CN204281874U - 一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统 - Google Patents

一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统 Download PDF

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李小松
海吉忠
牛志军
王久林
陈海贤
李玉华
钟文艳
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Abstract

本实用新型公开了一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统，包括金属镁生产装置、直接氯化甲醇裂解产生的乙烯生产PVC装置、电石法生产PVC装置、纯碱生产装置、氯化钙生产装置，所述各装置顺序连接，前一装置的产品或副产为下一装置的原料；此生产系统中氯是生产副产物，可直接用于聚氯乙烯生产，既解决了金属镁项目氯的出路，又解决了PVC(聚氯乙烯)项目氯的来源，相得益彰；原料石灰石先用于生产电石，再利用电石渣生产纯碱，碱液再生产氯化钙或调节卤水，实现多级组合使用，大大提高了资源利用率。

Description

一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统
技术领域
本实用新型属于化工产品的资源综合利用领域，特别是涉及一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统。
背景技术
青海是一个资源大省，资源种类多,柴达木盆地是中国的“聚宝盆”，青海代表性资源为盐湖资源，仅察尔汗盐湖各类盐总储量就达600多亿吨，氯化镁资源量达40亿吨，占世界液态镁资源总量的40％以上。此外，青海还有丰富的水电、光电、天然气、石灰石、煤炭、锂、锶等资源。而盐湖资源的开发和综合利用具有广阔的前景，在国民经济中占有十分重要的地位。
随着西部大开发的深入推进，察尔汗盐湖资源的综合开发及其重要经济发展战略地位愈来愈受到党中央和国务院的高度重视。2000年青海100万吨钾肥项目被列为国家西部开发的首批十大项目之一。青海盐湖工业股份化工一期、二期项目的启动与实施，使钾资源得到进一步延伸开发，钠资源、氯资源开发拉开序幕，但总体开发规模不大，还处于初级阶段，循环经济产业链还无法完整构筑。而镁资源作为青海盐湖股份公司独特的核心资源优势，目前还未得到真正的开发利用，既有害于环境，又无法提高盐湖资源利用率，而青海盐湖工业股份公司发展镁产业不仅具有资源、成本优势，技术瓶颈也已突破，同时能带动煤、石灰石、钠、氯等资源开发，构筑完整的循环经济产业链，也大大提升项目自身的市场竞争力。
因此，根据青海省海西州“十一五”、“十二五”对柴达木盆地的资源综合开发利用总体规划，结合盐湖工业股份公司“十一五”“十二五”发展战略，立足察尔汗盐湖并依托柴达木盆地丰富的矿产资源，以镁盐、钠盐、煤炭、石灰石为主要原料，以金属镁为核心、以钠利用为副线、以氯平衡为前提、以煤炭为支撑规划设计了规模宏大的盐湖资源综合利用金属镁一体化项目，该项目是一个集有色、煤焦化、氯碱化工为一体的大型产业集群。
发明内容
发明目的：本实用新型的目的就是通过构建具有“产业一体化，废物资源化、循环高效化”的循环式生产系统及方法，实现盐湖资源综合利用，达到以镁产业发展生产为核心，天然气、煤炭、石灰石资源为支撑，电力、石油天然气化工、盐湖化工、煤化工、有色金属、建筑材料等多种产业横向链接的目的。
技术方案：本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的：
一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统，包括金属镁生产装置、直接氯化甲醇裂解产生的乙烯生产PVC装置、电石法生产PVC装置、纯碱生产装置、氯化钙生产装置，所述各装置顺序连接，前一装置的产品或副产为下一装置的原料；
所述金属镁生产装置中，以钾肥生产的废液老卤(主要成分为氯化镁，结晶后成水氯镁石)为原料生产金属镁，其副产氯气用于直接氯化甲醇裂解产生的乙烯(MTO)生产PVC装置中，生产PVC；
而所述直接氯化甲醇裂解产生的乙烯生产PVC装置中，其副产的氯化氢用于所述电石法生产PVC装置中生产PVC，不足部分的氯化氢由所述金属镁生产装置中的废液老卤制高纯镁的副产盐酸解析补充；
所述电石法生产PVC装置中产生的电石渣与石灰石、氯化钠(或精制尾盐)资源结合用于所述纯碱生产装置中，生产纯碱，其产生的氯化钙废液一部分进一步用于氯化钙生产装置中，生产氯化钙产品。
所述金属镁生产装置通过引进世界上最先进的电解法技术——挪威海德鲁电解法炼镁技术并与加拿大HATCH公司技术合作，进行技术消化与创新，使此技术已成为盐湖独有技术：
(1)电解核心设备的先进性
电解法技术的核心设备为电解槽和精炼炉，其性能指标直接影响到电解效率、电解能耗；电解槽采用节能型的大容量无隔板槽，是目前世界上电解镁厂广泛采用的镁电解槽，是一种节能型的电解设备，与有隔板电解槽比较，吨镁直流电耗低约3000kWh；连续精炼炉为节能型精炼炉，其与坩埚精炼炉相比，其精炼1t镁耗电100kWh，而坩埚精炼炉精炼1t镁耗电300kWh；连续精炼炉精炼镁，镁损失量为1.3％～1.5％，而坩埚精炼炉精炼镁，镁损失为3％～5％；
(2)电解技术的创新性
加拿大HATCH公司通过研究原有海德鲁电解槽后并结合高海拔地区特点，所有采购的设备都要考虑高原降效问题，主要体现在氯气输送系统和主厂房的通风系统，在氯气输送系统中原海德鲁采用的氯风机能力和现在能力一样，但是海德鲁的一台氯风机要负责提供排除24台电解槽所产生的氯气，而金属镁项目的设计经过优化后一台氯风机只能提供排除18台槽所产生的氯气，以及系统中的布袋除尘和雷德勒设备都进行了改进和优化，主厂房的通风系统中，海德鲁采用的是OSHA要求的MAC每立方米3毫克设计基础，而且3mg/m3是8小时连续监测的平均值，而金属镁现场要求氯气浓度不允许超过1mg/m3，为了满足要求，增加屋顶风机的通风量；
(3)脱水关键设备的先进性
空气流化床干燥器和氯化氢流化床干燥器均采用高达35.25米的立式设备，同时材料选用国内外先进特材——因科镍材质设计，目前国内技术和设备均不能达到使每摩尔氯化镁中含1.8摩尔水分干燥成无水氯化镁颗粒，但是挪威海德鲁公司经过多年的生产，并不断改进利用氯化氢氛围干燥最终得到无水氯化镁颗粒；
所述直接氯化甲醇裂解产生的乙烯生产PVC装置中，引进大连化物所的甲醇DMTO技术，MTO是国际上对甲醇制烯烃的统一叫法，也就是methanol toOlefin的简称；而DMTO是大连化物所的专利专有技术，也是甲醇制烯烃技术，DMTO工艺采用类似于成熟的流化催化裂化(FCC)工艺方法，即转化反应和催化剂烧焦再生连续进行的流化催化裂化技术，不断补充再生后的催化剂，保证催化剂的反应活性和选择性稳定，使转化反应平稳进行；
所述金属镁装置的脱水车间的盐酸解析系统采用全球领先的碳制品厂商设计，在金属镁冶金行业内具有非常大的优势地位，体现在以下几个方面：
(1)将盐水结晶降低至最小限度，考虑到该盐在60～100℃时会发生大量结晶(38％)，60～80℃尤甚，这可能会造成管道堵塞和发生爆裂；设计的循环利用系统在160℃下运行，远高于MgCl2盐水结晶点；选用降膜再沸器为回收塔以及高压加热器为再生部分加热，可以有效减少干斑及结晶。蒸馏和循环利用部分都在压力下运行，避免了真空系统维护和操作的麻烦；
(2)节能方面
利用厂商在双压力系统中的能量回收设计理念，即来自盐水浓缩罐的蒸汽为回收塔的再沸器提供热量；该设计较一般系统可节约大量能源(40％)，且相对于其他附加节能系统，具有可靠性优势；HCl解析是通过萃取、蒸馏来实现的，在国内很多化工行业是以CaCl2作为萃取剂，然而金属镁项目使用MgCl2作为萃取剂，将HCl从水溶液中分离出来。MgCl2主要是来自工艺过程中的废液，被直接加入到HCl回收系统中，在很大程度上降低了成本；
(3)关键设备氯化氢压缩机
此设备采用了该领域内具有领先地位公司的产品，其设备先进性体现在以下几个方面：
1)设备性能高
普通厂家的压缩机(包括进口压缩机)难以满足要求，或只能采用多级压缩机，从而造成结构复杂、能耗高、故障率高等问题。而此产品采用单级压缩机就能满足工艺要求，适应青海高海拔地区空气稀薄，入口压力低，具有可靠性高，结构简单，维护方便和能耗低的特点；
2)由于所输送的气体(氯化氢)具有高腐蚀的特性，对压缩机的抗腐蚀性和密封性提出了极高的要求，厂商采用了独特的机壳、入口导叶衬橡胶技术，适合在高温氯化氢气体环境下运行，其选用的材料为昂贵的哈氏合金材料，更具耐腐蚀性，对环境起到很好的保护作用；
3)设备自动化程度高
设备自动化程度高，可以连续安全运行。压缩机的调节装置简单、宜操作。可以完全远程调控，不需现场值守，有利于危险环境下人员的安全和健康。
通过技术集成，本系统中金属镁脱水车间具有国内同行业中最为先进的技术水平，最高的自动化程度和最大的生产能力，系统运行平稳性和高效、耐腐蚀性等性能十分显著；
所述电石法生产PVC装置中，电石装置的核心设备电石炉引进加拿大HATCH和美国电石工业公司专利技术，采用4台90MW大型密闭电石炉，额定产量为80万吨/年，最大产量为87.42万吨/年；单台电石炉额定生产能力达到20万吨/年，领先世界电石技术20年；电感炉气净化也采用赫氏公司(HATCH)技术，对电石炉气进行除尘降温；电感炉自动控制系统为4台电石炉一套DCS系统控制，并设置独立的控制室，通过DCS系统对电石生产装置进行监视和控制。同时设计有固定安装和便携式有毒/可燃气体检测报警器。
本实用新型的优点和有益效果：此生产系统中氯是生产副产物，可直接用于聚氯乙烯生产，既解决了金属镁项目氯的出路，又解决了PVC(聚氯乙烯)项目氯的来源，相得益彰；原料石灰石先用于生产电石，再利用电石渣生产纯碱，碱液再生产氯化钙或调节卤水，实现多级组合使用，大大提高了资源利用率；焦煤原料在产业链中实现了“吃干榨尽”，洗煤过程中产生的煤泥、煤矸石用于产生蒸汽或发电；焦炉煤气经天然气置换后生产甲醇；焦油进行深加工；焦炭用于电石生产；焦炭采用干熄焦技术，既节省了大量淡水，又回收余热用于产生蒸汽或发电；通过资源组合，此生产系统比单一煤化工、单一炼镁、单一制碱、单一焦炭、单一电石、单一氯碱等，在资源消耗，节能、节水、减排等方面实现质的转变与提升。
附图说明
图1为本发明综合利用盐湖资源实现金属镁一体化生产系统生产流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示为本发明综合利用盐湖资源实现金属镁一体化生产系统生产流程示意图。
一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统，包括金属镁生产装置、直接氯化甲醇裂解产生的乙烯(MTO)生产PVC装置、电石法生产PVC装置、纯碱生产装置、氯化钙生产装置，所述各装置顺序连接，前一装置的产品或副产为下一装置的原料；
所述金属镁生产装置中，以钾肥生产的废液老卤(主要成分为氯化镁，结晶后成水氯镁石)为原料生产金属镁，其副产氯气用于直接氯化甲醇裂解产生的乙烯(MTO)生产PVC装置中，生产PVC；
而所述直接氯化甲醇裂解产生的乙烯(MTO)生产PVC装置中，其副产的氯化氢用于所述电石法生产PVC装置中生产PVC，不足部分的氯化氢由所述金属镁生产装置中的废液老卤制高纯镁的副产盐酸解析补充；
所述电石法生产PVC装置中产生的电石渣与石灰石、氯化钠(或精制尾盐)资源结合用于所述纯碱生产装置中，生产纯碱，其产生的氯化钙废液一部分进一步用于氯化钙生产装置中，生产氯化钙产品。
所述金属镁生产装置通过引进世界上最先进的电解法技术——挪威海德鲁电解法炼镁技术并与加拿大HATCH公司技术合作，进行技术消化与创新，使此技术已成为盐湖独有技术：
(1)电解核心设备的先进性
电解法技术的核心设备为电解槽和精炼炉，其性能指标直接影响到电解效率、电解能耗；电解槽采用节能型的大容量无隔板槽，是目前世界上电解镁厂广泛采用的镁电解槽，是一种节能型的电解设备，与有隔板电解槽比较，吨镁直流电耗低约3000kWh；连续精炼炉为节能型精炼炉，其与坩埚精炼炉相比，其精炼1t镁耗电100kWh，而坩埚精炼炉精炼1t镁耗电300kWh；连续精炼炉精炼镁，镁损失量为1.3％～1.5％，而坩埚精炼炉精炼镁，镁损失为3％～5％；
(2)电解技术的创新性
加拿大HATCH公司通过研究原有海德鲁电解槽后并结合高海拔地区特点，所有采购的设备都要考虑高原降效问题，主要体现在氯气输送系统和主厂房的通风系统，在氯气输送系统中原海德鲁采用的氯风机能力和现在能力一样，但是海德鲁的一台氯风机要负责提供排除24台电解槽所产生的氯气，而金属镁项目的设计经过优化后一台氯风机只能提供排除18台槽所产生的氯气，以及系统中的布袋除尘和雷德勒设备都进行了改进和优化，主厂房的通风系统中，海德鲁采用的是OSHA要求的MAC每立方米3毫克设计基础，而且3mg/m3是8小时连续监测的平均值，而金属镁现场要求氯气浓度不允许超过1mg/m3，为了满足要求，增加屋顶风机的通风量；
(3)脱水关键设备的先进性
空气流化床干燥器和氯化氢流化床干燥器均采用高达35.25米的立式设备，同时材料选用国内外先进特材――因科镍材质设计，目前国内技术和设备均不能达到使每摩尔氯化镁中含1.8摩尔水分干燥成无水氯化镁颗粒，但是挪威海德鲁公司经过多年的生产，并不断改进利用氯化氢氛围干燥最终得到无水氯化镁颗粒；
所述直接氯化甲醇裂解产生的乙烯生产PVC装置中，引进大连化物所的甲醇DMTO技术，MTO是国际上对甲醇制烯烃的统一叫法，也就是methanol toOlefin的简称；而DMTO是大连化物所的专利专有技术，也是甲醇制烯烃技术，DMTO工艺采用类似于成熟的流化催化裂化(FCC)工艺方法，即转化反应和催化剂烧焦再生连续进行的流化催化裂化技术，不断补充再生后的催化剂，保证催化剂的反应活性和选择性稳定，使转化反应平稳进行；
所述金属镁装置的脱水车间的盐酸解析系统采用全球领先的碳制品厂商设计，在金属镁冶金行业内具有非常大的优势地位，体现在以下几个方面：
(1)将盐水结晶降低至最小限度，考虑到该盐在60-100℃时会发生大量结晶(38％)，60-80℃尤甚，这可能会造成管道堵塞和发生爆裂；设计的循环利用系统在160℃下运行，远高于MgCl2盐水结晶点；选用降膜再沸器为回收塔以及高压加热器为再生部分加热，可以有效减少干斑及结晶。蒸馏和循环利用部分都在压力下运行，避免了真空系统维护和操作的麻烦；
(2)节能方面
利用厂商在双压力系统中的能量回收设计理念，即来自盐水浓缩罐的蒸汽为回收塔的再沸器提供热量；该设计较一般系统可节约大量能源(40％)，且相对于其他附加节能系统，具有可靠性优势。HCl解析是通过萃取、蒸馏来实现的，在国内很多化工行业是以CaCl2作为萃取剂，然而金属镁项目使用MgCl2作为萃取剂，将HCl从水溶液中分离出来。MgCl2主要是来自工艺过程中的废液，被直接加入到HCl回收系统中，在很大程度上降低了成本；
(3)关键设备氯化氢压缩机
此设备采用了该领域内具有领先地位公司的产品，其设备先进性体现在以下几个方面：
1)设备性能高
普通厂家的压缩机(包括进口压缩机)难以满足要求，或只能采用多级压缩机，从而造成结构复杂、能耗高、故障率高等问题。而此产品采用单级压缩机就能满足工艺要求，适应青海高海拔地区空气稀薄，入口压力低，具有可靠性高，结构简单，维护方便和能耗低的特点；
2)由于所输送的气体(氯化氢)具有高腐蚀的特性，对压缩机的抗腐蚀性和密封性提出了极高的要求。厂商采用了独特的机壳、入口导叶衬橡胶技术，适合在高温氯化氢气体环境下运行，其选用的材料为昂贵的哈氏合金材料，更具耐腐蚀性，对环境起到很好的保护作用；
3)设备自动化程度高
设备自动化程度高，可以连续安全运行。压缩机的调节装置简单、宜操作。可以完全远程调控，不需现场值守，有利于危险环境下人员的安全和健康。
通过技术集成，本系统中金属镁脱水车间具有国内同行业中最为先进的技术水平，最高的自动化程度和最大的生产能力，系统运行平稳性和高效、耐腐蚀性等性能十分显著；
所述电石法生产PVC装置中，电石装置的核心设备电石炉引进加拿大HATCH和美国电石工业公司专利技术，采用4台90MW大型密闭电石炉，额定产量为80万吨/年，最大产量为87.42万吨/年；单台电石炉额定生产能力达到20万吨/年，领先世界电石技术20年；电感炉气净化也采用赫氏公司(HATCH)技术，对电石炉气进行除尘降温；电感炉自动控制系统为4台电石炉一套DCS系统控制，并设置独立的控制室，通过DCS系统对电石生产装置进行监视和控制。同时设计有固定安装和便携式有毒/可燃气体检测报警器。
综上所述，盐湖资源综合利用金属镁一体化项目生产系统及方法流程通过生产技术引进、消化及创新具有国内同行业中最为先进的技术水平。通过此生产系统的启动，从真正意义上实现青海省电、光电、水电、石油、天然气等丰富资源优势转化为经济优势，实现了青海省四大支柱产业间融合发展，将青海省资源组合优势发挥到极致。

Claims (1)

1.一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统，包括金属镁生产装置、直接氯化甲醇裂解产生的乙烯生产PVC装置、电石法生产PVC装置、纯碱生产装置、氯化钙生产装置，其特征在于，所述各装置顺序连接，前一装置的产品或副产为下一装置的原料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104060297A (zh) * 2014-06-30 2014-09-24 青海盐湖工业股份有限公司 一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统及其方法
CN104060297B (zh) * 2014-06-30 2016-11-30 青海盐湖工业股份有限公司 一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统及其方法
CN113292046A (zh) * 2021-05-27 2021-08-24 青海盐湖镁业有限公司 一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺

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