硫化碱工艺及阀门相关设备的选择.docx

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1、硫化碱（硫化钠Na2S，硫化钾K2S等）浓缩工艺及阀门等相关设备材料的选择目前，我国硫化碱的生产，大多采用芒硝煤粉还原法，将无水芒硝与煤粉按一定比例混合，在800℃～1100℃的高温下进行煅烧还原，用稀碱液(浓度约5°Be′～20°Be′)或热水热浸成为浓度约30°Be′的碱液，送去静置澄清，清液再送去浓缩成含Na2S60%的成品碱。我矿于1987年与昆明化工厂联合，利用我矿副产品芒硝和一平浪地区丰富的煤资源，采用此法生产硫化碱，不仅消耗了经常性滞销的副产品芒硝，保证了精制盐生产的平衡，而且解决了部分职工子女的就业问题，可谓一举两得。并于1995年决定扩建硫化碱生产

2、线，扩建后的生产线，除增设一些节能降耗的设备外，与原生产工艺近似，所不同的是采用了与天津化工研究院设计所联合开发真空蒸发浓缩硫化碱的生产工艺。下面就此谈一点粗浅的认识和体会。1.浓缩工艺的现状和真空蒸发浓缩硫化碱的优越性国内硫化碱生产厂家普遍采用钢制敞口大平锅，燃煤直接加热锅底蒸煮的方法，将30°Be′左右的碱液，浓缩到含Na2S60%的成品碱，该方法热效率极低。蒸煮过程中产生大量煤灰，碱液也会随水蒸汽弥散于空气中，环境污染严重，工人劳动条件差，而且碱液中的杂质逐渐沉积并附着于锅底，锅底受高温加热，易产生爆锅等安全隐患。同时，由于锅底承受燃煤燃烧加热，局部温度特别高

3、，不仅加速了锅底的腐蚀，而且腐蚀金属混入碱液中，难以保证成品碱含铁量达到国标要求。理论上，含Na2S60%的硫化碱在标准大气压下的沸点为170℃左右，凝固点为88℃。由于杂质含量等因素影响，在敞口大平锅中蒸煮，要将碱液浓缩到60%，必须将其加热到185℃左右。但如果使蒸发空间造成真空，浓缩到含Na2S60%。所需加热到的温度就大为下降，按精制盐蒸发沸点上升公式估算，含Na2S60%的碱液在真空度为0.059995MPa和0.067MPa时的沸点分别为136℃和119℃左右。根据我们在真空蒸发浓缩硫化碱工艺上的试验情况，只要操作控制得当，浓度、温度和真空度的对应关系与

4、上述所言极其接近，误差不超过5℃。从这一点来看，采用真空蒸发浓缩硫化碱比敞口大平锅浓缩硫化碱所需加热到的温度降低了大约50℃～60℃。而且，在蒸发器中浓缩，流体流动传热比敞口大平锅静置火焰直接加热锅底效果好，热利用率较为明显，也不会出现大量煤灰和带碱水蒸汽弥散于空气中的情况，工人劳动条件和环境面貌均得到改善，社会效益显著。2真空蒸发浓缩硫化碱的难点问题2.1蒸发操作控制问题真空蒸发硫化碱的目的在于浓缩，不同于精制盐生产使食盐蒸发结晶析出。硫化碱在蒸发过程中，浓度逐渐升高，如何确认蒸发器内碱液浓度已达到成品浓度是一个很重要的问题。显然不能用取样化验的方法，因为当化验结

5、果出来，蒸发器内碱液浓度又是另外一种情况，不可能取样后停下不加热等待化验结果。我矿新生产线，设计院建议通过加料量来摸索出，蒸发到成品浓度需加几次料(以视镜间距确定每次加料量)，试运行过程中发现这种控制方法相当粗糙，加料碱液浓度稍有变化，就无法确知蒸发器内碱液浓度。后来，我们采取测量蒸发室料温的方法进行控制，根据不同真空度计算出相应不同浓度的沸点，通过料温(即沸点)估计蒸发器内碱液浓度。如，在0.066661MPa真空度下，含Na2S60%的硫化碱沸点为136℃左右，若蒸发过程中，汽压和真空度波动不大(特别是不要迭落)，那么料温达136℃左右时，取样化验结果基本上就在

6、60%左右，但遇到汽压及真空波动较大时，结果就不准确了。蒸发浓缩到含Na2S60%时，是整罐排出还是部分排出，再加料蒸煮，也是另一个关键的操作控制问题。由于高浓度硫化碱流动性差，整罐排出不易完全排净，需多次用热水刷洗蒸发器，才能使轴流泵重新启动，产生了大量洗罐水(低度碱水)，处理回收相当麻烦。采用部分排出，再加料继续蒸发，连续循环操作，又使得蒸发器内碱液浓度不易掌握，如前所述，若真空度为0.06661MPa，则蒸发室料温136℃左右，碱液浓度为60%左右。但中途加入碱液，温度、浓度的对应关系就被打破，再次根据料温来估计浓度，误差就更大了。2.2工艺管路的设计布置和阀

7、门的选用据资料介绍，硫化钠水溶液在高于48℃时结晶析出Na2S.6H2O，低于48℃时结晶析出的Na2S.9H2O。也就是说，无论温度高低，其水溶液均有结晶物析出，不管这种说法是否正确，硫化碱浓度越高，温度越低，粘度就越大，流动性就越差，这是无庸置疑的事实。所以，蒸发浓缩工艺管路的设计就显得特别重要，若按常规进行设计布置，肯定无法维持生产。我们在按设计完成安装工作以后进行了首次试运行，先将碱液在一段蒸发器浓缩到40%～45%，然后经过过滤器(设计考虑用来过滤杂质)转至二段蒸发器继续蒸发浓缩，转料开始不久，管道就被堵塞，无法再试下去。硫化碱粘度高，流动性差，易结晶