自身返碱蒸汽煅烧炉的工艺研究与改进

四川大学硕士学位论文自身返碱蒸汽煅烧炉的工艺研究与改进姓名：郭育申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：黄卫星;廖益盛20040501Ｙ６５４５７２摘要自身返碱蒸汽煅烧炉的工艺研究与改进专业化学工程研究生郭育指导教师黄卫星廖益盛真是重要的基础化工产品，重碱煅烧是纯碱生产的重要工序之一，蒸汽毛目前重碱煅烧的主体关键设备。

本文针对目前国内最大的自身返碱蒸户存在的技术难题，结合自贡鸿化公司的实际运行情况，对蒸汽煅烧炉【艺研究与分析，提出了解决这些技术难题的方案。

旨煅烧炉生产能力一直未能达到设计能力的问题，分析影响生产能力的荣，提出了在炉体加热管的内圈增加一圈加热管，将煅烧炉的加热面积Ⅲ２增加到３３０７ｍ２以及将煅烧炉的转速从４．Ｏｒｐｍ提高到５．Ｏｒｐｍ的改进方吐方案的实施，煅烧炉的生产能力从改造前的４５０ｔ／ｄ提高到５５０ｔ／ｄ，到了设计能力，取得了显著的经济效益。

进不凝气的排放方式，将煅烧炉不凝气小管去掉，在每根加热管内增加不凝气从炉头引到炉尾汽室外排放，有效地避免了不凝气小管损坏造成，使煅烧炉的运行周期由原来的１个月左右停炉检修延长到一年以上，高了生产率。

对纯碱产品中碱球较多的问题，提出了增加返碱量、改进炉头预混工艺、分设备分离碱球的改进措旅，改进后纯碱产品粒度在２．Ｏｍｍ以上的碱球；５％降低到２．５５％，从而提高了产品质量。

外本文以鸿化公司生产实际数据为基础，对蒸汽煅烧炉进行了物料平衡平衡计算，通过分析得出了重碱水份是煅烧炉蒸汽消耗的重要因素之此提出了降低重碱水份、改造真空滤碱机洗涤方式和对重碱进行预干燥方案。

：烧炉的密封问题一直是纯碱行业共同关注的技术难题，本文通过对鸿化：烧炉密封结构的分析，提出了炉头密封改造的方案，改造后密封泄漏的到改善，现场操作环境好转。

摘要；２次／ｍｉｎ，使返碱尽可能连续地进入炉内，有效地降低了炉气波动的幅度。

最后本文结合自贡鸿化公司蒸汽煅烧炉长期以来运行的参数，提出了工艺桑作指标优化的初步方案。

从国内同行业煅烧炉的运行来看，该方案应该是可厅的，能够满足产品质量和运行的要求。

关键词：纯碱，重碱煅烧，自身返碱蒸汽煅烧炉，工艺研究ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆＳｔｅａｍＣａｌｃｉｎａｔｉｏｎＫｉｌｎｆｏｒＳｏｄｉｕｍＢｉｃａｒｂｏｎａｔｅｗｉｔｈＩｎｎｅｒＲｅｃｙｃｌｉｎｇｏｆＳｏｄａｓｐｅｃｉａｌｔｙ：ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒａｄｕａｔｅ：ＧｕｎＹｕＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒｓ：ＨｕａｎｇＷｅｉｘｉｎｇ，ＬｉａｏＹｉｓｈｅｎｇＳｏｄａｉｓａｌｌｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｉｍｄａｍｅｎｔａｌｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔ．Ｔｈｅｓｏｄｉｕｍｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅ’ｓｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｉｎｓｏｄａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｓｔｒｅａｎｌｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｓｋｉＩｎｉｓａｋｅｙｅｑｕｉｐｍｅｍ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｉｍｓａｔｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｓｔｒｅａｍｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｓｋｉｌｎｉｎＨｏｎｇｈｅＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｔｄ．ａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｓａｓｅｔｏｆｓｃｈｅｍｅｓ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｒｅａｍｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｓｋｉＩｎ，ｔｈｅＰａＤｅｒａｎａｌｙｓｅｓａｌｌｓｏｒｔｏｆｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔａｆｆｃｃｔｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｄｒａｗｓｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔｈａｔｈｅａｔｉｎｇａｒｅａｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍＩｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｓ．Ｈｅｎｃｅ．ｔｈｅｈｅａｔｉｎｇａｒｅａｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ２６７０Ｉ矿ｔｏ３３０７ｍ‘ｂｙａｄｄｉｎｇａｃｉｒｃｌｅｏｆｔｕｂｅｓｉｎｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｔｕｈｅｓ，ａｎｄｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｋｉＩｎｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ４．０ｒｐｍｔｏ５．０ｒｐｍ。

ＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｔｗｏｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｓｋｉＩｎｆｒｏｍ４５０ｔ，ｄｔｏ５５０ｔ，ｄ．Ｔｏｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｓｈｕｔ—ｄｏｗｎｃａｎｓｃｄｂｖｔｌｌｅｓｐｏｉｌｏｆｔｈｅｔｕｂｅｓｆｏｒｎｏｎ．ｃｏｎｄｅｎｓｅｄｇａｓｅｓ，ｉｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｒｅｍｏｖｅａｌｌｔｈｅｔｕｂｅｓａｎｄｃｏｎｎｅｃｔｔｈｅｍｔｏｔｈｅｉｎｎｅｒｈｅａｔｉｎｇｔｕｂｅｓ．ｍｓｍｅａｓｕｒｅｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇｍａｎｎｅｒｏｆｎｏｎ－ｃｏｎｄｅｎｓｅｄｇａｓ．ａｎｄｐｒｏｌｏｎｇｓｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇｐｅｒｉｏｄｏｆｔｈｅｋｉｌｎｆｒｏｍｏｎｅｍｏｎｔｈｏｒｓｏｔｏａｂｏｖｅｏｎｅｙｅａｒ，ｒａｉｓｉｎｇｔｈｅｒａｔｅｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｇｒｅａｔｌｙ．Ｂｙｔａｋｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｒｅｃｙｃｌｉｎｇｓｏｄａ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｐｒｅ—ｍｉｘｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｕｓｉｎｇａｓｉｅｖｉｎｇｕｎｉｔ，ｉｔｍａｋｅｓｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｔｈｅｇｒａｉｎｓｌａｇｅｒｔｈａｌｌ２．０ｒａｍｒｅｄｕｃｅｄｆｒｏｍ１１．８５％ｔｏ２．５５％ａｎｄ．ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｑｕａｎｔｉｔｙ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｒａｗｍａｔｅｄａｌｂａｌａｎｃｅａｎｄｔｈｅｒｍａｌｅｎｅｒｇｙｂａｌａｎｔｅａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｄａｔａｉｎｔｈｅｋｉＩｎ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔａｉｎｅｄｉｎｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅｉｓｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｔｈｕｓｔｈｉｓｐａｐｅｒｂｒｉｎｇｓｕｐｔｈｅｓｃｈｅｍｅｓｏｆｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｍｏｉｓｔｕｒｅｏｆｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｓｏｄａｆｉｌｔｅｒ．Ａｌｓｏ，ｔｈｅｓｅａｌｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｅｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｓｋｉｌｎｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｂｙａｄｄｉｎｇｆｏｕｒｏｕｔｌｅｔｓｆｏｒｓｏｄａｒｅｃｙｃｌｉｎｇ，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｓｏｆｔｉｍｅｓｏｆｒｅｃｙｃｌｉｎｇｓｏｄａｉｎｔｏｔｈｅｋｉｈａｉｎｃｒｅａｓｅｆｒｏｍ１６ｔｉｍｅｓｐｅｒｍｉｎｕｔｅｔｏ３２ｔｉｍｅｓｐｅｒｍｉｎｕｔｅ，ｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇｔｈｅｒｉｐｐｌｅａｍｐｌｉｔｕｄｅ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｓｃｈｅｍｅｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｓｔｒｅａｍｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｓｋｉＩｎｏｆＨｏｎｇｈｅＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｔｄ．Ｋｅｙｗｏｉ－ｄｓ：ｓｏｄａ，ｓｏｄｉＵｌｎｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅ，ｃａ］ｃｉｎａｔｉｏｎｓ，ｓｔｅａｍｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｋｉＩｎ四川大学工程硕士学位论文第一章自身返碱蒸汽煅烧炉工艺改进概述１．１纯碱工业发展概况纯碱化学名碳酸钠（分子式Ｎａ２Ｃ０３）也称苏打或碱灰，无色单斜体晶体，外观为白色粉状晶体或粒状物，是重要的基础化工原料，广泛应用于化学工业、农业、冶金工业、国防工业、建材工业、制药工业、日用品工业等行业，在国民经济和人们日常生活中占有十分重要的地位，被誉为“化工之母”１５－６］ｏ自解放以来，我国的纯碱工业得到了长足发展，技术水平也不断得到提高，特别是纯碱装置能力和生产产量大幅度增加，我国也成为世界纯碱生产和消费大国。

２００３年世界纯碱生产的装置能力达４５０００ｋｔ／ａ，实际产量达３６０００ｋｔ／ａ，２００３年我国纯碱的装置能力为１０１９０ｋｔ／ａ，年产量达１１０１５．４ｋｔ／ａ，首次超过美国天然碱的产量而成为纯碱第一生产国，并且联合制碱法的生产能力也居世界第一位，因此，我国的纯碱工业在世界制碱业中有着举足轻重的地位。

从纯碱的生产工艺来看，目前主要采用氨碱法、联合制碱法、天然碱加工法。

１８６３年比利时工程师索尔维实现了索尔维法制碱生产，即氨碱法。

氨碱法具有原料普通易得，价格低廉，适合大规模工业生产，但是其ＮａＣＩ的利用率低，总利用率不到３０％，而且废液量大，每生产１吨纯碱约有１０ｍ３左右的废液排出，处理较为困难，不容易达到环境保护的的要求。

目前采用该工艺的厂家主要有唐ｄＪ－－友化工有限公司、天津碱厂、大连化工集团纯碱厂、青岛碱业股份有限公司等。

联合制碱法即侯氏碱法（Ｈｏｕ＇ｓｐｒｏｃｅｓｓ）是我国制碱工作者二十世纪四十年代开发成功的新法制碱工艺，在生产纯碱的同时，制得氯化铵，大大提高了原料的利用率，ＮａＣＩ的总利用率达９０％，降低了生产成本。

目前采用该工艺的厂家主要有湖北双环化工集团公司、自贡鸿鹤化工股份有限公司、杭州龙山化工有限公司、湖南冷水江制碱厂等。

第一章自身返碱蒸汽煅烧炉工艺改进概述天然碱加工法主要是利用地下蕴藏的天然碱矿来加工制造纯碱，其优点是产品质量好。

目前美国天然碱产量居世界第一，我国的天然碱加工起步较晚，技术也比较落后，主要集中在河南桐柏、内蒙古等地。

目前采用该工艺的厂家主要是内蒙古伊化集团。

１．２工业碳酸钠的质量标准【７】工业碳酸钠的产品质量执行国家标准ＧＢ２１０～９２，标准内容如下：１．外观：白色结晶粉末或白色细小颗粒；２．产品质量应符合表ｌ一１的要求。

表１—１工业碳酸钠的国家标准（ＧＢ２１０－－９２）指标Ｉ类ＩＩ类Ⅲ类指标项目优等优等一等合格优等一等合格品品品品品品品总碱量（Ｎａ２Ｃ０３计），％≥９９．２９９．２９８．８９８．０９９．１９８．８９８．０氯化物（以ＮａＣＩ计），％≤０．５００．７００．９０１．２０Ｏ，７００．９０１．２０铁（Ｆｅ），％≤０．００４０．００４０．００６０．０１００．００４０．００６０．０１０硫酸盐（以Ｓ０４２。

计），％≤Ｏ．０３０．０３１）一一水不溶物含量，％≤０．０４０．０４０．１００．１５０．０４０．１００．１５烧失量２）％≤０．８０．８１．０１．３Ｏ．８１．０１．３堆积密度，ｇ／ｍｌ≥０．８５０，９００．９００．９００．９００．９００．９０１８０ｕｍ≥７５．０７０．０６５．０６０，０７０．０６５．Ｏ６０．０粒度３’筛余物，％２．０１．１８ｕｍ≤注：表中１）为氨碱法控制项目；２）为包装时的检验结果；３）为重质碳酸钠控制项目说明：自贡鸿化公司纯碱生产采用联合制碱法，其质量标准按照表１—１中第１Ｉ类的指标进行控制。