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摘 要：节能降耗一直是化工生产的主题，它不仅仅是降低生产成本，同时也是改善生产环境的重要保证。纯碱工业的生产过程为重工业性质，产量规模大，生产流程长，化工单元多，为我国化学工业的耗能大户。经过多年的不懈努力，随着化学工业的发展和技术进步，宏观上通过产业结构和布局调整，微观上企业通过节能降耗、提高资源利用效率，以及对生产过程中产生的废物进行综合利用等方面，纯碱工业在生产工艺水平和污染控制等方面都有了实质性的进展。
关键词：氨碱法纯碱生产；节能蒸馏技术；集成创新；
氨碱法纯碱生产新节能蒸馏技术集成创新一、随着科学技术的飞速发展，纯碱工业技术的提高，使得纯碱在化工原料上取得了重要地位，比如说建材工业、玻璃工业、冶金工业等都在使用纯碱这一原料，同时可以发现纯碱生产技术的发展是必然的，只有达到一定的产量，才能满足这些工业的需求，这也是衡量我国工业发展水平高低的标准。
一、概述
氨碱法制纯碱的主要设备是碳化塔，它由许多铸铁塔组装而成，结构可分为上、下两部分。首先，上部是用作二氧化碳吸收的，每段之间都装合签帽形板，略向下倾的漏液板，这两种板的边缘都有用来分散气泡的齿，这是为了增加气液接触面积，还能促进吸收。其次，塔的下部有数个冷却水箱，是用来冷却碳化塔，然后能够得到结晶，同时，水箱中间也装有签帽。最后，碱液就从塔底部放出来，碳化尾气从塔顶放出。冷却水管是由许多干铁管固定在两端管板上构成的，管内通入冷却水，管数由所需冷却情况而定。底下各圈，既要满足结晶的需要，又要在不妨碍悬浮液流过的前提下，应尽量多放置一些冷却水管，从塔底逐渐向上延伸，每圈的管数逐减。同时，在使用碳化塔的时候，还可以考虑采用二氧化碳压缩机，虽然它的设计原理上与其他的气体压缩机没有太大的差别，但二氧化碳具有腐蚀性，并且会经常混入会灰尘与氨气，因此也该做出相应的防范措施。有的氨碱法碱厂的设备还通过铁来铸造，所以会显得较为笨重，因此一般只能常压下工作。因为有的钢铁材料腐蚀性较小，耐蚀能力较差，所以使用这些材料做设备，使用寿命就会缩短，所以钢材不能成为氨碱厂的第一材料。针对这个问题，工作者们一直都致力于研发具有高效能的新型设备，以及具有优良加工性质和耐用的新型材料，并且已经应用于氨碱法纯碱的生产过程中去，很大程度上实现了纯碱工业的技术进步。滤过工序产生的冷母液经预热，进入挥氨塔蒸发游离氨，之后进入多效蒸发工序利用废热蒸汽将母液蒸发浓缩，与来自磨灰工序的干灰在预灰桶内制成调和液，进入固定铵蒸馏塔进行蒸馏。蒸馏出的氨气进入原有吸氨系统，蒸馏产生的浓废液送氯化钙工序。
二、氨碱法纯碱生产新节能蒸馏技术集成创新
1.母液多效蒸发制盐。母液的浓缩排盐采用三效四体热泵蒸发结晶工艺，其特点如下：（1）利用多效蒸发工艺降低能耗，降低生产成本。（2）使用热泵蒸发技术，将低温蒸汽通过热泵压缩后变为高温蒸汽继续使用，消耗较小的动力，得到较多的二次能源。（3）采用低温蒸发路线，使蒸发系统全部或部分为真空蒸发。（4）母液采用逆流流程，依次进入三效、二效、一效随蒸发的进行，温度浓度逐渐提高，有利于分离氯化钠。（5）第二，第三效蒸发器采用高效的降膜蒸发器，降低设备造价。（6）第一效蒸发器采用两体设置，一效采用降膜蒸发器，一效A采用强制蒸发结晶器。解决母液出二效时还没有达到饱和浓度，不能适应蒸发结晶要求的问题。如果采用单体设计，由于要适应蒸发结晶的要求，应选择强制循环蒸发结晶器，但轴流泵的规格太大，不但增加了电耗，轴流泵的可靠性和连续运转周期都会受到影响。（7）各效蒸发器的冷凝水采用预热母液及闪蒸充分回收余热。（8）第一效蒸发器的二次蒸汽抽出用于挥氯塔的汽提，节省了挥氨塔的生蒸汽消耗。母液多效蒸发制盐技术综合多效蒸发、热泵蒸发、低温蒸发路线、母液逆流流程、高效降膜蒸发器等国内领先技术，使余热充分利用、减少蒸汽消耗、降低设备造价及腐蚀，分离出氯化钠产品，节能降耗降成本的作用十分明显。
2.灰粉负压蒸馏技术。灰粉负压蒸馏技术是生石灰不经过消化，用磨机将石灰磨磨制成粉后进入预灰桶中直接与预热母液反应，预灰桶维持平压或微真空操作。所得调和液由预灰桶底部压入沉砂罐分离出石灰粉中夹带的砂子后从沉砂罐顶部溢流至蒸氨塔蒸馏段，其它同传统母液低真空蒸馏技术。采用这种技术，改变了生石灰经加水消化制石灰乳在进入予灰桶的传统路线，可以直接全部回收固体的水合热，节省化灰用水，降低蒸馏废液量约2m3，减少热损失.降低蒸汽消耗，并提高廢液中CaCl，的浓度，有利于废液综合利用。其主要特点是：物料在铲刀与磨辊同转过程中被铲起抛喂入磨辊与磨环之间，形成垫料层，物料在磨辊与磨环之间研磨，由此达到制粉目的。粉磨后的灰粉由风机气流带到分析机选粉。灰粉粒度在0.025mm～0.15mm之间，雷蒙磨的整个气流系统是密闭循环的，并且是在正负压状态下循环流动的。雷蒙磨机相对于立式磨机节能效果明显。其耗电量不到立式磨机的50%·雷蒙磨机体积小，因在负压状态下工作，所以操作环境清洁卫生。
3.节氨措施
（1）完善工艺，严格指标。化工生产一条线、一个环节出现问题都会影响整个生产过程，因此首先要保证工艺条件，严格工序管理，实现操作稳定，尽量减少波动。从而保证碳化结晶质量好（结晶颗粒大而均匀），原盐转化率高，提高钠的利用率。这意味着单位产品消耗的氨盐水减少，使得盐水制备、精制及吸氨负荷降低；同时氨盐水碳酸化母液量减少，氨循环量减少，在制品的跑冒滴漏减少，氨的损失也减少，氨耗下降。在日常生产中，要优化工艺操作。较大产量情况下，要平衡操作，保持生产平稳。要杜绝各种生产事故发生，避免事故排放。
（2）降低废液氨量，减少排放损失。氨碱法纯碱生产的特点是，为了氨的循环使用，母液需进行蒸馏，回收其中氨后再排放。蒸馏废液中氨含量的高低直接决定氨耗的水平，因此，蒸氨工序成为主要的氨耗控制操作单元，正常情况下蒸氨过程的氨耗约为1. 0 kg /t ～ 1. 5 kg /t，占整个生产过程的40%～ 60%。
（3）提高灰乳活性，控制过剩灰量。为了保证母液中的氨蒸发完全，必须提高灰乳Ca（OH）2的活性，使其与NH4Cl 充分反应；同时还要保持一定的过剩灰含量，使母液中NH3能完全蒸发出来，废液里残留游离NH3降到最低。提高灰乳的活性主要靠提高熟石灰的质量，该厂在生产工艺上加强了对原料石灰石质量的控制和化灰水温度的管理，同时增加并完善预灰桶调合液过量灰的分析及连锁控制装置。在此基础上控制并保持较低的蒸氨冷凝器出气温度，从而降低氨气带入吸氨系统的水含量，减少在制品的膨胀，降低了废液的氨损失。
通过实施新蒸馏技术，可以浓缩滤过母液、提高母液中氯化钙含量、降低母液蒸氨汽耗和氯化钙生产汽耗、回收滤过母液中的部分原盐，缓解了公司部分原盐供应紧张问题。，降低三废污染物排放，具有重要的示范作用和区域性的带动作用。
参考文献
[1]大连化工研究设计院，纯碱工艺[M]，化学工艺出版社，2017.
[2]钱志奎. 近几年我国纯碱生产技术的进展及发展前景[J]. 纯碱工业，2017（2）：8 - 15.
[3]周光耀. 外冷式碳化塔的开发及应用[J]. 纯碱工业，2017（5）：3 - 7.
（作者单位：山东海化股份有限公司纯碱厂）
关键词：氨碱法纯碱生产；节能蒸馏技术；集成创新；
氨碱法纯碱生产新节能蒸馏技术集成创新一、随着科学技术的飞速发展，纯碱工业技术的提高，使得纯碱在化工原料上取得了重要地位，比如说建材工业、玻璃工业、冶金工业等都在使用纯碱这一原料，同时可以发现纯碱生产技术的发展是必然的，只有达到一定的产量，才能满足这些工业的需求，这也是衡量我国工业发展水平高低的标准。
一、概述
氨碱法制纯碱的主要设备是碳化塔，它由许多铸铁塔组装而成，结构可分为上、下两部分。首先，上部是用作二氧化碳吸收的，每段之间都装合签帽形板，略向下倾的漏液板，这两种板的边缘都有用来分散气泡的齿，这是为了增加气液接触面积，还能促进吸收。其次，塔的下部有数个冷却水箱，是用来冷却碳化塔，然后能够得到结晶，同时，水箱中间也装有签帽。最后，碱液就从塔底部放出来，碳化尾气从塔顶放出。冷却水管是由许多干铁管固定在两端管板上构成的，管内通入冷却水，管数由所需冷却情况而定。底下各圈，既要满足结晶的需要，又要在不妨碍悬浮液流过的前提下，应尽量多放置一些冷却水管，从塔底逐渐向上延伸，每圈的管数逐减。同时，在使用碳化塔的时候，还可以考虑采用二氧化碳压缩机，虽然它的设计原理上与其他的气体压缩机没有太大的差别，但二氧化碳具有腐蚀性，并且会经常混入会灰尘与氨气，因此也该做出相应的防范措施。有的氨碱法碱厂的设备还通过铁来铸造，所以会显得较为笨重，因此一般只能常压下工作。因为有的钢铁材料腐蚀性较小，耐蚀能力较差，所以使用这些材料做设备，使用寿命就会缩短，所以钢材不能成为氨碱厂的第一材料。针对这个问题，工作者们一直都致力于研发具有高效能的新型设备，以及具有优良加工性质和耐用的新型材料，并且已经应用于氨碱法纯碱的生产过程中去，很大程度上实现了纯碱工业的技术进步。滤过工序产生的冷母液经预热，进入挥氨塔蒸发游离氨，之后进入多效蒸发工序利用废热蒸汽将母液蒸发浓缩，与来自磨灰工序的干灰在预灰桶内制成调和液，进入固定铵蒸馏塔进行蒸馏。蒸馏出的氨气进入原有吸氨系统，蒸馏产生的浓废液送氯化钙工序。
二、氨碱法纯碱生产新节能蒸馏技术集成创新
1.母液多效蒸发制盐。母液的浓缩排盐采用三效四体热泵蒸发结晶工艺，其特点如下：（1）利用多效蒸发工艺降低能耗，降低生产成本。（2）使用热泵蒸发技术，将低温蒸汽通过热泵压缩后变为高温蒸汽继续使用，消耗较小的动力，得到较多的二次能源。（3）采用低温蒸发路线，使蒸发系统全部或部分为真空蒸发。（4）母液采用逆流流程，依次进入三效、二效、一效随蒸发的进行，温度浓度逐渐提高，有利于分离氯化钠。（5）第二，第三效蒸发器采用高效的降膜蒸发器，降低设备造价。（6）第一效蒸发器采用两体设置，一效采用降膜蒸发器，一效A采用强制蒸发结晶器。解决母液出二效时还没有达到饱和浓度，不能适应蒸发结晶要求的问题。如果采用单体设计，由于要适应蒸发结晶的要求，应选择强制循环蒸发结晶器，但轴流泵的规格太大，不但增加了电耗，轴流泵的可靠性和连续运转周期都会受到影响。（7）各效蒸发器的冷凝水采用预热母液及闪蒸充分回收余热。（8）第一效蒸发器的二次蒸汽抽出用于挥氯塔的汽提，节省了挥氨塔的生蒸汽消耗。母液多效蒸发制盐技术综合多效蒸发、热泵蒸发、低温蒸发路线、母液逆流流程、高效降膜蒸发器等国内领先技术，使余热充分利用、减少蒸汽消耗、降低设备造价及腐蚀，分离出氯化钠产品，节能降耗降成本的作用十分明显。
2.灰粉负压蒸馏技术。灰粉负压蒸馏技术是生石灰不经过消化，用磨机将石灰磨磨制成粉后进入预灰桶中直接与预热母液反应，预灰桶维持平压或微真空操作。所得调和液由预灰桶底部压入沉砂罐分离出石灰粉中夹带的砂子后从沉砂罐顶部溢流至蒸氨塔蒸馏段，其它同传统母液低真空蒸馏技术。采用这种技术，改变了生石灰经加水消化制石灰乳在进入予灰桶的传统路线，可以直接全部回收固体的水合热，节省化灰用水，降低蒸馏废液量约2m3，减少热损失.降低蒸汽消耗，并提高廢液中CaCl，的浓度，有利于废液综合利用。其主要特点是：物料在铲刀与磨辊同转过程中被铲起抛喂入磨辊与磨环之间，形成垫料层，物料在磨辊与磨环之间研磨，由此达到制粉目的。粉磨后的灰粉由风机气流带到分析机选粉。灰粉粒度在0.025mm～0.15mm之间，雷蒙磨的整个气流系统是密闭循环的，并且是在正负压状态下循环流动的。雷蒙磨机相对于立式磨机节能效果明显。其耗电量不到立式磨机的50%·雷蒙磨机体积小，因在负压状态下工作，所以操作环境清洁卫生。
3.节氨措施
（1）完善工艺，严格指标。化工生产一条线、一个环节出现问题都会影响整个生产过程，因此首先要保证工艺条件，严格工序管理，实现操作稳定，尽量减少波动。从而保证碳化结晶质量好（结晶颗粒大而均匀），原盐转化率高，提高钠的利用率。这意味着单位产品消耗的氨盐水减少，使得盐水制备、精制及吸氨负荷降低；同时氨盐水碳酸化母液量减少，氨循环量减少，在制品的跑冒滴漏减少，氨的损失也减少，氨耗下降。在日常生产中，要优化工艺操作。较大产量情况下，要平衡操作，保持生产平稳。要杜绝各种生产事故发生，避免事故排放。
（2）降低废液氨量，减少排放损失。氨碱法纯碱生产的特点是，为了氨的循环使用，母液需进行蒸馏，回收其中氨后再排放。蒸馏废液中氨含量的高低直接决定氨耗的水平，因此，蒸氨工序成为主要的氨耗控制操作单元，正常情况下蒸氨过程的氨耗约为1. 0 kg /t ～ 1. 5 kg /t，占整个生产过程的40%～ 60%。
（3）提高灰乳活性，控制过剩灰量。为了保证母液中的氨蒸发完全，必须提高灰乳Ca（OH）2的活性，使其与NH4Cl 充分反应；同时还要保持一定的过剩灰含量，使母液中NH3能完全蒸发出来，废液里残留游离NH3降到最低。提高灰乳的活性主要靠提高熟石灰的质量，该厂在生产工艺上加强了对原料石灰石质量的控制和化灰水温度的管理，同时增加并完善预灰桶调合液过量灰的分析及连锁控制装置。在此基础上控制并保持较低的蒸氨冷凝器出气温度，从而降低氨气带入吸氨系统的水含量，减少在制品的膨胀，降低了废液的氨损失。
通过实施新蒸馏技术，可以浓缩滤过母液、提高母液中氯化钙含量、降低母液蒸氨汽耗和氯化钙生产汽耗、回收滤过母液中的部分原盐，缓解了公司部分原盐供应紧张问题。，降低三废污染物排放，具有重要的示范作用和区域性的带动作用。
参考文献
[1]大连化工研究设计院，纯碱工艺[M]，化学工艺出版社，2017.
[2]钱志奎. 近几年我国纯碱生产技术的进展及发展前景[J]. 纯碱工业，2017（2）：8 - 15.
[3]周光耀. 外冷式碳化塔的开发及应用[J]. 纯碱工业，2017（5）：3 - 7.
（作者单位：山东海化股份有限公司纯碱厂）