不冷碳化工艺技术——纯碱节能“未来之星”

中国化工行业的能效领跑者活动已经举办了两届, 上榜企业除了通过实施节能技改, 降低吨产品综合能耗外, 大胆创新, 采用新技术、新工艺、新设备, 也是他们实现节能降耗的重要法宝。连续两年的联碱法纯碱企业标杆--河南金山化工集团, 就是通过采用不冷式碳化塔这种新型变换气制碱设备和工艺设计, 取得了很好的节能效果。在不冷碳化技术等节能措施的作用下, 其吨纯碱综合能耗已从2011年的168千克标煤下降到目前的159千克标煤, 降幅为5.4%。

据了解, 不冷式碳化塔是20世纪末期由国内纯碱技术人员开发的一种新型设备, 使用该设备后, 碳酸氢钠结晶粒径大, 液体在塔体内部贯通下降, 物料不结疤, 运行周期可达45天以上。河南金山化工集团通过使用不冷式碳化塔, 采用不冷工艺流程, 不仅从源头杜绝了废水的产生, 在降低能耗方面亦表现十分突出。

据金山化工集团副总经理霍小永介绍, 自1865年比利时人索尔维工程师研究并实现了第一套氨碱法纯碱生产装置, 至1941年我国科学家侯德榜博士研究发明了联合制碱纯碱生产技术, 经几代科学家、工程师及生产经营人员前赴后继的努力, 工艺技术及操作控制发生巨大的变化;但由于索尔维制碱理论的权威性, 制碱的心脏, 碳酸化重碱结晶过程一直延续中下部冷却, 控制中部温度的方法。但塔内设置水箱换热进行温度控制是造成塔内结疤的原凶。

金山公司专利技术的不冷工艺, 摒弃了传统的“中部温度”观点, 按照盐类溶液工业结晶过程的观点实施碳酸化重碱结晶过程操作, 以获得质地优良的重碱结晶, 实现离心机直接分离重碱, 简化工艺, 降低生产能耗。同时碳化塔内无任何形式的冷却器, 根除了结疤最严重的部位, 塔内构件少而简单, 塔内容易造成结晶堆积的死角少, 延长了碳化塔作业周期, 能实现长周期连续运转而不必轮作清洗, 大幅度降低了洗塔次数, 从而大幅度降低污水排放量。

中国纯碱工业协会技术咨询部部长齐玉娥告诉笔者, 不冷碳化技术除具备上述特点外, 还有设备结构简单, 维修简便、投资省;操作简单, 重碱结晶质量好, 母液收缩等优点, 可实现离心机分离, 大大降低煅烧蒸汽消耗。与常规联碱生产工艺比较, 该技术具有工艺先进、流程简短、建设费用少、产品质量高以及原料和能量消耗低等优点, 实现了异常简单的气液调节, 为真正意义上的自控提供了条件。运用该工艺技术, 从源头杜绝洗塔废水的产生, 降低氨的消耗, 节能显著。

“联碱不冷碳化技术用于联碱法制碱项目中的碳化工序, 替代了传统碳化塔生产过程中必须使用的冷却水箱, 实现不冷碳化。目前国内只有河南金山化工有限责任公司一家企业拥有此项专利技术并实现了工业化生产, 因此有很好的推广前景。对于60万吨/年的联碱企业来说, 与外冷碳化联碱工艺相比, 该技术不仅可减少4000万元投资, 每年节约1.3万吨标煤, 还可以实现废水零排放。

“十二五”期间, 行业的节能减排工作成为协会各项工作的重中之重。为逐步实现纯碱行业清洁生产, 促使全国纯碱行业可持续健康发展, 保护环境和人体健康, 协会制订了《纯碱污染防治技术政策》。该《技术政策》包括原辅料选择、生产过程、废弃物处理处置及资源化、二次污染防治、运行管理、监督管理及鼓励研发与推广技术7个方面, 其中鼓励研发与推广联碱技术就有:新型变换气制碱术、联碱不冷碳化技术等, 目前此《技术政策》已编制完成并上报环保部。