硫铁矿制焦亚硫酸钠生产技术

2015-12-12牛宏顺刘治保黄顺兴牛圣杰

安徽化工 2015年3期

牛宏顺，刘治保，黄顺兴，牛圣杰

（合肥四方磷复肥有限责任公司，安徽合肥231607）

焦亚硫酸钠（简称焦亚钠）为白色或微黄色结晶粉末，分子式Na2S2O5，分子量190.1，受潮易分解，露置空气中易氧化成硫酸钠，加热到150℃时分解[1]。焦亚钠广泛应用于皮革处理、有机合成、印染、照相器材、医药、涂料等行业，并在食品行业用作漂白剂、保鲜剂等[2]。我公司100kt/a焦亚钠采用硫铁矿制取SO2为原料的湿法生产工艺，产品质量为HG/T2826-2008优等品，主要用作保险粉原料。

1 硫铁矿制焦亚钠生产工艺

1.1 工艺原理

以硫铁矿（主要成分FeS2）为原料制取SO2气体，以碳酸钠配制的悬浮液在三级串联的反应釜内逆流接触反应，离心、干燥、包装制得焦亚钠产品。主要反应如下：

制气

配碱

合成

1.2 焦亚钠生产工艺

硫铁矿进入沸腾炉焙烧，经余热锅炉回收热量，双旋风除尘器、三级电除尘器除尘，热管锅炉回收余热，高效洗涤器、填料塔净化洗涤，两级电除雾器除雾，干燥塔干燥，SO2气体经SO2风机、冷却器、缓冲罐进入一级反应釜反应。一级反应釜出口气体依次进入二级反应釜、三级反应釜。三级反应釜尾气进入一级尾气洗涤塔，再进入二级尾气洗涤塔。用碳酸钠洗液吸收残余的SO2气后，达标排放。碳酸钠碱液进入三级反应釜，反应料浆放料至二级反应釜，再放料至一级反应釜。反应到终点后，料浆从一级反应釜底部进入离心机中固液分离，母液进入母液槽，用于配制碳酸钠碱液。甩干后的湿焦亚钠从离心机底部放出，送入气流干燥器，干燥后的焦亚钠进入成品贮斗包装入库。干燥气体去二级尾气洗涤塔，再经二级干燥塔，用烧碱洗液洗涤气体中微量的焦亚钠粉末及SO2后，达标排放。主要工艺流程见图1。

2 硫铁矿制焦亚钠生产情况

2.1 制气

硫铁矿焙烧制取SO2气体，经余热锅炉回收热量，旋风除尘器+电除尘器干法除尘，热管锅炉回收电尘余热，高效洗涤器+填料塔+电除雾器湿法除尘除雾，干燥塔干燥，经SO2风机升压，温度上升为100℃，再经冷却器降温至60℃以下，经缓冲罐送至合成反应釜。工艺控制指标为：烧出率≥98.5%、气浓9%～12%、含氧量≤2%、温度 45～60℃、水分≤0.1 g/m3、硫酸雾≤0.005 g/m3。

2.2 配碱

将固体Na2CO3投入配碱槽内，与母液（原始开车时用软水）溶解，配制成合格的碱液，送至缓冲槽，经泵送至合成反应釜与气态SO2进行反应，配碱产生的尾气由风机送至尾气洗涤塔进行吸收。工艺控制指标为：配碱比重 1.47～1.52 g/cm3、烧碱比重 1.10～1.15 g/cm3。

2.3 合成

碱液与气态SO2在一级反应釜、二级反应釜、三级反应釜内进行吸收反应，生成合格的焦亚钠悬浮液，送离心岗位离心，尾气经尾洗塔洗涤合格后排放。工艺控制指标为：一级反应温度60～70℃，放料pH值3.8～4.1。

2.4 离心

合格焦亚钠悬浮液放料至养晶槽，离心后固液分离，分离后的固体物料去干燥，母液去母液罐配碱，离心产生的SO2气体由风机送至尾气洗涤塔进行吸收。母液比重1.32～1.37g/cm3。

2.5 干燥

将离心后的焦亚钠湿料，通过皮带机送入气流干燥系统，利用热空气直接顺流干燥，获得焦亚钠产品。工艺控制指标为：加热器出口温度130～145℃，旋风出口温度70～90℃，干燥风管进口压力-1000～-1500 Pa，干燥引风机进口压力-2500～-3500Pa。

2.6 尾洗

配碱、合成的尾气与纯碱洗液在尾气洗涤塔逆向接触洗涤，干燥的尾气与烧碱洗液在干燥洗涤塔逆向接触洗涤，吸收尾气中的SO2，尾气达标排放。工艺控制指标为：干燥尾洗pH≥8、合成尾洗pH≥8。

2.7 包装

干燥后的焦亚钠送至成品料仓，经吨包装或小包装入库。工艺控制指标为：吨包装重量600kg±0.5kg、小包装净重量25kg+0.25kg。

2.8 72h 试生产情况

公司成立“焦亚硫酸钠72h试生产达标达产领导小组”，全面负责试生产的协调、管理及考核。100kt/a焦亚钠设计生产能力为80kt/a焦亚硫酸钠和20kt/a亚硫酸钠，考虑到设备运行的安全，本次考核产量为100t/班，质量要求符合工业焦亚硫酸钠HG/T2826-2008优等品标准，考核时间为2014年12月12～14日。72h试生产期间，设备运行和工艺控制指标正常，安全与环保正常，焦亚钠平均班产101.5t，平均主含量为98.09%，达到公司预期要求。统计情况见表1。

表1 焦亚钠达标达产统计表

表1中12月13日白班产量未达到要求，主要原因为处理沸腾炉冷灰，影响生产3.5h。

3 存在问题及解决措施

3.1 入炉矿粒度大

由于硫铁矿（硫精砂）水分偏高且混杂有颗粒物，筛分困难，将原6×6mm筛网更换为10×10mm筛网，导致入炉矿粒度大，沸腾炉底部温度不正常，排冷灰频次和时间增加，影响生产连续稳定运行。公司拟增加硫精砂干燥装置，降低入炉矿水分和粒度，稳定SO2制气工序生产。

3.2 离心机的选择

设计采用8台GK1250-NA过滤式离心机（卧式，自动控制，循环操作和机械刮刀间隙式卸料）。该离心机故障率高，操作要求高，且间隙式卸料，干燥工序设定工艺控制指标范围大，不利于精细化操作。试生产期间，公司试用1台LLW630卧式螺旋卸料过滤离心机，主要技术参数为：转鼓直径630mm、转鼓转速1800r/min、分离因素1100、配套电机37kW、生产能力5000kg/h，试用效果良好。公司拟新增4台LLW630卧式螺旋卸料过滤离心机替换8台GK1250-NA离心机。