CN102602964A - 一种强化联碱过滤的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种强化联碱过滤的工艺方法。该工艺方法以应用水平带式真空过滤机过滤重碱为基础，通过进料的预浓缩和出料前的预干燥，实现在常规工艺洗水当量的80%条件下获得低于16%含液、低于0.2%含盐量的高品质重碱产品。本发明针对联碱工艺特点、过滤介质的物料特性和过滤性能进行工艺过程和设备研究，提出的强化联碱过滤新的工艺方法，实现高效、低耗、清洁文明生产。

Description

一种强化联碱过滤的工艺方法

技术领域

本发明属于纯碱生产领域，涉及联碱强化过滤过程的工艺方法和设备。

背景技术

我国纯碱生产主要采用“氨碱法”和“联碱法”两种生产工艺，少量以天然碱为原料加工制作。由于联碱具有原盐利用率高、污染少、能耗低等优点，近年来联碱工艺得到了较快的发展，我国联碱装置总产能已经超过氨碱。 

我国纯碱工业发展至今，虽然产能名列世界第一，但总体技术水平距世界先进水平还有一定差距，优化工艺技术和提升装备水平已经成为纯碱企业提高自身竞争实力的主要途径之一 。纯碱企业在老装置改造、搬迁和新装置建设过程中，大量采用了我国自行研制开发的新工艺、新技术和新设备，同时引进了一些先进的技术和设备，使我国纯碱企业的技术与装备水平不断提高。

滤碱工序位于碳化工序和煅烧工序之间，技术性能直接关系到整个纯碱生产的产量、质量、能源消耗、工艺指标以及企业清洁生产水平，特别是在联碱工艺中，滤碱机洗水当量直接影响产品质量和系统母液的平衡，从而影响整个联碱工艺的运行。随着国家对清洁生产技术的推行，以及纯碱行业自身的发展和市场对纯碱品质要求的提高，对滤碱工艺和装备技术水平的要求也随之提高。常规的转鼓真空过滤机在纯碱工业已经应用了百余年，现今仍然是纯碱行业普遍采用的滤碱设备，由于其为圆筒结构，转鼓直径受限，影响了其单机产量的提高，限制了滤饼洗涤和过滤时间，转鼓真空过滤机采用逆重力布料，不利于过滤、洗涤作业和纯碱品质的提升。国外在上个世纪80年代开始研究水平真空带式过滤机在过滤重碱上的应用，首先在索尔维碱厂（氨碱工艺）成功应用后在欧洲各大碱厂推广，取代了之前普遍采用的转鼓真空过滤机，水平真空带式过滤机，其在布料、过滤、洗涤、干燥和卸料等方面比传统的转鼓真空过滤机具有无法比拟的优越性，并且具有集成化、自动化、大型化、高效率等特性，得到了纯碱行业的青睐，有着广阔的应用前景。

国内纯碱行业最早将水平真空带式过滤机用于生产的是中州铝厂建设10万吨/年联碱项目，借鉴氧化铝行业的水平真空带式过滤机应用经验，选择了2台25 m²的水平真空带式过滤机用于滤过工序重碱过滤，但由于没有针对工艺特点、过滤介质的物料特性和过滤性能进行系统考虑，各项指标还不如转鼓真空过滤机，由于应用效果不理想从而影响了其推广应用。 

联碱法纯碱生产采用母液循环方式，制碱母液去制取氯化铵，制铵母液再循环回来制碱，使得母液当量较氨碱法高出50%以上，而且碳化取出液固含量低、游离氨含量高，传统的过滤工艺和设备，效率较低，洗水当量大，难于生产出高品质的产品。

本发明针对联碱工艺特点、过滤介质的物料特性和过滤性能进行工艺过程和设备研究，提出的强化联碱过滤新的工艺方法，实现高效、低耗、清洁文明生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强化联碱过滤的工艺方法，是在不改变主体生产工艺的条件下，以联碱装置滤过工序采用新型水平带式真空过滤机为基础，通过进料的预浓缩和出料前的预干燥工艺和设备的应用，实现在常规工艺洗水当量的80%条件下获得低于16%含液量、含盐量低于0.2%的高品质重碱产品。

本发明为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

一种强化联碱过滤的工艺方法，由预浓缩阶段、布料、过滤、洗涤阶段和预干燥阶段组成，其是通过如下步骤制得：

1）预浓缩阶段：将从联碱碳化塔取出的碳酸氢钠晶浆悬浮液先经过预浓缩器，初步预浓缩得到含固体的悬浮液和清母液，清母液自流到母液桶； 

2）布料、过滤、洗涤阶段：将步骤1分离后得到的含固体的浓缩悬浮液自流到水平带式真空过滤机的布料箱，顺序通过水平带式真空过滤机的过滤段和洗涤段；

3）预干燥阶段：将步骤2得到的滤饼经设置于预干燥段的预干燥器进行预干燥，获得高质量重碱产品。

进一步地，所述的强化联碱过滤的工艺方法，步骤1中使用的预浓缩器是采用带有曲面筛的出碱槽对联碱碳化塔出碱液进行初步的固液分离，通过浓缩水平带式真空过滤机进料，强化过滤。曲面筛漏网的结晶经母液桶沉淀后，通过母液桶下方的沉淀泵送到水平带式真空过滤机布料箱。

进一步地，所述的强化联碱过滤的工艺方法，步骤2中使用的水平带式真空过滤机设有三段逆流洗涤，其中第二段洗涤段和干燥段收集的淡滤液送第一段洗涤，真空箱摩擦带和皮带托盘的润滑水及滤布清洗水收集后送第二段洗涤，新鲜的软水用于第三段洗涤液和润滑水、滤布清洗水。 

进一步地，所述的强化联碱过滤的工艺方法，预干燥段设预干燥器，在步骤2得到的滤饼的上方设置热风罩，曲面筛漏网的碳酸氢钠结晶经母液桶沉淀后，通过母液桶下方的沉淀泵送到水平带式真空过滤机的布料箱。通过改变固体表面滤液温度、粘度、表面张力、气液平衡条件等，强化过滤。 

进一步地，所述的强化联碱过滤的工艺方法，步骤1中使用的曲面筛的出碱槽预浓缩工艺指标为：悬浮液侧固体物浓缩倍数：0.8-1.2；清母液相侧固体物含量：固体物总量的2-4%（wt）。

进一步地，所述的强化联碱过滤的工艺方法，第一、二段洗涤采用堰式洗涤槽，第三段洗涤采用五联管喷淋洗涤装置；第三段洗涤采用新鲜的软水为制碱工艺过程产生的含氨的洗涤液或补充的新鲜的软水。

进一步地，所述的强化联碱过滤的工艺方法，所述的含氨的洗涤液为含有微量游离氨的洗涤液。

进一步地，所述的强化联碱过滤的工艺方法，步骤2中使用的水平带式真空过滤机设有三段逆流洗涤，其中第一段洗涤段回收的滤液循环洗水工艺指标为：当量：0.6-1.0m³/t碱、压力：0.2Mpa（G）；第二段洗涤段回收的润滑水和滤布洗水的滤液循环洗水工艺指标为：当量： 0.1-0.4m³/t碱、压力：0.2Mpa（G）；第三段洗涤段软水的滤液循环洗水工艺指标为：当量: 0.25-0.45m³/t碱、压力: 0.2Mpa（G）、温度：35-45℃。

进一步地，所述的强化联碱过滤的工艺方法，所述的热风罩预干燥工艺指标为：低压蒸汽耗量：0.02-0.04 t/t碱、热风压力：常压、热风温度：80-120℃。

进一步地，所述的强化联碱过滤的工艺方法，所述的重碱产品的标准为重碱含液量13-16%（wt）、重碱含盐量0.15-0.2%（wt）。

本发明申请同样适用于氨碱法过滤的工艺方法。

其中所述的先经过预浓缩器进行初步的固液分离，是指针对联碱碳化出碱液固含量低，在不改变碳化塔出碱工艺的条件下，采用能够截留0.02mm以上的结晶体，防堵设计的特殊结构的曲面筛，实现对联碱出碱液的预浓缩，使其固体物含量增加一倍，滤碱机过滤母液当量相应减少。

所述水平带式真空过滤机设有三段逆流洗涤，其中第二、三段洗涤段和干燥段收集的淡滤液送第一段洗涤，真空箱摩擦带和皮带托盘的润滑水及清洗滤布洗涤水收集后送第二段洗涤，新鲜的软水用于第三段洗涤液和润滑水、滤布清洗水。第一、二段洗涤采用堰式洗涤槽，第三段洗涤采用五联管喷淋洗涤装置，利用液体的浓度差循环套用多段洗涤，可降低洗水当量，采用五管喷淋洗涤装置，可提高洗涤效率。

水平带式真空过滤机过滤干燥段设热风干燥器，是指在洗涤段后至卸料前的过滤干燥段，在物料的上方设置热风罩，通过提高空气的温度，降低固体夹带液体的粘度和表面张力，并借助真空使得液体部分气化，从而降低重碱中液体含量2-4%（wt），同时降低了含盐量。热风罩是本工艺过程中设计的特殊装置，热风可以通过直接或间接加热空气获得，但要根据不同的工况控制安装位置、敷设面积、风量和温度，以保证水平带式真空过滤机的正常运行。 

与现有技术相比较，本发明具有的特点为：由于增加了过滤机进料的预浓缩，可提高滤碱机的生产能力，降低动力消耗。洗水循环洗涤流程设计合理，在较低洗水当量条件下可生产低盐纯碱产品。增加过滤机出料前的预干燥装置，可进一步降低重碱的含液量和含盐量，可生产超低盐纯碱产品，并减少煅烧蒸汽消耗。进料的预浓缩和出料前的预干燥装置选用静止设备，工艺流程简捷、设备投资少，运行费用低。较低的洗水当量可实现母液平衡和收缩，回收生产含氨、盐废水，节省原料消耗，过滤机过滤段和一、二段洗涤段增设排气罩，气体中的微量氨通过洗涤塔回收，实现零排放的清洁文明生产。

附图说明

下面结合附图和实施案例进一步阐述本发明。

附图1为本发明的强化联碱过滤的工艺方法简易流程图。

具体实施方式

以下结合实施例来说明本发明所述的一种强化联碱过滤的工艺方法。

实施例1

以30万吨/年联碱装置为例说明如下：

联碱碳化取出液（含固体碳酸氢钠12-20%wt）自压入带有曲面筛的出碱槽，通过出碱槽实现固体碳酸氢钠晶浆的预浓缩，固液侧固体碳酸氢钠含量达到25-35%wt，经管道流入带滤机的布料箱，液相侧自流进入母液桶。预浓缩后的碳酸氢钠晶浆经布料器均匀布料至带滤机的过滤段，碳酸氢钠晶浆借助自身重力和真空的抽力，实现固液分离，形成滤饼后进入带滤机的洗涤段。

滤饼的洗涤采用三段逆流洗涤方式，其中第二段洗涤和干燥段收集的淡滤液送第一段洗涤，真空箱摩擦带、皮带托盘的润滑水和滤布洗水收集后送第二段洗涤，新鲜的软水用于第三段洗涤液和润滑水、滤布清洗水。第一、二段洗涤采用堰式洗涤槽，第三段洗涤采用五管喷淋洗涤装置，利用液体的浓度差循环套用多段洗涤，可降低洗水当量，采用五管喷淋洗涤装置，可提高洗涤效率。第三段洗涤采用新鲜的软水为制碱工艺过程产生的含氨较低的洗涤液或补充的软水。

滤饼经过洗涤段后进入干燥段进一步脱水，为提高脱水强度，在干燥段起始位置的上方设置蒸汽罩，通过直接或间接加热空气，使得干燥段在较高的温度下过滤，控制热风温度在80-120℃，伴随热气流穿过滤饼层，进一步强化干燥段的固液分离过程，使得重碱的含液量、含盐量最大程度的降低，获得低盐重碱。

强化联碱过滤新的工艺方法工艺指标：

曲面筛出碱槽预浓缩工艺指标：

（1）固体物浓缩倍数：0.8-1.2

液相侧固体物含量：固体物总量的2-4%（wt）

（2）循环洗水工艺指标：

一段洗涤（回收的滤液）：

当量：0.6-1.0m³/t碱 

压力：0.2Mpa（G）

二段洗涤（回收的润滑水和滤布洗水）：

当量：0.1-0.4m³/t碱

压力：0.2Mpa（G）

三段洗涤（软水）：

当量：0.25-0.45m³/t碱

压力：0.2Mpa（G）

温度：35-45℃

（3）热风罩预干燥工艺指标：

低压蒸汽耗量：0.02-0.04 t/t碱

热风压力：常压

热风温度：80-120℃

（4）中间产品重碱工艺指标： 

  重碱含水：13-16%（wt）

  重碱含盐：0.15-0.2%（wt）。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种强化联碱过滤的工艺方法，其特征在于，由预浓缩阶段、布料过滤阶段和预干燥阶段组成，其是通过如下步骤制得：

1）预浓缩阶段：将从联碱碳化塔取出的碳酸氢钠晶浆悬浮液先经过预浓缩器，初步预浓缩得到含固体的悬浮液和清母液，清母液自流到母液桶； 

2）布料过滤阶段：将步骤1得到的分离后含固体的悬浮液自流到水平带式真空过滤机的布料箱，顺序通过水平带式真空过滤机的过滤段和洗涤段；

3）预干燥阶段：将步骤2得到的滤饼经设置于预干燥段的预干燥器进行预干燥，获得重碱产品；

其中：预浓缩阶段中使用预浓缩器，预干燥阶段中使用预干燥器。

2.如权利要求1所述的强化联碱过滤的工艺方法，其特征在于，步骤1中使用的预浓缩器带有曲面筛的出碱槽进行初步的固液分离。

3.如权利要求1或2所述的强化联碱过滤的工艺方法，其特征在于，步骤2中使用的水平带式真空过滤机设有三段逆流洗涤，其中第二段洗涤段和干燥段收集的淡滤液送第一段洗涤，真空箱摩擦带和皮带托盘的润滑水及滤布清洗水收集后送第二段洗涤，新鲜的软水用于第三段洗涤液和润滑水、滤布清洗水。

4.如权利要求1-3任一项所述的强化联碱过滤的工艺方法，其特征在于，预干燥段设预干燥器，在步骤2得到的滤饼的上方设置热风罩，曲面筛漏网的碳酸氢钠结晶经母液桶沉淀后，通过母液桶下方的沉淀泵送到水平带式真空过滤机的布料箱。

5.如权利要求2所述的强化联碱过滤的工艺方法，其特征在于，步骤1中使用的曲面筛的出碱槽预浓缩工艺指标为：悬浮液侧固体物浓缩倍数：0.8-1.2；清母液相侧固体物含量：固体物总量的2-4%（wt）。

6.如权利要求3所述的强化联碱过滤的工艺方法，其特征在于，第一、二段洗涤采用堰式洗涤槽，第三段洗涤采用五联管喷淋洗涤装置；第三段洗涤采用新鲜的软水为制碱工艺过程产生的含氨的洗涤液或补充的新鲜的软水。

7.如权利要求6所述的强化联碱过滤的工艺方法，其特征在于，所述的含氨的洗涤液为含有微量游离氨的洗涤液。

8.如权利要求3所述的强化联碱过滤的工艺方法，其特征在于，步骤2中使用的水平带式真空过滤机设有三段逆流洗涤，其中第一段洗涤段回收的滤液循环洗水工艺指标为：当量：0.6-1.0m³/t碱、压力：0.2Mpa（G）；第二段洗涤段回收的润滑水和滤布洗水的滤液循环洗水工艺指标为：当量： 0.1-0.4m³/t碱、压力：0.2Mpa（G）；第三段洗涤段软水的滤液循环洗水工艺指标为：当量: 0.25-0.45m³/t碱、压力: 0.2Mpa（G）、温度：35-45℃。

9.如权利要求4所述的强化联碱过滤的工艺方法，其特征在于，所述的热风罩预干燥工艺指标为：低压蒸汽耗量：0.02-0.04 t/t碱、热风压力：常压、热风温度：80-120℃。

10.如权利要求1所述的强化联碱过滤的工艺方法，其特征在于，所述的重碱产品的标准为重碱含液量13-16%（wt）、重碱含盐量0.15-0.2%（wt）。

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