浅析电石渣在氨碱法纯碱生产中的循环利用

2017-08-22莫旭功杨银新

纯碱工业 2017年4期

关键词：石灰窑石渣纯碱

莫旭功,杨银新

(青海盐湖镁业有限公司纯碱厂, 青海格尔木 816000)

浅析电石渣在氨碱法纯碱生产中的循环利用

莫旭功,杨银新

(青海盐湖镁业有限公司纯碱厂, 青海格尔木 816000)

青海盐湖镁业有限公司充分利用本地资源，建成集生态、环保、节能、减排为一体的循环经济产业链，处于物料循环利用尾端的纯碱厂，利用各分厂的产品及废物变废为宝生产纯碱。介绍了在试生产阶段整个物料循环未建起来的情况下，电石法PVC厂的电石渣在纯碱厂的局部循环利用，改变了石灰窑以石灰定产的限制，即增加了纯碱产量，又为后续整个物料的循环利用奠定的一定的基础。

纯碱生产；电石渣；石灰窑；产量；循环利用

1 背景简介

青海盐湖镁业有限公司充分利用本地资源氯化钠、氯化镁、氯化钾等，建成集生态、环保、节能、减排为一体的循环经济产业链，纯碱项目是金属镁一体化项目循环经济产业链之一，设计产能为100万t/a纯碱，采用氨碱法生产。其余项目分别为：10万t/a金属镁、100万t/a煤制甲醇、100万t/a DMTO烯烃分离、16万t/a聚丙烯、50万t/a电石法PVC、30万t/a乙烯法PVC、30万t/a钾碱、400万t/a选煤、240万t/a焦炭、80万t/a电石、配套320 MW的供热中心及公辅工程。各项目建成后改名为各分厂。纯碱分厂各物料的使用处在物料循环的尾端，其中焦炭和液氨由焦化厂提供，纯碱厂内自建两座石灰窑，其余二氧化碳和生石灰大部分由电石厂提供，电石厂为五座气烧石灰窑，生产电石使用生石灰，窑气供给纯碱厂，因窑气浓度仅22%～28%，故使用甲醇厂高浓度CO2气(≥97%)作为补充参混使用，电石法PVC厂的电石渣(含氢氧化钙25%左右)作为纯碱分厂蒸氨使用，各等级蒸汽及公用物料由动力厂及综合厂提供，蒸氨废液排放至10 km外的盐田渣场。

2 纯碱厂生产现状简介

2.1 制约纯碱生产的因素

纯碱分厂自2014年9月开车成功后在内部两座石灰窑的支撑下连续生产，截止目前，因建设的不同时等诸多因素的制约，如电石厂五座气烧石灰窑还未进入试生产阶段，甲醇厂间断性试车，产生的变换废气因其中一氧化碳含量不稳定，还未能供给纯碱厂，仅焦炭及液氨由焦化厂提供，电石法PVC目前生产负荷约30%，供给纯碱电石渣。因此纯碱产能依然受两座石灰窑产能的制约。提高纯碱产量依然要从石灰窑着手。

2.2 纯碱厂石灰窑技术性能

石灰窑形式混烧式机械立窑

石灰窑内径 φ5300

石灰窑有效高度 24 500 mm

石灰窑有效容积 540 m3

石灰石粒度 50～120 mm

焦炭粒度 25～50 mm

煅烧温度 1 100～1 250 ℃

停留时间 22～24 h

石灰产量～432 t/d(18 t/h)

最大石灰产量 460 t/d

表1 石灰窑产气量及产灰量与纯碱产能参数表

由表1可知：仅两座石灰窑而言，纯碱产量由石灰的产量决定，仅仅能达到设计全负荷的30.88%。相当于有部分窑气需浪费，而如果供给电石渣，可补足不够的石灰量，从而纯碱产量可转变为由窑气的量决定。从而可以达到设计全负荷的43.65%。

2.3 纯碱分厂生产现状

电石渣由电石法PVC输送至纯碱后分两路，一路进入化灰机，另一路排放至蒸氨废液总管，纯碱消耗不了及电石渣固含量波动较大时排入该管线。经过一段时间的生产磨合后，电石法PVC分厂可以将电石渣的固含量即Ca(OH)2稳定在20%左右并且稳定的供给纯碱厂。下面以2017年3月份下半月的生产数据(见表2)为依据进行分析。

表2 2017年3月下半月纯碱产量及部分原料消耗分析数据表

备注：以上分析数据为日平均。

根据供货分析单，外供石灰石碳酸钙含量为平均97%，碳酸镁含量平均为0.3%，盐酸不溶物含量平均为0.8%。

焦化厂所供焦炭分析结果为(均为日平均值)：固定碳：84.2%，挥发分：1.2%，灰分：13.2% ，水分：1.4%。

2.4 根据目前生产负荷进行物料平衡的简略计算[1]

以日消耗石灰石及焦炭量为基准，未燃烧的焦炭量及燃烧生成的一氧化碳忽略不计。

生成的总的CO2量=569.36+334.67=904.03 t/d=460 234 Nm3/d

粗石灰生成量=石灰石量-碳酸盐分解生成的CO2量+焦炭灰分=1 438-569.36+108.4×13.2%=882.95 t/d

2.5 与纯碱产量有关的讨论

1)按照设计每吨纯碱约消耗粗生石灰0.93 t，则882.95 t生石灰可生产纯碱949.4 t，由表2可知，平均每天生产纯碱1 278 t，则由电石法PVC厂提供的电石废渣目前可使纯碱每天平均增产328.6 t,消耗粗生石灰(CaO≥88%)为294.1 t。

2)电石法PVC厂目前生产负荷30%，即产PVC树脂约450 t/d。目前所使用电石发气量≥285 L/kg，故生产一吨PVC树脂约产干基电石渣1.8 t[2]，则日产干基电石渣810 t，换算为生石灰(CaO≥88%)为810×56/74÷88%=696 t，而纯碱消耗294.1 t/d，利用率为42%，可见目前电石废渣富余，有一部分需外排。

3)按照理论每吨纯碱需CO2气210 Nm3，实际上每制造一吨商品纯碱需补充CO2气300～350 Nm3，实际补充气量因操作管理水平、CO2气浓度、生产流程与生产规模大小而异[1]，在此假设按照每吨纯碱需CO2气350 Nm3计算，则日产460 234 Nm3CO2气可生产纯碱1 315 t/d，与实际平均日产纯碱1 278 t对比可知，因电石渣目前充足，如利用好二氧化碳，还可提高纯碱日产量。