范海榮,韓 洋

(青島堿業(yè)股份有限公司,山東 青島 266043)

防止小蘇打結(jié)塊的措施

范海榮,韓 洋

(青島堿業(yè)股份有限公司,山東 青島 266043)

總結(jié)了解決小蘇打結(jié)塊的技術(shù)措施及取得的效果,即通過提高結(jié)晶質(zhì)量、增加冷卻裝置來控制包裝溫度,同時采用隔天倒垛的措施來預(yù)防小蘇打產(chǎn)品結(jié)塊。

小蘇打;結(jié)晶質(zhì)量;包裝溫度;倒垛

小蘇打結(jié)塊問題一直是行業(yè)的難題,尤其在高溫潮濕的夏季,結(jié)塊問題尤為嚴(yán)重,最嚴(yán)重時整包小蘇打會板結(jié)為一整塊,摔打后則分裂為無數(shù)大小不一的結(jié)塊,給用戶使用帶來很大不便,公司多次接到客戶投訴結(jié)塊問題,但徹底解決這一問題則受限較多。目前公認(rèn)的影響小蘇打結(jié)塊的原因主要有三個方面:一是結(jié)晶質(zhì)量;二是包裝溫度;三是包裝后碼垛壓實(shí)。我公司在5萬t/a擴(kuò)建時充分考慮了這些因素,采用優(yōu)化小蘇打生產(chǎn)設(shè)備及工藝,增加了小蘇打冷卻裝置,基本解決了小蘇打結(jié)塊問題。

1 小蘇打結(jié)晶質(zhì)量的改善

1.1 碳化塔改型

5萬t/a擴(kuò)建前,車間一直使用碳鋼笠帽塔,塔下部設(shè)冷卻夾套。這種碳化塔傳質(zhì)效率低、作業(yè)周期短、窯氣消耗高,每作業(yè)8 h需蒸汽煮塔1次,生產(chǎn)的小蘇打鐵含量高,甚至因色澤差影響產(chǎn)品質(zhì)量。擴(kuò)建時,選用了新型不銹鋼無冷卻篩板碳化塔,這種塔型窯氣在上升時通過篩孔分散成細(xì)小的流股,在篩板上層液中鼓泡而出,氣液間密切接觸進(jìn)行傳質(zhì),加大了氣液兩相的接觸面積,使堿液充分吸收CO2氣體,有利于結(jié)晶的形成,提高了碳化塔的效率,其作業(yè)周期延長至16～32 h,尾氣CO2濃度可降至15%,產(chǎn)品鐵含量極低,結(jié)晶質(zhì)量相對較好。

1.2 工藝指標(biāo)的優(yōu)化

多年來,我公司一直采用熱堿回收法生產(chǎn)小蘇打,利用小蘇打母液洗滌回收煅燒爐尾氣中的堿塵,并利用母液化廢堿來補(bǔ)充堿液量。受生產(chǎn)工藝影響,堿液濃度偏低且波動大,一直是困擾小蘇打產(chǎn)量及結(jié)晶質(zhì)量的主要原因。擴(kuò)建時,增加了輕灰化堿工藝,即將煅燒爐尾氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離的細(xì)顆粒碳酸鈉截取一部分,利用小蘇打母液加蒸汽溶解后制成NaCO3溶液與熱堿液一起回送小蘇打。相對與以前,堿液濃度可以比較穩(wěn)定地控制在80～85 tt。為保證水洗塔噴淋量,熱堿液必須先經(jīng)水洗塔經(jīng)干燥尾氣降溫,堿液的溫度可以基本穩(wěn)定地控制在70～80℃左右。指標(biāo)的穩(wěn)定,保證了碳化操作的平穩(wěn),非常有利于結(jié)晶質(zhì)量的提高。

在碳化操作指標(biāo)上,車間也不斷進(jìn)行優(yōu)化。制堿塔進(jìn)行了憋壓操作,尾氣壓力控制在30～60 kPa,相當(dāng)于提高了塔壓,增加了吸收推動力,加快了反應(yīng)速度。DCS集中控制系統(tǒng)的投用,方便了碳化操作控制,非常有利于平穩(wěn)生產(chǎn)。各塔進(jìn)氣、進(jìn)出堿實(shí)現(xiàn)了自動控制,出堿流量逐漸壓縮并得以精確控制在13～15 m3/h,有利于結(jié)晶質(zhì)量的提高。各塔安裝了遠(yuǎn)傳液面監(jiān)視儀。所有這些,都有利于結(jié)晶質(zhì)量的提高。

1.3 離心系統(tǒng)的改造

擴(kuò)建前,使用的是虹吸式刮刀離心機(jī),這種離心機(jī)是刮刀卸料,對結(jié)晶破碎較嚴(yán)重,同時間歇作業(yè)不利于連續(xù)化生產(chǎn)。目前使用的是兩級推料式離心機(jī),大大降低了對小蘇打結(jié)晶的破碎,同時實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)出料,自動化程度明顯提高。相應(yīng)的稠厚器不斷改進(jìn)后選用了直徑3 m的大稠厚器,增加了沉降面積,提高了緩沖能力,延長了使用周期。針對離心母液帶細(xì)晶問題,增設(shè)了細(xì)晶回收裝置,將離心母液(含固相2%)打回稠厚器進(jìn)行重結(jié)晶,可以提高小蘇打產(chǎn)量。更重要的是避免了細(xì)晶進(jìn)入系統(tǒng),造成結(jié)晶變壞的惡性循環(huán)。

1.4 擴(kuò)建前后結(jié)晶質(zhì)量對比(見表1)

表1 擴(kuò)建前后小蘇打結(jié)晶質(zhì)量對比

由表1可見,擴(kuò)建后小蘇打的堆積密度、平均粒徑、結(jié)晶中較大顆粒含量都有較明顯的提高。目前車間生產(chǎn)的C型大顆粒,隨結(jié)晶質(zhì)量不斷提高,收率已由最初的10%提高至目前的40%左右。由此可見,通過選用新型的生產(chǎn)設(shè)備,不斷優(yōu)化工藝操作指標(biāo),結(jié)晶質(zhì)量明顯提高,為預(yù)防小蘇打產(chǎn)品結(jié)塊打好了基礎(chǔ)。

2 包裝溫度的控制

2.1 干燥尾氣溫度的控制

包裝溫度較高是導(dǎo)致小蘇打結(jié)塊的主要原因。為避免產(chǎn)品結(jié)塊,生產(chǎn)控制中要盡量降低干燥尾氣溫度。小蘇打結(jié)晶質(zhì)量提高了,相應(yīng)的離心濕料水分會下降,在保證干燥完全的前提下,尾氣溫度可以降得更低。按照目前的結(jié)晶質(zhì)量,尾氣溫度甚至可以控制在50～55℃。由于降低了干燥尾氣溫度,進(jìn)而降低了包裝溫度可以有效預(yù)防產(chǎn)品結(jié)塊。但要注意:必須在保證干燥完全的前提下降低尾氣溫度,否則將導(dǎo)致更為嚴(yán)重的結(jié)塊現(xiàn)象,而且結(jié)塊較硬。

2.2 增加冷卻裝置

擴(kuò)建時,新增了小蘇打冷卻裝置——流化床。流化床采用微負(fù)壓操作,鼓風(fēng)機(jī)將過濾后的空氣鼓入流化床對進(jìn)倉前的小蘇打降溫,流化床尾氣經(jīng)布袋除塵后由引風(fēng)機(jī)排空。產(chǎn)量在100 t/d時,流化床的出料溫度夏季可以控制在<45℃,冬季可控制在<20℃。產(chǎn)量>160 t時,夏季出料溫度可以控制在<50℃,相應(yīng)的包裝溫度<45℃。

為彌補(bǔ)流化床能力的不足并解決夏季空氣濕度大的問題,車間正進(jìn)行新增冷水機(jī)組的試驗(yàn),即空氣在進(jìn)流化床前先經(jīng)冷水機(jī)組降溫除濕,以提高流化床的降溫效果。因?yàn)槔鋮s設(shè)備能力問題,目前夏季的包裝溫度約36～40℃,但也不能完全避免產(chǎn)品結(jié)塊,在碼垛壓實(shí)的時間超過1周后,仍然會出現(xiàn)小蘇打輕度結(jié)塊現(xiàn)象。

為保證降溫效果,流化床在設(shè)計(jì)時要足夠大,以增加小蘇打在其中的停留時間,達(dá)到較好的降溫效果,使包裝溫度控制在<30℃,可有效避免小蘇打結(jié)塊。

2.3 布袋除塵器正常使用

作為流化床的尾氣除塵裝置,布袋除塵器的正常運(yùn)行對流化床的正常運(yùn)行及降溫效果非常關(guān)鍵。只有布袋保持足夠的通透性,引風(fēng)量盡量大,負(fù)壓操作的流化床才能保證足夠大的鼓風(fēng)量,帶走更多的熱量,達(dá)到最大的降溫效果。以前車間只有1臺布袋除塵器,其自清理的反吹功能會隨使用時間延長越來越差,布袋的透氣性越來越差。陰雨天,位于室外的負(fù)壓操作除塵器因密封不好會吸進(jìn)濕度極大的空氣,造成布袋被結(jié)晶細(xì)微的小蘇打糊住,除塵效果大打折扣,因引風(fēng)能力不足,鼓風(fēng)量相應(yīng)減小,流化床的降溫效果被削弱。有必要加強(qiáng)布袋除塵器的密封檢查檢修,以確保室外除塵器的正常使用。第二套除塵器投用后,每周倒換1次,保證了除塵器的良好運(yùn)行。有條件的話,布袋除塵器盡可能位于室內(nèi),有利于雨季的平穩(wěn)運(yùn)行。

3 實(shí)行隔天倒垛制度

包裝后碼垛壓實(shí)是造成小蘇打結(jié)塊的另一主要原因,包裝后的袋裝小蘇打一般都是碼垛存放,垛內(nèi)的小蘇打熱量散得很慢,如果包裝溫度較高則易產(chǎn)生緩慢分解,分解產(chǎn)生的水分子會殘留在小蘇打結(jié)晶顆粒之間,在擠壓力的作用下導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)塊。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),位于垛位上面的一包因不受擠壓而不結(jié)塊,位于最下面一包因散熱較快也基本不結(jié)塊。碼垛的小蘇打在存放1天之后開始結(jié)塊,時間越長結(jié)塊越嚴(yán)重。比較好的辦法是在夏季設(shè)立周轉(zhuǎn)貨位,包裝好的小蘇打臨時存放在周轉(zhuǎn)區(qū),必要時可將每排貨位間留出10 cm左右的縫隙,便于通風(fēng)降溫,第二天在小蘇打未結(jié)塊之前倒垛存放至正式貨位。由于倒垛過程中要進(jìn)行搬移裝卸,小蘇打結(jié)晶顆粒間水分子的凝結(jié)力被破壞,而且由于小蘇打的溫度已經(jīng)下降,不會產(chǎn)生再次分解,所以重新碼垛后基本不會二次結(jié)塊,防結(jié)塊非常有效。當(dāng)然,這種辦法在氣溫較低的季節(jié)可根據(jù)實(shí)際情況不必采用,以減少不必要的勞務(wù)支出。

綜上所述,可以通過以下技術(shù)措施解決小蘇打產(chǎn)品結(jié)塊問題:①盡量提高小蘇打的結(jié)晶質(zhì)量,降低干燥后的小蘇打溫度;②增加適宜的、能力充足的降溫冷卻裝置,降低小蘇打的包裝溫度;③必要時對成品小蘇打在結(jié)塊前實(shí)行倒垛處理。

TQ 114.1

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1005-8370(2010)04-19-03

2010-05-25

范海榮(1973—),1995年畢業(yè)于青島化工學(xué)院化工專業(yè),大學(xué)本科、工程師。青島堿業(yè)股份有限公司小蘇打車間,主要從事工藝管理工作。