精品硫化碱生产工艺流程.docx
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精品硫化碱生产工艺流程
硫化碱生产工艺流程..
4.2.1.2工艺流程说明
本项目对原装置部分使用价值较高的设备进行搬迁，生产工艺流程仍按照搬迁前的进行设计，以焦炭粉为还原剂，采用含铬芒硝和脱水芒硝为原料生产工业低铁硫化碱。
生产工序主要包括备料上料工序、煅烧工序、化坯洗渣工序、沉淀洗泥工序、低铁硫化碱制液工序、蒸发工序、制片包装工序。
工艺流程如下：
（1）备料上料工序
由于十水芒硝不能满足硫化碱生产原料的要求，首先要对十水芒硝进行脱水处理。
十水芒硝先进入化硝罐，加入热水进行溶解，溶解液体进入蒸发器进行蒸发，蒸发热源采用蒸发工序二次蒸汽，蒸发液送入结晶罐进行冷却结晶，然后再通过皮带输送机送至离心机进行离心分离，分离后的固体为无水芒硝，送至仓库备用，离心母液再返回至蒸发器中进行循环。
原料含铬芒硝和脱水芒硝分别存入专门的储仓，经过破碎后保证进入工艺系统的芒硝粒径不超过50mm，芒硝、焦炭粉分别通过斗式提升机、皮带计量机送至混料机，按一定比例混合，再通过混料皮带输送机送入储料仓，然后经送料螺旋机送入煅烧工序。
（2）煅烧工序
物料在长转炉（Φ2500×45000）内进行还原反应所需的热量由燃料煤燃烧提供。
燃料煤由煤库经皮带输送机送至雷蒙机研磨后，再用斗式提升机送到煤粉仓，由皮带输送机送到炉头煤粉斗，再经下端送料螺旋机送入送风管道内，由罗茨鼓风机吹入长转炉内燃烧。
来自储料仓的芒硝与焦炭粉先进入预热器，然后进入长转炉尾部，燃料煤粉从转炉头部进入，与原料成逆向流动，当炉内温度为1050-1150℃时，芒硝与焦炭粉发生如下化学反应：
Na2SO4+2C+→Na2S+2CO2生成硫化碱；
Cr6++C→Cr3+毒性较大的Cr6+变为无毒稳定的Cr6+；
同时，在有水蒸汽存在条件下，发生副反应
Na2S+CO2+H2O→Na2CO3+H2S生成碳酸钠和硫化氢。
物料在转炉内经预热、熔化、沸腾、成熟制得熔体黑灰，从炉头送入热熔罐中，进入化坯洗渣工序，进行热溶。
每台转炉配套一台特制预热器，高温转炉烟气先经过预热器对生料进行预热，然后经降尘室降尘，再用麻石水膜除尘器进行除尘，除尘后进入脱硫塔进行脱硫，达标后排空。
回收粉尘经过酸洗后外运至园区指定地点，可用作制砖。
（3）化坯洗渣工序
由煅烧工序来的熔融态黑灰由炉头直接进入热溶罐进行热溶，在搅拌机的作用下，用沉淀洗泥工序的洗渣水（稀卤水）直接制取浓卤碱水，当溶液中Na2S浓度达到23%左右时，用浓卤液下泵将其打至沉淀罐，沉淀罐上层清液送至沉淀洗泥工序浓卤储槽。
沉淀泥渣经过一号铰刀输送至一洗罐，在一洗罐中进一步浸取泥渣中含有的Na2S，一洗罐洗净的渣泥经二号绞刀送至二洗罐，当渣泥中碱含量小于1%时，将渣泥进行酸洗后外运至园区指定地点。
洗渣用水为沉淀洗泥工序送来的洗泥水（稀卤水），洗渣水送至热熔罐循环使用。
化坯过程中，Na2S与H2O反应产生少量的H2S气体，故热溶罐为封闭装置，热溶过程中产生的碱雾及H2S气体经喷淋塔洗涤后，由高度为15m的排气筒排空，洗涤液循环使用，浓度增加至一定值时送至热溶罐；喷淋塔污泥定期排至热溶罐，供化坯用。
（4）沉淀洗泥工序
由化坯工序来的浓度为23%的浓卤碱水进入浓卤储槽，通过浓卤泵送入低铁澄清罐中，通入蒸汽，加热浓卤水碱水至70-80℃后恒温静置16小时以上，然后经过浓卤泵送至箱式压滤机进行压滤，压滤后合格的23%的清液送至浓卤清液中转槽中，然后用清液泵送至低铁反应罐进行制备低铁硫化碱。
滤渣卸至洗泥地罐，热水洗涤，当洗涤液中碱含量小于1%时，将渣泥送至酸洗罐进行酸洗后外运至园区指定地点，用于制砖。
洗泥水送至化坯洗渣工序化坯用。
（5）低铁硫化碱制液工序
制备原理：
硫化碱浓卤中的铁是以FeS的胶团微粒形式存在，并处于亚稳定状态。
由于浓卤中含有较多的Na2CO3、Na2SO4、Na2S2O3、Na2SO3等可溶性杂质，会影响产品的质量和颜色，本工艺选择加入硫化钡溶液和氧化锌，硫化钡溶液可与这些杂质生成沉淀而除去，硫酸锌和硫化钠生成硫化锌沉淀，沉淀的生成破坏了溶液中FeS胶粒的稳定性，同时生成的沉淀将FeS微粒包裹、吸附、共沉淀，从而达到除铁目的。
工艺流程：
1）硫化钡的制备
焦炭粉和重晶石分别通过斗式提升机、下料管预热器。
然后送入原小长转炉（Φ2000×32000）内进行高温煅烧，煅烧热源同煅烧芒硝相同，燃料煤粉由罗茨鼓风机吹入长转炉内燃烧，与重晶石成逆向流动，当炉内温度为1100℃左右时，重晶石与焦炭粉发生如下化学反应：
BaSO4+2C+→BaS+2CO2生成硫化钡。
转炉烟气先经过预热器回收余热，加热生料重晶石，然后再用麻石水膜除尘器进行除尘，除尘后进入脱硫塔进行脱硫，达标后排空。
回收粉尘与渣泥一同经过酸洗外运至园区指定地点，用于制砖。
2）硫化钡溶液的制备
煅烧来的熔融态黑灰由炉头直接进入硫化钡浸取槽进行热溶，在电机搅拌的作用下，用新鲜水直接制取硫化钡溶液，洗涤至一定浓度后，将硫化钡溶液送至硫化钡溶液储罐备用。
硫化钡溶液制取工艺流程简图
3）低铁硫化碱制液
浓卤清液进入低铁反应罐后，将配制好的硫化钡溶液及氧化锌加入到低铁反应罐内搅拌20min左右，使溶液中的Na2CO3、Na2SO4、FeS等杂质充分与除铁剂反应，静置16-24h后，将沉淀下的不溶物通过溜槽排放到低铁地下泥槽，然后将泥渣送至沉淀洗泥工序洗泥地罐进行洗泥；除杂后的澄清液用低铁清液泵送至低铁清液储槽中以备蒸发。
（6）蒸发工序
将低铁清液送入列管蒸发器，通入蒸汽进行加热真空浓缩，当碱液浓缩至34-38%时，调整碱液温度到100℃，直接浓缩至60%后，通过成品液泵打入成品罐。
蒸发产生的二次蒸汽送至备料上料工序，用作制备无水芒硝，蒸汽冷凝生成的冷凝水送回锅炉装置。
（7）制片包装工序
由成品罐来的60%浓卤液经泵缓慢送至制片机，经冷却后得到低铁硫化碱，通过皮带输送机输送到自动包装机料斗，包装后送库房储存待售。
低铁硫化碱工艺流程简图
4.2.2物料平衡说明
物料平衡图见附图3。
4.2.3工艺消耗定额
原材料及动力消耗定额
项目
单位
消耗量
（以t产品计）
年耗量
原材料消耗
芒硝
t
1.7
34000
焦炭粉
t
0.4
8000
重晶石
t
0.1
2000
氧化锌
kg
0.075
1500
稀盐酸
t
0.045
900
石灰
t
0.05
1000
包装袋
条
40
800000
公用工程消耗
燃料煤
t
0.42
8300
生产用水
m3
5.1
36720
工艺生产用电
kW•h
305.19
6103800
蒸汽
t
3.42
24624
循环水
t
864
17280000
4.3主要设备选择
本项目属于搬迁项目，为了减少投资，只淘汰部分落后及废旧设备，其余设备仍用以前硫化碱生产设备，本项目主要设备选择如下：
一、搬迁设备
（1）雷蒙机：
燃料煤每小时消耗量为2.96t，原厂5R4018摆式磨煤机1台，磨煤量为2～5t/h，可满足本项目使用要求。
（2）长转炉：
煅烧芒硝，炉长度45米，炉体直径2.5m，共2台；煅烧重晶石，炉长度32米，炉体直径2m，共1台，转炉内砌筑高铝耐火砖，另外附属设备有转炉减速机、托辊、托带、挡轮、密封装置等，可满足本项目使用要求。
（3）沉淀罐：
沉淀浓卤碱液中的较大颗粒渣体，入口设有隔板，外设保温层，设备直径3米。
（4）蒸发器：
按照进液浓度和蒸发使用蒸汽的温度进行计算，仍用以前换热面积为43m2和120m2的强制外循环蒸发器各1台，换热面积为90m2的强制外循环蒸发器2台，能够保证生产正常运行。
（5）制片机：
浓度为60%的片碱产量为4.8t/h，因此设计中选择5台生产能力为1t/h的制片机。
二、新增更换设备
（1）热化罐：
设备附件有搅拌装置和布料盘，考虑到物料的冲刷腐蚀等因素，设备壁厚应选δ=20mm；考虑劳保卫生条件，化灰槽上方设置集气罩。
（2）钡卤浸取箱：
钢板厚度δ=20mm；内设搅拌桨，设备尺寸为长5米，宽1.6米，高1米。
（3）低铁反应罐：
钢板厚度δ=20mm；内设搅拌桨，设备尺寸为直径3米，高2米。
（4）洗泥地罐：
回收沉淀洗泥工序中残留的硫化钠，钢板厚度δ=20mm，内设搅拌桨。
主要设备一览表
新增更换设备
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
一
工艺装置
1
结晶罐
Φ2000×1800
台
1
2
化硝罐
Φ3000×4000
台
2
3
离心机
Q=800m3/h，N=45kW
台
1
4
斗式提升机
N=3kW
台
3
5
皮带计量机
B=500，L=3000，N=1.5kW
台
3
6
混料机
B=650，L=5500，N=2.2kW
台
1
7
储料仓
2000×2000×1200
个
1
需防渗防风防雨
8
送料螺旋机
Φ400，L=3000，N=7.5kW
台
3
9
皮带输送机
B=650，L=5500，N=2.2kW
台
5
10
预热器
台
3
11
除尘设备
套
3
12
脱硫塔
套
3
13
烟囱
H=30米
套
3
14
热化罐
Φ3000×1800
个
3
2520
附：
搅拌电机
N=20kW
15
浓卤储槽
Φ5000×4000
个
9
附：
搅拌电机
N=15kW
16
浓卤清液中转罐
Φ3000×2000
个
7
17
清液泵
Q=10m3/h，H=21.5m，N=5.5kW
个
7
18
低铁总卤罐
Φ3000×2000
个
6
19
低铁反应罐
Φ3000×2000
个
6
附：
搅拌电机
N=7.5kW
20
洗泥地罐
Φ2000×1800
个
1
附：
搅拌电机
N=5.5kW
21
低铁地下泥槽
Φ3000×2000
个
1
附：
搅拌电机
N=7.5kW
22
钡卤浸取箱
5000×1600×1000
个
3
23
钡卤输送泵
Q=15m3/h，H=30m，N=7.5kW
个
3
24
硫化钡溶液储槽
Φ3000×2000
个
2
附：
搅拌电机
N=7.5kW
25
低铁清液泵
Q=15m3/h，H=30m，N=7.5kW
台
6
26
溜槽
B=500，L=2500
个
2
二
空压制氮站
1
空气压缩机
排气量Q=2.5Nm3/min
套
2
备一
排气压力P=0.9MPa，N=15kW
2
微热再生干燥器
处理气量Q=3.5Nm3/min，N=3kW
台
2
备一
3
工艺空气储罐
V=2m3
台
1
16MnR
搬迁设备
1
颚式破碎机
PE250×400，N=18.5kW
台
1
2
雷蒙机
5R4018，N=150.5kW
台
1
3
喷淋塔
LD18-54，N=111kW
台
1
4
破碎机
MFD-65，N=10kW
台
1
5
鼓风机
8-18-6A，N=18.5kW
台
3
6
煤粉旋转
非标，Φ=150，N=2.2kW
台
3
7
斗式提升机
N=3kW
台
3
8
煤粉仓
Φ2500×2000
个
3
9
浓卤液下泵
Q=20m3/h，H=60m，N=15kW
台
3
10
沉淀罐
Φ3000×1800
台
2
11
一号铰刀
N=3kW
台
2
12
一洗罐
Φ2500×2000，N=5.5kW
台
2
13
一洗吊泵
Q=9.5m3/h，H=17m，N=4kW
台
2
14
二号铰刀
N=3kW
台
2
15
二洗罐
Φ2500×2000，N=5.5kW
台
2
16
二洗吊泵
Q=9.5m3/h，H=17m，N=4kW
台
2
17
酸洗罐
Φ2500×2000
台
1
18
酸洗循环泵
Q=10m3/h，H=21.5m，N=5.5kW
台
1
19
浓卤泵
Q=10m3/h，H=21.5m，N=5.5kW
台
9
20
送混浓卤管线
Φ=89mm
米
180
材质304
21
箱式压滤机
XAY-100-U，N=3kW
台
7
22
洗泥吊泵
Q=9.5m3/h，H=17m，N=4kW
台
2
一开一备
23
真空泵
SK-6，N=5.5kW
台
8
四开四备
24
蒸发器
蒸发面积43m2，N=22kW
台
1
2520
25
蒸发器
蒸发面积120m2，N=22kW
台
1
2520
26
蒸发器
蒸发面积90m2，N=22kW
台
2
2520
27
凝结水罐
Φ3000×4500
台
1
28
凝结水循环泵
Q=3200m3/h，H=4m，N=75kW
台
2
一开一备
29
成品液泵
Q=30m3/h，H=35m，N=11kW
台
3
30
制片机
Φ1200×1000，N=7.5kW
台
5
304
31
成品罐
Φ2500×2000
台
3
2520
附：
搅拌电机
N=7.5kW
33
小长转炉
Φ2000×32000，N=30kW
台
1
34
长转炉
Φ2500×45000，N=37kW
台
2
35
热水罐
Φ2500×2000
台
2
36
地中衡
1000T
台
1
37
地中衡
10T
台
1
升级会员 