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讓硝酸鉀生產(chǎn)少“喝水”——記離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀節(jié)水減排新工藝

   2022-07-14 中化新網(wǎng)

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核心提示:天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司、天脊集團(tuán)鉀鹽有限公司創(chuàng)新開發(fā)的一種離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀節(jié)水減排的新工藝,

天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司、天脊集團(tuán)鉀鹽有限公司創(chuàng)新開發(fā)的一種離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀節(jié)水減排的新工藝,因節(jié)水減排效果顯著,可讓硝酸鉀老裝置老工藝“煥發(fā)青春”,入選了《石化綠色工藝名錄(2021年版)》。

耗水回水是難題

“綠色化工、清潔生產(chǎn)”是現(xiàn)代化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的一大主題。但重要農(nóng)用肥原料硝酸鉀的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的耗水量和排放的污水量很大。傳統(tǒng)的硝酸鉀生產(chǎn)工藝采用原離子交換法,一個(gè)周期有7個(gè)階段,生產(chǎn)1噸產(chǎn)品,僅第三階段接受氯化銨和第七階段水洗過程就會(huì)消耗43噸新鮮水,全過程廢水排放量約44噸,

為實(shí)現(xiàn)廢水無外排,企業(yè)會(huì)將廢水進(jìn)行回用。但廢水回用又產(chǎn)生了三大難題:一是在保證廢水回用不對系統(tǒng)操作造成太大不利影響的同時(shí),要保證廢水全部回用,兩者之間存在矛盾;二是廢水回收后,生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)一定程度的失衡,降低了硝酸鉀產(chǎn)量;三是透析銨、透析鉀含量升高,不僅影響系統(tǒng)正常運(yùn)行,也造成了產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)。

改進(jìn)工藝過難關(guān)

為解決上述問題,技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次討論確定了技改方向,并在生產(chǎn)裝置中進(jìn)行實(shí)踐。通過多次工藝調(diào)整,新工藝實(shí)現(xiàn)了廢水不外排并分級回收利用,創(chuàng)造性地解決了傳統(tǒng)工藝中廢水排放量大及超標(biāo)排放的難題,降低了新鮮水的用量,最終實(shí)現(xiàn)廢水無外排、系統(tǒng)全利用。

他們研發(fā)的新硝酸鉀生產(chǎn)工藝將原來的7個(gè)階段調(diào)整為6個(gè)階段,取消了傳統(tǒng)工藝的第五階段正洗,即在第二次反洗后直接進(jìn)行上硝銨階段。這樣一來,既減少廢水量,解決了水平衡問題,又縮短工藝流程,提高了硝酸鉀產(chǎn)量。新工藝還將過程中產(chǎn)生的廢水分為儲(chǔ)備槽廢水和廢水槽廢水兩類進(jìn)行回收和循環(huán)利用。該工藝實(shí)施后,每一個(gè)完整循環(huán),少回收廢水10噸,回收的廢水也完全能滿足交換用水的需要。同時(shí),隨著過程中廢水量的減少,硝酸鉀和氯化銨的接收濃度也隨之提高。同時(shí),新工藝還采取了三效蒸發(fā),充分利用工藝蒸汽對物料進(jìn)行預(yù)熱,縮短了蒸發(fā)時(shí)間,大幅降低一次蒸汽的用量。

此外,在新工藝的開發(fā)和試運(yùn)行過程中,技術(shù)團(tuán)隊(duì)還解決了幾項(xiàng)技術(shù)難題。他們通過調(diào)整確定新的分析指標(biāo)和強(qiáng)化過程分析,解決了廢水回收后影響樹脂再生的問題;通過根據(jù)環(huán)境溫度變化提高原料溶液濃度,縮短上銨、上鉀時(shí)間,使離子交換柱總的運(yùn)行周期滿足生產(chǎn)需要等措施,解決了接收時(shí)間延長、工藝?yán)淠涸龆嘤绊懮a(chǎn)負(fù)荷的問題;通過提高原料濃度,控制反洗1和反洗2的流速和時(shí)間,減少進(jìn)水和排水量,并通過用冷凝液預(yù)熱物料降低冷凝液溫度以滿足系統(tǒng)要求等措施,解決了水平衡問題;通過確定透析銨、透析鉀的最高限值,并添加副料,解決了透析銨、透析鉀濃度高的問題;通過更換相關(guān)設(shè)備、管道及材料,解決了廢水回用后,相關(guān)設(shè)備腐蝕增大的問題。

節(jié)水降耗雙獲利

在運(yùn)行成本方面,以年產(chǎn)硝酸鉀7637.9噸為例,新工藝每噸產(chǎn)品原料消耗氯化鉀0.75噸,較傳統(tǒng)工藝減少了0.12噸,預(yù)計(jì)年可節(jié)省成本211.8萬元;年新鮮水用量0.072萬噸,較傳統(tǒng)工藝減少了30.53萬噸,節(jié)省成本117.84萬元。

在生產(chǎn)能耗方面,新工藝每噸產(chǎn)品消耗蒸汽3.47噸,較傳統(tǒng)工藝減少了4.52噸。此外,新工藝實(shí)施后,完全消除了裝置對水體的污染,每年可減少排放26.73萬噸廢水,實(shí)現(xiàn)利潤60.81萬元。

通過強(qiáng)化控制過程和多級提濃減排,新工藝提高了副產(chǎn)品氯化銨的產(chǎn)量,降低了生產(chǎn)成本,進(jìn)一步提高了市場競爭力。該工藝也先后獲得中國石油和化學(xué)工業(yè)專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng),氮肥、甲醇行業(yè)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)等。(中國化工報(bào) 劉冰逸)



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