4联碱化工工艺及系统
4.1概述
4.1.1联碱装置设计规模与组成
4.1.1.1建设规模
根据产品方案要求，本联碱装置建设总规模：40万吨/年。
总产品方案：轻质纯碱40万吨/年；
低盐重质纯碱20万吨/年；
湿氯化铵20万吨/年（以干基计）；
干氯化铵40万吨/年（以干基计）。
4.1.1.2联碱装置设计规模与产品配套方案
本基础工程设计范围为联碱生产全套装置以及相关的公用工程设施、辅助设施。
年操作时间：8000小时
生产性质：连续
项目性质：新建
4.1.1.联碱装置组成及机构设置
40万吨/年联碱装置隶属于福州耀隆化工集团有限责任公司，由重碱、氯化铵、煅烧、食品碳酸氢铵4个主要生产装置和循环水站、维修班以及10kV高压配电室3 个辅助装置组成，联碱中央化验室和中控室与合成氨装置统一建在合成氨装置区的主控楼内。联碱装置各工序划分和归属如下：
4.1.2生产方法、流程特点
以盐、二氧化碳为原料的合成法纯碱制造工艺通常有氨碱法和联碱法，本项目采用联碱法制碱工艺。
在联碱法生产工艺中，碳化是制碱的核心，碳化工艺技术路线的选择，与产品成本、生产操作关系较大。变换气制碱加压碳化工艺，是纯碱行业大力推广的节能型制碱工艺，多年来的生产实践业已证明了该工艺的先进性、经济性与可靠性，本次新建联碱装置，即采用变换气制碱加压碳化工艺技术路线。
本设计以大型化、系列化、专业化、技术先进、节能环保、安全可靠为原则，选择使用了纯碱行业当前的先进技术与设备，以使新建联碱装置在现有基础上技术更先进、配置更合理、操作更方便、运行更可靠。本项目主要流程特点为：加压外冷碳化、二次喷射吸氨、真空转鼓滤碱、淡液高效蒸馏、轻灰自身返碱煅烧、重灰液相水合、纯碱滚筒筛分桨叶凉碱、海盐流化干燥、冷析液氨外冷、盐析固体加盐、逆料取出制农铵、离心滤铵、埋管干铵、半自动包装、全程DCS监控等。联碱装置总工艺流程图参见《联碱装置总工艺流程图》09071-06000-CP25o
采取的主要工艺方案有：
(1)加压外冷碳化配清洗循环泵
采用变换气制碱加压碳化工艺，首选成熟可靠的? 2800/ ? 3800/ ? 3200外冷碳化塔，配3台外冷器，冷却管材质为316L。为保证变换气碳化后的原料气品质，配碳化副塔1台，合格的原料气返回合成氨装置。
为了节能减排、保证系统水平衡和母液平衡，碳化塔配置了循环清洗泵和煮塔水循环槽。
(2)真空转鼓过滤机过滤重碱
真空转鼓滤碱机经过不断改进与完善，以日臻成熟，过滤能力550?600t/d的20斥大型真空转鼓滤碱机与大型水环式真空泵机组相配，再对碳化取出液进行稠厚处理，可使重碱一次过滤的水含量控制在18%以下。
(3)母液喷射吸氨与A U澄清
母液I、母液U及淡液蒸馏塔蒸氨尾气均采用大型、高效喷射吸氨器进行氨的吸
收。由于制碱原料一半采用海盐，杂质较多，为保证制碱母液的纯度，设置大型斯丁堡型A U澄清桶2台进行A U澄清，以保证合格清液送至碳化制碱，沉淀泥送板框压滤机进行压滤处理。
(4)淡液蒸馏、废淡液回用
联碱装置的含氨废水，主要来自于煅烧的炉气冷凝液，少量为原料气净化塔的洗
水，总量不超过40 m2/h，采用高效规整填料式蒸馏塔进行淡液蒸馏，可使淡液夹带的氨全部回收，且废淡液达到国标废水排放标准。
本项目坚持节能、节水、减排原则，将蒸馏处理后的废淡液储存收集，作为软化水按系统水平衡要求定量优先回用生产系统作为洗水和工艺用水，不足部分则由外网
补入软化水，以最大限度地减少废水的对外排放，降低新鲜水及软化水的消耗。
(5)重碱二次过滤、自身返碱蒸汽煅烧
为了降低重碱含盐量和含水量，提高煅烧炉生产能力和产品质量，同时降低蒸汽消耗，在重碱进入煅烧炉之前，选择进口推料式离心机对重碱进行二次分离，以使水分控制在15%以下。
轻灰选择? 2800X 28000、加热面积2900m的自身返碱回转式蒸汽煅烧炉2台，以3.2MPa的中压蒸汽进行重碱的煅烧操作。当重碱水份较高、生产波动较大时，可以开启备用炉。煅烧产生的炉气经冷凝净化后，一部分送至食品碳铵装置生产食品级碳酸氢铵，多余部分放空。
（6）重灰液相水合、回转炉干燥
低盐重质纯碱产品的生产，对于盐分的脱除，液相水合法是当前最为成熟的生产方法之一，本设计确定采用液相水合工艺制造重质纯碱，选择使用纯碱行业成功应用的液相水合器、一水碱进口离心机与自身返碱回转式煅烧炉一一配套，共同完成20 万吨/年低盐重质纯碱的生产。
（7）产品滚筒式筛分、桨叶式凉碱
滚筒式筛分机，用于纯碱的产品筛分，单台生产能力大、运行可靠，经济实用，近年来在纯碱行业成功运用、备受青睐。本项目的轻质纯碱和重质纯碱均选择滚筒筛进行产品的筛分处理，轻灰2台、重灰1台。
桨叶式凉碱机经过改进完善已经在纯碱行业成熟使用。鉴于本项目重灰产品为以销定产，轻灰能力最小20万吨/年，最大40万吨/年，重灰能力20万吨/年，采用单台能力为15万吨/年规模的凉碱机3台，用于轻灰凉碱，选择20万吨/年规模的凉碱机1台，用于重灰凉碱。
（8）母液水冷与换热分组设置、单台备用
氨母液I的水冷、氨母液I与母液U的换热，通常为分组设置，但备用有分组备用和单台备用两种。从节省建设投资、减少备用考虑，本装置采用分组设置、单台备用方案，即将水冷器、母换器串联后以20万吨/年规模分为2组，每组5台，设备形式为立式波纹管，其中水冷器2台用于氨母液I的预冷，换热管材质为316L,母液换热器3台用于氨母液I与母液U的换热，换热管材质为钛。其中1台水冷与母换互为备用。
（9）大型结晶器、逆料取出工艺
制铵过程，采用外冷结晶、液氨致冷、一次加盐、逆料取出流程。按40万吨/年
联碱规模，配套选择大型冷盐析结晶器2套，其中冷析结晶器，容积860m3配轴流泵5500nVh 3台，盐析结晶器，容积890用配轴流泵7300mVh 1台。氨母液I经水冷、换热后进入冷析结晶器，通过轴流循环外冷析出部分氯化铵，母液再流入盐析结晶器，通过盐析得到的氯化铵结晶再返回冷析结晶器，采用逆料流程获得较高质量的氯化铵产品。
钛管外冷器以技术可靠、运行稳定、耐腐蚀性强、换热效果好、经久耐用，在国内联碱厂早已得到充分的肯定与认同，是联碱U过程生产中最关键的设备之一。本设计每台冷析结晶器配有列管式外冷器3台，规格为巾2200X6000, F=1013m。外冷器采用碳钢外壳，换热管为钛管巾45X1.5,上下花板采用钛复合板，下封头做衬胶处理。
(10)WH过滤式离心机滤铵
WH型过滤式离心机是联碱企业较为成熟的氯化铵分离设备，具有自动卸料、操作稳定、连续过滤等特点，滤饼含湿量低，洗涤充分，单位能耗低，在国内同行业碱厂运用效果较好，但直径1000以下规格生产能力较小。随着技术的进步，直径1200 的机型也日渐成熟，本次选择WH-120C S过滤式离心机进行氯化铵结晶的过滤。
(11)埋管流化床干铵、布袋式除尘
氯化铵的干燥采用普通流化床的居多，长期以来在联碱企业已成熟应用。内热式埋管流化床，因其
占地面积小、操作简单、干燥成本低，高效、节能、大型化特点突出，一经问世，便迅速在纯碱企业得到广泛的应用。实践证明，干铵汽耗与普通流化床相比，几乎节省一半；配套的干式布袋式除尘器，可使尾气含尘量达到国标要求，避免了湿法除尘带来的废水排放难题。故本设计采用内热式埋管流化床配套布袋式除尘器进行氯化铵的干燥。
(12)海盐流化床干燥
本项目地处东海沿岸，制碱原料一一盐的来源主要为外购的海盐和真空盐，比例
1: 1，每小时30吨的海盐不仅颗粒大，湿度也大，最高含水量接近7%使盐的粉碎
带来了麻烦。对于这样大量的湿盐作干燥处理，尚未有成熟经验可借鉴，但为了保证粉碎机的正常稳定运行，同时兼顾节能减排，海盐先干燥后粉碎的方案应是首选。
经过多方了解、设备比较，本设计拟定采用流化床进行海盐的干燥，并配套以干湿相结合的除尘洗涤系统进行尾气净化，以保证拥有良好的操作环境。
4.1.3本装置的“三废”治理及环境保护的措施与实现效果
三废排放量少是联碱工艺的重要特点之一，采取各种措施后，尽量维持系统的母液平衡和水平衡，力争正常生产过程中没有废水产生；由于海盐用量较大，在母液精制过程中会有少量废渣产生，经过处理可作为建筑材料用于筑路；生产中的废气，净化处理后实现达标排放，正常运行中不会对厂区周边和临近海域造成环境污染。设计
中采取的主要措施如下：
(1)废气处理
联碱生产过程中固体物料处理产生的各种尾气，如滤过尾气、盐干燥尾气、干铵尾气、轻灰煅烧炉气、重灰干燥炉气等，设计中均根据介质特性采用干湿相结合措施分别对氨和尘进行净化处理。
滤过尾气、干燥炉气：配置尾气净氨塔，利用软化水洗涤净氨，净化后的尾
气达标直接高空排放；
碳化尾气：在原料气净氨塔中用软化水洗涤夹带的微量氨，达到合成氨要求后返回合成氨系
统；
盐干燥尾气、干铵尾气以及包装除尘尾气：配布袋除尘器处理达标后直接高
空排放；
煅烧炉气：采用旋风除尘、冷凝、水洗等措施，除尘、除氨后达标排放。
（2）废水治理
含氨淡液：含有少量氨的炉气冷凝液、碳化尾气塔洗水，设立专门的淡液蒸馏塔进行加热分
解，回收氨气后的废淡液，作为软化水在制碱系统优先使用。在每个装置界区内设立一个污水池，集中收集本装置各工序循环清洗设备的清洗水及事故状况下或设备维修时产生的少量废
水，当系统母液收缩时返回制碱系统回收使用，多余部分定量排入厂区污水处理场统一处理。
（3）废渣治理
?当原料盐的质量差时母液澄清桶会有大量A U泥排出，设计选择了2台A U澄清桶用于泥渣的收集，定期用板框压滤机压滤后形成滤饼运至厂外排渣场填埋或用于筑路。
4.1.4生产制度
年操作日：8000小时
生产班制：四班三运转。
4.2原材料、产品主要技术规格
4.2.1原材料技术规格
422.产品（包括中间产品）技术规格
422.1 纯碱产品
纯碱产品质量执行国标《GB210.1-2004工业碳酸钠》，其中，轻质纯碱满足U类优等品指标要求；低盐重质纯碱满足I类优等品指标要求。《GB210.1-2004工业碳酸钠》相关要求如下：I类为特种工业用重质碳酸钠，用于制造显像管玻壳、光学玻璃等。
U类为一般工业用碳酸钠。包括轻质碳酸钠和重质碳酸钠。
技术要求
⑴外观：轻质碳酸钠为白色结晶粉末，重质碳酸钠为白色细小颗粒。
⑵工业碳酸钠应符合表1要求：
表1要求