蒸吸、排渣工序节能环保改造可行性分析

李雪晶

（天津渤海化工集团规划设计院，天津 300450）

众所周知氨碱法制碱氯化钠利用率低并产生大量废液，生产成本高。氨碱厂要想摆脱破坏环境、消耗能源、资源浪费的帽子，在社会中赢得竞争、扎稳脚步，就需要对现有氨碱厂进行节能环保改造，对改造项目技术经济可行性分析势在必行。

1 从技术角度分析

1.1 蒸氨工序技术选择

1）大型筛板蒸氨塔的选择

大部分氨碱厂蒸吸工序一直延用典型的正压蒸馏和外冷式泡罩吸收设备，正常生产1t纯碱消耗蒸汽1.9～2.1t，有的甚至消耗5t。典型的蒸氨塔由蒸馏段、预热段和冷凝器组成。蒸馏段是外溢流的泡罩塔，预热段为填料或泡罩结构，冷凝器由箱型换热器组成，泡罩塔阻力降较大，生产能力低，塔底压力高，出塔废液温度高。

大型筛板塔没有降液管，没有升气管及泡罩，塔板上有若干圆孔。气体在筛孔处呈喷射状态，气体向上使液体呈湍流状态，气体呈乳状，传质面积增加，推动力提高。以新型节能筛板蒸氨塔为例，采用两次蒸氨废液闪发，降低蒸氨废液和蒸氨塔出气温度，减少蒸汽消耗。同时加大预灰桶体积，减少蒸馏和预灰桶结疤，延长设备使用寿命。

从生产能力比较，成熟筛板蒸氨塔无论从生产能力、汽耗、电耗、石灰石消耗、作业周期、工艺操作上都较干法加灰蒸馏塔及传统菌帽塔有明显改进。

2）合理的生产工艺流程

目前大部分氨碱厂蒸馏均以压力蒸馏工艺为主，压力大能耗高。采用淡液蒸馏与高真空吸收塔相结合、废液二级闪发吸收的工艺流程，使工艺更合理，系统更节能。淡液蒸馏区别于母液蒸馏采用真空蒸馏工艺。母液蒸馏塔出来的氨、CO2、水蒸汽进入真空吸氨塔，精盐水在高真空下吸收氨、CO2形成粗氨盐水。废液二级闪发技术中一级废液闪发汽加热蒸氨塔，二级废液闪发蒸汽加热淡液蒸馏塔。二级闪发后的废液温度更低，可回收更多蒸汽。

1.2 吸氨工艺技术选择

传统外冷吸氨系统采用外冷吸氨塔加钛板换热器或排管冷却，工艺流程复杂，设备结构复杂，占地面积大。内冷吸氨塔取消了外冷吸氨塔中的外冷塔冷却系统和动力设备，改变外冷系统传质、传热二合一的功能，有利于氨气和CO2的吸收，平均传热温度差高，传热系数大，提高了生产能力、节约了冷冻用水量。

1.3 废液废渣的利用

废液、废渣主要成分大致是CaCO335%～50%、Mg（OH）25%～8%、CaSO42%～4%、NaCl 2%～4%、Fe2O31.5%、酸不溶物2%及其它，均来自原盐、石灰石和石灰窑燃料，任其排放，其pH值、悬浮物、Cl－及温度都不符合我国环保相关规定，早期因废渣堆积形成的“白海”及渗入地下水造成污染而关闭的现象屡见不鲜，故对废液废渣综合利用势在必行。

1）废渣制工程土

将50～100wt%的堆积碱渣或新排放废渣液初步沉积后，经压滤的碱渣粗粉碎后添加选择成分：粉煤灰、水泥、砂石、石灰、黄土等物料，进入搅拌工序搅拌，得到膏状体，常温常压下经一至二日自然干燥脱水固化即成，在进入搅拌工序前还可选用几种组合使用，可以用于工业、民用建筑地基的使用。

2）废渣掺烧

石灰乳筛产生9%废砂，返石、返砂与渣石混合粉碎送高压炉配煤掺烧，作为增钙剂可替代石灰石，降低、燃烧煤的灰熔点，实现废渣100%掺烧再利用，既节约石灰石，又消耗碱渣。

3）废液制钙镁肥

将废液沉淀后将浓悬浮液送漏斗式混合器洗涤、沉降，再把浆液送离心机分离，将分离得到的滤饼送入混合器并和水镁矾混合，将得到的钙镁肥贮槽，熟化。在酸性、微酸性土壤中施肥可改良土壤性能，有利于促进有机物分解，增加养分，是良好的土壤改良剂，对水稻、花生、大豆、玉米等作物实验表明，有明显增产效果。

4）废渣制水泥、制工业用砖

用废渣为原料配以适量炉渣粉碎，加入激化剂硫酸盐，低温焙烧后冷却粉碎即为水泥熟料。用废液、生石灰、石灰石、炉渣为原料经加工成型，用窑气碳酸化制成碳化砖。

2 从经济角度分析

2.1 蒸氨工序经济可行性分析

1）大型筛板蒸氨塔的选择

从生产能力比较，成熟筛板蒸氨塔母液蒸量能力达到230m3／h，干法加灰蒸馏塔生产能力190 m3／h；汽耗比正压工艺节汽至少0.3t／t碱，电耗每吨比干法加灰蒸馏塔节约20kWh；石灰石消耗降低约100kg／t碱。干法加灰蒸馏装置复杂、设备多、厂房及占地面积大，建设费用巨大。筛板塔与菌帽塔相比，生产能力为其1.5倍，减少倒塔停车次数和氨、蒸汽消耗，全塔阻力为菌帽塔1／2，重量为其1／2，制造容易，成本也低。

2）工艺流程的选择

淡液蒸馏塔阻力小、动力消耗更小。增加淡液蒸馏不仅回收使用闪发汽，还可回收淡液蒸馏塔排出的废淡液，用于工艺用水，节约用水量，降低蒸氨废液二级闪发的操作压力和温度。采用这一生产工艺流程每吨碱可节约蒸汽用量约200kg，60万t／a规模的氨碱厂，年节约资金近600万元。

2.2 吸氨工序经济可行性分析

吸氨工序采用吸收高效、高热效率的内冷吸氨系统，降低动力能耗，生产能力提高，氨吸收率在99%以上，CO2吸收率在95%以上，节约冷却用水量，由于流程简单，设备数量少，占地面积小，节约建设投资。

2.3 废液废渣处理的经济可行性分析

1）废渣制工程土

采用特殊工艺路线，运用恰当的生产设备，利用氨碱工艺生产排放的废渣同时添加必要的材料可以生产出用于工业、民用建筑的工程地基。这种工程地基的成本与毁田取土对比，以深15m、面积6公顷的填方工程来说，可节约工程投资额约70～80万元人民币。

2）废渣掺烧

以天津碱厂为例，2004年废砂掺烧100%，废砂用量达8万t，与配渣石相比，废砂掺烧每年可节约费用约300万元。

3）废液制钙镁肥

通过对我国南方等地区进行水稻施肥，镁肥8.5～76.5kg／公顷，其增产幅度为大于5%，大豆每公顷施肥60kg，增产幅度大于11%；对花生施肥增产约17%，对玉米施肥增产约25%，对小麦施肥增产约10%，经济效益显著。

4）废渣制水泥、制工业用砖

废渣制水泥其原材料用量大，正好解决氨碱厂废渣问题，而且技术工艺成熟，成本较水泥厂成本低廉，社会收益大。用废液制砖工艺简便、无技术难度，原料都是氨碱生产过程中废液、废气，产品成本折合约0.2元／块，与专门用于生产砖的砖厂相比原材料就是废弃物，成本低廉，既免去处理废弃物的费用，还可以为企业创造效益。

［1］ 李发荣，马少波，王占和，等.蒸吸工序的工艺选择和节能途径［J］.纯碱工业，2011（2）

［2］ 宁建图，黄新.利用工业废渣配制水泥软土固化剂探讨［J］.工业建筑，2005（S1）

［3］ 王维乡，门闯.氨碱厂蒸氨废液综合利用及技术经济分析［J］.纯碱工业，1998（2）