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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
联碱装置总建设规模与产品能力
序号 1 产 品 名 称 纯碱 执行标准 质 量 等 级 商品量 装置配套能力 kt/a kt/a t/d t/h 200 200 400 20 400 400 200 400 400 400 20 1200 600 1200 1200 60 50 25 50 50 2.5 备注 以干基计 1.1 轻质纯碱 GB210.1-2004 Ⅱ类优等品 1.2 低盐重质纯碱 GB210.1-2004 Ⅰ类优等品 2 氯化铵 HG3281-1990 GB2946-2008 一等品 一等品 2.1 湿农铵 2.2 干农铵 3 食品碳酸氢铵 GB1888-2008 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：
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主项 100 重碱装置 工序号 09071-06111 09071-06112 09071-06113 09071-06221 工序范围 碳化工序 滤过工序 蒸吸工序 盐干燥及储运工序 母换工序 结晶分离工序 干铵工序 铵包装及储运工序 轻灰煅烧工序 重灰凉碱工序 碱包装及储运 碳化干燥工序 碳铵包装及储运工序 循环水站 备注 200 氯化铵装置 09071-06222 09071-06223 09071-06224 09071-06225 300 煅烧装置 400 食品碳铵装置 500 联碱循环水站 600 联碱维修班 700 10kV高压配电室 09071-06331 09071-06332 09071-06333 09071-06441 09071-06442 09071-06500 09071-06600 设备维修 09071-06700 10kV高压配电室 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
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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-CP25。
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φ2800/φ3800/φ3200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20m2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AⅡ澄清
母液Ⅰ、母液Ⅱ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AⅡ澄清桶2台进行AⅡ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φ2800×28000、加热面积2900m的自身返碱回转式蒸汽煅烧炉2台，
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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Ⅱ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Ⅱ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5500m3/h 3台，盐析结晶器，容积890m3配轴流泵7300m3/h 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。
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