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小苏打系统加液碱生产工艺

2016/06/16 阅读:

摘要:

将离子膜液碱加入小苏打生产系统进行探索试验,通过不断优化生产条件,对离子膜液碱加入小苏打系统技术进行研究,得出其生产工艺的可行性。

关键词:

小苏打;液碱;纯碱;试验

1前言

在基础化工方面,联碱和氯碱两大系统的主要产品是纯碱、小苏打和烧碱。在小苏打系统中加入烧碱,从技术角度讲,实际上是真正实现联碱和氯碱产品的工艺联合,并且开发生产高端小苏打产品工艺路线。

2生产工艺

2.1小苏打生产工艺简述公司小苏打生产,在行业中是属于纯碱厂附设合成法工艺。采用的是以纯碱为原料生产小苏打的。即用二氧化碳气和碱液进行碳化反应,生成碳酸氢钠晶体悬浮液,经分离脱水、干燥等过程而得到小苏打。2.2加液碱生产小苏打工业试验2.2.1试验目的小苏打系统加入烧碱的工业性试验,考察对小苏打生产的影响;了解系统加入烧碱后小苏打系统指标的变化情况,探索对小苏打生产的优化;进一步明确液碱生产高端小苏打的可行性。

2.2.2试验原理试验用剂:公司30%的离子膜液体烧碱(简称液碱),其纯度高即含氯化物低(与纯碱比)。烧碱属强碱,化学性质很活泼,能与CO2等气体发生剧烈反应,生成相应的盐类,并放出热量。从前述的小苏打的工艺流程可知,小苏打生产系统属于以纯碱为主原料的母液封闭循环系统,循环母液里存在有碳酸钠和碳酸氢钠,即属Na2CO3—NaHCO3—H2O三元体系,且是NaHCO3的饱和溶液。循环母液以及小苏打生产过程中产生的除尘轻灰(主要成分是NaHCO3)需要循环和回收使用。轻灰回到化碱工序配制溶液时,由于NaHCO3在水中的溶解度远比Na2CO3的低,NaHCO3的存在又大大降低了Na2CO3的溶解度;另外,由于NaHCO3溶液随着温度的降低容易析出形成结晶,结晶沉降速度快且紧附管壁或器壁,往往造成堵管、座搅拌等事故。故用烧碱这一强碱,在小苏打化碱配制溶液时加入,很快中和了系统中的NaHCO3,既可解决堵管问题,又可提高化碱效率。在小苏打循环体系中加入适量烧碱后,系统仍然是Na2CO3—NaHCO3—H2O体系,故小苏打碳化工序仍然按小苏打生产基本原理进行反应,生产小苏打。这样,用低杂质(Cl-)含量的离子膜液碱与小苏打循环料液中NaHCO3反应配制成Na2CO3溶液,其料液中Cl-含量较在小苏打循环料液中加纯碱配制成的Na2CO3溶液更低,故用此液生产的小苏打纯度高,可为高端小苏打生产开辟捷径。

2.2.3试验内容及数据统计。试验时间:2013年12月16日16:00~19日16:00,共9个班72小时。试验工作是在生产处于正常状态下进行的。试验是在小苏打化碱锅里投加液碱,调节系统指标,考察对系统的影响。

2.2.3.1试验过程指标统计表中数据表明,加入烧碱后,母液中NaHCO3碱度降低、Na2CO3碱度升高,其中Cl-有所降低、Fe有所升高;再加入纯碱配制成合格碱液供碳化生产,母液中NaHCO3和Na2CO3的碱度都升高,而其中Cl-和Fe均有所升高。

2.2.3.2碳化结晶及产品粒度统计表中数据,碳化结晶及产品粒度均较未加烧碱时粗大。关于是否是加入烧碱后指标变化的原因,此处无法做比较。笔者认为很大程度上可能是因为系统未开完,其系统压力足利于碳化结晶粗大。

2.2.3.3成品质量情况试验期9个批次产品,全部符合GB1887—1998食品添加剂碳酸氢钠标准。按高端产品质量方面统计。从表中数据可知,与不加烧碱时进行比较:(1)NaHCO3主含量高;(2)产品澄清度达药用口服标准(2#标准液);(3)成品含Cl-减少一半(原来一般为0.15%);(4)含Fe平均达到口服药品标准0.0015%。九个批次中有7个批次与不加时的指标一样,0.0008~0.0009%或更低(0.0006~0.0008%),但是有两个批次分别高达0.0052%和0.0021%。

2.2.3.4试验期生产产量及原料纯碱、烧碱消耗试验期9批次产品产量:296.325t。纯碱消耗:实物量,(161.76×103)/296.325=546(kg/t);折100%量:(161.76×103)/296.325×0.985=538(kg/t)。离子膜液碱:实物量,(37.98×103)/296.325=128.2(kg/t);折100%量:[(37.98×30%)×103]/296.325=38.5(kg/t)。

2.2.3.5其它消耗电100.1kW.h/t;CO2208.3m3/t;蒸汽1.178t/t(其中化碱0.745t/t,干燥0.433t/t)

2.2.4试验分析讨论及结论(1)对小苏打生产的影响。液碱具有强烈的腐蚀性,特别是高温、高浓度时,对钢铁设备的碱脆现象,由于加入的量仅是处理系统中部份NaHCO3,故液碱加入小苏打系统,仍是Na2CO3—NaHCO3—H2O系统,试验中对小苏打设备未造成任何影响。(2)优化小苏打生产操作条件。由于液碱具有强烈的腐蚀性,故小苏打装置不具备直接用烧碱为原料生产小苏打的设施。试验是在小苏打系统中加入适量的液碱原料。1)优化化碱操作条件①可处理小苏打生产过程中产生的除尘轻灰。改变历史沿用轻灰投入循环母液里蒸汽间接加热煮化分解成Na2CO3,放出CO2及水汽的方式。②可提高化碱效率。小苏打碳化分离母液是NaHCO3饱和溶液,母液返回化碱时NaHCO3抑制了纯碱(Na2CO3)的溶解,还得加热升温分解母液使总碱度提高。把液碱加入投有轻灰的循环母液中,NaOH与NaHCO3剧烈的反应生成Na2CO3,既避免了系统中NaHCO3分解产生的CO2无形物耗(CO2及水),又可避免为煮NaHCO3而节约蒸汽能源。液碱用于处理小苏打轻灰。每处理1吨轻灰需30%的离子膜烧碱1.5吨;在化碱锅中NaHCO3每降低1tt,Na2CO3升高2tt;试验中加NaOH后NaH-CO3降低4.92tt,而Na2CO3升高15.04tt,其中Na2CO3浓度多升高的5.2tt,是处理轻灰所致。实际上,碳化取出液中NaHCO3为22.82tt,返回化碱后因升高温度母液中NaHCO3被分解,使生成的母液中NaHCO3浓度变为20.67tt。此次试验是在冬季,如若夏季,由于碳化塔冷量、换热等问题,取出清液中NaHCO3浓度在26tt左右,这么高含量的NaHCO3仍需烧碱来中和。③原料纯碱、烧碱消耗情况纯碱及30%离子膜液碱,它们的折100%消耗分别是538kg/t和38.5kg/t。即在小苏打工艺投料上,投了30%的离子膜液碱(折100%)38.5mg/t,可少投纯碱(折100%)约110kg/t。2)优化碳化操作指标从Na2CO3-NaHCO3-H2O系统图中,进碳化塔的适宜操作条件是总碱度为100tt左右,其中Na2CO3≤80tt接近80tt,NaHCO3≥20tt接近20tt。在小苏打的系统中,液碱的加入量,以满足中和轻灰及循环母液中部分的NaHCO3为宜。此次加量是恰好。加液碱后碱液中NaHCO3为15.75tt,再加纯碱后配成的合格碱液总碱度101.19tt,其中的NaHCO3为20.29tt。(3)小苏打系统加烧碱后生产高端小苏打产品的可行性分析高端小苏打产品,主要是指产品的主含量NaHCO3高,含Cl-、Fe等杂质低及澄清度澄明透亮。在小苏打系统中加入少量液碱,优化小苏打操作条件后,生产的小苏打产品质量分析:1)主含量NaHCO3高,优于未加液碱时的指标:试验中有一个班最低是98.3%,需加强碳化控制即可避免。2)Cl-%:与未加液碱时比较已降了一半的条件下,仅在分离工序加洗水即可生产口服甚至针剂小苏打产品。3)Fe%:现能满足高端要求,但是试验中有两个班分别高达0.0052%和0.0021%,通过分析:①很大程度上是过程控制中系统S2-相应出现了最高0.012tt和最低0.002tt的问题;②可能是盛装液碱的碳钢罐车放液量到低液位的时候腐蚀而产生杂质Fe集中入系统造成。此两种情况均可通过控制系统中的S2-含量在0.006~0.008tt即可解决。4)澄清度:使用好循环母液过滤器(PE管)、或进一步使用膜过滤装置,即可满足高端产品生产要求。5)pH值的控制,要注重配制生产料液中Na2CO3的控制及生产过程中的工艺控制即可。综上所述,高端小苏打产品生产,即在原小苏打系统基础上,加入液碱调节系统指标,加上适当控制手段,即可生产高端小苏打产品。

3结束语

离子膜液碱加入小苏打系统生产工艺是可行的;并且优化了小苏打生产操作条件。离子膜液碱可作为小苏打生产原料之一;并且为高端小苏打产品生产提供必备条件,开辟了生产高端小苏打产品的一条道路。

参考文献

[1]中国纯碱工业协会主编.纯碱工学[M].北京:化学工业出版社,1990.

[2]吕秉玲,林志祥编.纯碱生产相图分析[M].北京:化学工业出版社,1991.

作者:林戌梅 单位:四川省盐业学校

小苏打系统加液碱生产工艺

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