硫化碱生产工艺流程.docx

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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

蒸汽

t

3．4２　

24６24

循环水

t

８64

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=20　mm;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

ﻫ个

ﻫ3

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

ﻫ1

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

ﻫ２

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

ﻫ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