【正文】 鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 5 、 鹽水精制中硫酸鈣的結(jié)疤 、 硫酸鈣的溶解度 硫酸鈣也屬于一種較“難溶”的物質(zhì)，它在水中的 溶解度隨溫度的變化而有所變化，當(dāng)溫度在 30~ C050 時(shí)， CaSO4在水中的溶解度最大為 ，其溶度積 ? ?)(/ 22244 ttlm o lL C a S O ??? 在含 NaCl 的溶液中，硫酸鈣的溶解度會(huì)有顯著的增加。 通過室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， TCL 含量在一定范圍內(nèi)，鈣離子和硫酸根離子的濃度的乘積為一定值，如換鹽水 TCL 在 ~ 范圍內(nèi)，硫酸根的溶度積平均值4CaSOL = 310?? ? ?)(/ 222 ttlmol 粗鹽水 TCL 在 107~108tt 時(shí)，硫酸鈣的溶度積平均值 ? ?)(/ 22234 ttlm o lL C a S O ??? 所以，當(dāng)溶液中 Ca SO42 的乘積大于大 于硫酸鈣的溶度積時(shí)，硫酸鈣就從溶液中析出沉淀，通常的溫度下硫酸鈣以二水硫酸鈣的形式析出，并且很容易在管道和設(shè)備壁上結(jié)疤。 、 鹽水精制中硫酸鈣的結(jié)疤 鹽水精制時(shí)采用石灰乳除去鎂離子而形成等當(dāng)量的鈣離子，在海水化鹽的情況下，調(diào)和液或一次鹽水中硫酸鈣往往以 ? ?OHCaSO 24 2? 的形式在系統(tǒng)里析出結(jié)疤，有的純堿廠采用地下鹵水化鹽，由于粗鹽水的 Ca SO42離子顯著增加而引起的 OHSOCa 24 2? 的析出而結(jié)疤 鹽水精制過程中硫酸鈣的結(jié)疤影響了穩(wěn)定均衡的生產(chǎn)。長期的實(shí)踐生產(chǎn)，人們已經(jīng)摸索出一條行之有效的減輕析出 ? ?OHCaSO 24 2? 結(jié)疤的技術(shù)措施和科學(xué)清理的方法，設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮結(jié)疤的厚度和備用，以確保均衡充足的供給下工序所需的精鹽水 年產(chǎn) 15 萬噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 6 3 鹽泥的洗滌和洗水的來源 鹽水精致過程中氫氧化鎂和碳酸鈣沉淀是飽和鹽水形成泥漿狀的，若直接外排，排走的氯化鈉量在 200kg/t 以上， TNH3量在 ，石灰純堿法精制鹽水，排走的氯化鈉量在 110kg/t 以上，因此，若一次泥和鹽泥直接外排則純堿的鹽耗、氨耗會(huì)顯著增加，鹽泥必須經(jīng)過洗滌回收其所含的氯化鈉和氨氣所后才能外排。這是鹽水精制過程中非常重要的一部分。 為了充分回收鹽泥所含的氯化鈉和氨氣，根據(jù)逆流洗滌原理，現(xiàn)在的洗滌設(shè)備均采用三層洗泥桶，鹽泥經(jīng)過三次洗滌后排出的廢泥與洗水的氯差達(dá)到 3～8tt,氨差小于 130mg/l,對(duì)氯化鈉的效率約 96~98%,對(duì)氨的洗滌效率約 92~96% 。 洗泥用的洗水若為淡水對(duì)充分回收鹽泥的氯化鈉和氨氣十分有利 ，但為了降 解純堿的原鹽消耗，我國沿海各堿廠普遍用一部分兌入淡水作為洗水，然后送去化鹽，這就是所謂“海水化鹽”。 降低純堿鹽耗是“海水化鹽”的有利方面。但由于海水所含有的 Mg2+、 Ca2+、SO42雜質(zhì)較多，如某廠海水當(dāng)量， 3m3/t,它帶入的 Mg2+占粗鹽水的 70%， Ca2+、 SO42各占 50%左右。所以海水化鹽的粗鹽水在精制時(shí)將會(huì)帶來硫酸鈣結(jié)疤，洗滌與澄清能力降低，經(jīng)鹽水質(zhì)量不好等問題。因此，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)適量地適用海水達(dá)到既保證正常的生產(chǎn)又有效的降低鹽耗。 另外，為了加快鹽的溶解速度和 Ca2+、 Mg2+泥的沉降 速度，洗水溫度要求在400C以上，所以各堿廠所用的洗水一般都來自換熱器，這樣余熱得到利用，又節(jié)約了加熱用蒸汽，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了水的重復(fù)利用，可謂“一舉三得”，但是精鹽水進(jìn)入吸氨工序又要求溫度不能過高，一般都裝有冷卻器，因此洗水溫度的提高是有限度的。 年產(chǎn) 15 萬噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 7 4 鹽水精制的主要工藝指標(biāo) 現(xiàn)將石灰碳酸氨法和石灰純堿法兩種精制方法的主要工藝指標(biāo)匯總?cè)鐖D 4— 1 所示 表 4— 1 序號(hào) 指標(biāo)名稱 單位 控制范圍 備注 1 粗鹽水總氯 tt ≥ 107 2 調(diào)和液過?；? pH ～ 除鎂粗鹽水過?；? tt ～ 3 塔出鹽水過剩二氧化碳 tt ～ 除鈣鹽水過剩堿 ～ 4 純堿液成分NaHCO3 tt 2 Na2CO3 tt 55～ 60 5 二次鹽水總氯 tt ～ 精鹽水總氯 tt ～ 6 二次鹽水和精鹽水的濁度 ppm 50 7 二次鹽水或精鹽水雜質(zhì)含量Mg2+ mg/l ? 6 Ca2+ mg/l ? 20 8 除鈣塔出水成分 含氨 tt ? 3 除鈣塔出水成分含氯 tt ? 7 9 廢泥成分氯差 tt 3～ 8 廢泥成分氨差 mg/l ? 130 10 一次泥沉降率 %（體積 ) ≥ 90 沉降 30分 11 二次泥沉降 率 %（體積 ) ≥ 65 沉降 5分 12 鹽泥沉降率 %（體積 ) ≥ 60 沉降 30分 13 廢泥沉降率 %（體積 ) ≥ 90 沉降 30分 14 化鹽水或淡鹽水的溫度 C ≥ 140 年產(chǎn) 15 萬噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 8 5 工藝流程 、 工藝流程圖 1 工藝流程圖 圖 5— 1 年產(chǎn) 15 萬噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 9 、 工藝流程簡述 流程圖見圖 5— 1，原鹽由皮帶輸送機(jī)運(yùn)送進(jìn)電子稱計(jì)量后從化鹽桶的桶頂部進(jìn)入與從底部進(jìn)入的化鹽水逆流相遇，原鹽 溶解成接近飽和的粗鹽水，粗鹽水從化鹽桶的上部溢流而出流入集中罐，然后由粗鹽水泵送到調(diào)和槽，先與二次泥混合，再自動(dòng)或手動(dòng)控制加入適量石灰乳和粗鹽水中鎂鹽反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，其懸浮液稱調(diào)和液，經(jīng)分配槽并聯(lián)進(jìn)入多臺(tái)一次澄清桶。 澄清的除鎂鹽水稱一次鹽水，從一次澄清桶溢流而出，由一次鹽水泵送入到除鈣塔的入口，自上而下流經(jīng)各圈，從與除鈣塔底圈進(jìn)入的碳化尾氣所含的NH CO2反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀。 除鈣塔出液經(jīng)“ U”形管流入二次澄清桶，其底部排出的碳酸鈣泥稱二次泥自壓進(jìn)打鈣罐，然后由打鈣泵將其送到調(diào)和槽，澄清液稱二次 鹽水溢流進(jìn)二次鹽水泵的入口，然后送到吸氨工序。 除鈣塔進(jìn)氨段用淡水洗滌除鈣段出氣中殘留的 NH CO2后的尾氣由排出放空，該塔出水自流到一次泥混合罐。 鹽酸化尾氣先經(jīng)分離器將碳酸化液分（俗稱回鹵）分離后再進(jìn)除鈣塔，回鹵進(jìn)回鹵罐，用泵送到二次澄清桶。 一次澄清桶底部排放的泥稱一次泥，經(jīng)流量槽放入混合罐，與除鈣塔出水混合稱混合料，泵送到三層洗泥桶的上層。 經(jīng)外工序預(yù)熱的水如海水、河水、地下水等進(jìn)入三層洗泥桶底層，與上層進(jìn)入的混合料進(jìn)行逆流洗滌。洗泥桶上層的溢流液稱化鹽水進(jìn)入化鹽桶，然后由泵送去化鹽，其底部排出的 廢泥由廢泥泵送廢液池外排出去或加以綜合利用。 一次澄清必須添加聚丙烯酰胺時(shí)，加水用齒輪泵將其配制成 %左右的水溶液，定量加入調(diào)和液中。 年產(chǎn) 15 萬噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 10 6 工藝計(jì)算 、 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 以一噸純堿為基準(zhǔn)，以 Kg為單位 各種物料的成分和當(dāng)量列于下表 表 6— 1 表 6— 1 名稱 成分比 ?TCl Ca2+ Mg2+ SO42 NH3 當(dāng)量m3/t 備注 海水 — ①一 次鹽水所含的過剩灰在物料衡算中未計(jì)入它對(duì)海水和廢泥Ca2+、 Mg2+含量的影響 粗鹽水 一次鹽水 過剩5 二次鹽水 ? 200mg/l ? 10mg/l FNH3=12.0 一次鹽泥 液相過剩 A CaO ②一次、二次和廢泥中液固相真體積比：③二次鹽水CO2=4tt④塔出水CO2=tt 三次泥 廢泥 130mg/l 塔出水 090 年產(chǎn) 15 萬噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 11 原鹽 原鹽成分和消耗定額列于下表 表 6— 1— 1 表 6— 1— 1 消耗（ Kg/t) 成分（ %） 實(shí)物 100%NaCl NaCl ?Cl Ca2+ Mg2+ SO42 H2O 水不溶物 36 41 、物料衡算 以化鹽和鹽水精制整個(gè)工序?yàn)閷?duì)象，系統(tǒng)進(jìn)行平衡計(jì)算 平衡框圖 圖 6— 2 圖 6— 2 原鹽 二次鹽水 海水 廢泥 淡水 鹽水精制工序物料衡算框圖 衡算 各成分的收支量 a 收入 ① 海水 ?????T CL ?????NaCl ?????Ca ????? 、Mg 4 ?????SO ② 淡水 各成分帶入量略而不計(jì) ③ 原鹽 4 0 1 15 7 3 3 5 7 1 ????T C L ?NaCl 0 2 5 7 12 ????Ca 1 6 0 0 7 3 5 7 12 ????Mg 化鹽 鹽水精制 年產(chǎn) 15 萬噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 12 7 5 0 4 3 5 7 124 ????SO b 支出 ① 廢泥 20 ??????T CL ??????Ca 20 ??????Mg ??????SO ( ?????? ）NaCl ② 二次鹽水