氣作為布袋除塵器脈沖反吹和氣室提升閥的動(dòng)力來(lái)源，初始設(shè)計(jì)安裝時(shí)設(shè)定的進(jìn)氣壓力為0.55 MPa，使用過(guò)程中較大壓力的壓縮空氣在脈沖反吹時(shí)對(duì)布袋的沖擊力很大，造成布袋出現(xiàn)破損。同時(shí)較大壓力的壓縮空氣致使氣室提升閥氣缸承壓較大，損壞率也較高。另外由于壓縮空氣中經(jīng)常含有部分水分，導(dǎo)致反吹電磁閥線圈經(jīng)常短路損壞。

解決辦法：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，現(xiàn)場(chǎng)加裝了減壓閥將壓縮空氣的進(jìn)氣壓力調(diào)整至0.35 MPa，減小了壓縮空氣的沖擊力，同時(shí)將脈沖反吹和氣室提升的運(yùn)行周期及間隔時(shí)間都作了進(jìn)一步的調(diào)整，在壓縮空氣總管上增加汽水分離器，并在布袋除塵器壓縮空氣管線上又加裝了三聯(lián)件過(guò)濾器，進(jìn)一步消除壓縮空氣中的水分，保證了布袋除塵器的正常使用。

3.7 除塵系統(tǒng)細(xì)粉下料改造

存在問(wèn)題：除塵料通過(guò)布袋除塵器下部翻板閥控制，當(dāng)除塵料積聚到一定量時(shí)，翻板閥打開(kāi)，大量除塵器瞬間進(jìn)入到噸袋料倉(cāng)內(nèi)。由于除塵料為細(xì)粉狀，堆積密度比小蘇打成品小，正常包裝1 000 kg小蘇打時(shí)，溢袋現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。原設(shè)計(jì)除塵料只能進(jìn)入噸袋倉(cāng)，只生產(chǎn)小袋時(shí)，除塵料無(wú)法進(jìn)行正常包裝，只能當(dāng)作廢料處理，造成極大的浪費(fèi)。

解決方法：

1)在布袋除塵器下料管加裝一臺(tái)星形卸料器，既可以保證布袋除塵器產(chǎn)生的粉塵料能均勻的進(jìn)入料倉(cāng)，還可以隔斷布袋除塵器與料倉(cāng)之間的負(fù)壓連接，阻止布袋除塵對(duì)料倉(cāng)的影響。

2)在下料管處增加一旁路管，加裝一臺(tái)除塵細(xì)粉螺旋輸送機(jī)，螺旋輸送機(jī)出口通過(guò)三通分料管進(jìn)入到兩個(gè)小袋料倉(cāng)。當(dāng)生產(chǎn)噸袋時(shí)，布袋除塵器物料可以通過(guò)星形卸料器直接進(jìn)入噸袋料倉(cāng)。只生產(chǎn)小袋包裝時(shí)，則可將粉塵料通過(guò)旁路管經(jīng)細(xì)粉除塵螺旋輸送機(jī)進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的小袋料倉(cāng)，避免了物料的浪費(fèi)。

4 結(jié) 語(yǔ)

目前通過(guò)不斷的工藝操作摸索和設(shè)備改進(jìn)及改造，小蘇打日產(chǎn)已超200 t/d，超過(guò)了年設(shè)計(jì)5萬(wàn)t的產(chǎn)能。隨著小蘇打產(chǎn)能的不斷提升，新的工藝操作和設(shè)備問(wèn)題將不斷出現(xiàn)，下一步還需重點(diǎn)針對(duì)穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)行和提高工藝指標(biāo)進(jìn)行改造和優(yōu)化調(diào)整。