粒状烧碱生产综述天津大学化工学院 陈松 李国兵 康仕芳1.前言Ø粒状烧碱具有外形美观、不易结块、流动性好、 便于计量、使用方便等优点而倍受青睐，与片状烧 碱产品相比 具有明显优势，是片碱的升级换代产品 ；Ø烧碱造粒的工业化起源于欧洲我国从八十年代 开始引进国外技术进行粒碱工业化生产尝试，从九 十年代开始我国科技人员进行具有自主知识产权的 粒碱生产技术开发，并在工业生产中得到成功应用 2．粒碱生产技术简介Ø喷淋造粒法Ø喷雾造粒法Ø流化床造粒法2.1喷淋造粒法Ø喷淋造粒法生产能力大，生产的粒碱 粒度范围为0.5~2.5mm，产品外观好，在使用过程中不产生粉尘，是粒碱生产的主 要方法我国从国外引进的烧碱造粒技术 均采用喷淋造粒法，天津大学通过对喷淋 造粒法的改进，开发成功的振动喷流造粒 技术也在多套烧碱造粒装置中得到成功应 用 2.1.1齐鲁石化公司引进Bertrams公司粒碱生 产技术Ø装置设计生产能力6万吨/年，造粒原料为隔膜碱 Ø主设备造粒塔筒体直径4.5m，高度27m， 喷头采用镍银合金喷头板，孔径0.5mm，装置共设四个喷头，两用两备 Ø该装置于1989年建成，生产出粒碱产品，但由于种种原因，该装置一直未投入正常生产 。
Bertrams公司粒碱生产装置在调试和运行 过程中，主要存在以下问题： Ø喷头连续工作时间短由于喷孔较小，仅为 0.5mm，极易被细小杂质堵塞而产生滴流现象 在实际生产中，喷头连续工作时间不超过8小 时就需进行切换、清洗Ø喷头喷孔工作不正常时会出现滴流现象，进 而发生锥斗挂碱甚至堵塞锥斗出料口的现象 这是影响造粒装置连续运行最主要的原因按 照设计要求，每星期要清洗锥斗一次，在实际 生产中，每隔几个小时就需进行锥斗清洗Ø粒碱产品粒度范围0.5～2.7mm，粒度范围较广，产品从外观看均匀性较差Ø造粒过程中产生的细碱尘较多按照 Bertrams设计，造粒过程中最大有6%的损耗由于细碱尘极易吸水潮解，这部分细碱尘的产生 给生产操作带来很大困难：一方面，在生产过程 中需要在塔内壁挂稀碱膜；另一方面，从锥斗出 料到产品包装所有管道、设备均用干空气保护， 增加了操作费用2.1.2锦化集团引进Set公司粒碱生产技术Ø装置设计生产能力5万吨/年，造粒原料为离子膜碱Ø主设备造粒塔筒体直径4.5m，高度20.5m，喷头采用白金喷头板，装置共配两个喷头，一用 一备，两个喷头喷孔孔径分别为0.4mm和0.6mm。
Ø该装置于2003年1月建成，造粒系统经过两年多的调试，一直未能投入正常生产 Set公司粒碱装置主要存在以下问题 ：Ø造粒塔锥斗堆料是导致锦化集团粒碱装置无法正常 运行的主要原因由于造粒塔高度较齐鲁石化造粒塔高 度低6.5m，锦化集团造粒塔锥斗堆料更加严重，装置运 行1~2小时，既会出现造粒塔锥斗严重堆料现象Ø造粒塔引风机出口碱尘夹带量大原设计造粒塔尾 气经填料塔水洗除尘后排放，但由于填料塔阻力降大， 造成造粒塔内风量太小，影响冷却效果，在操作时已将 填料拆除，出现严重的碱尘夹带现象Ø造粒塔塔壁挂料Ø装置所设两个喷头喷孔孔径不同 2.1.3天津大学粒状烧碱生产技术Ø喷淋造粒法技术核心是造粒喷头的设计，只有通过合理的喷头设计，使熔融物经喷头分散成为均匀液滴而不产生过大液滴和细小液滴，才能保证造粒装置的连续运行 Ø在对射流断裂机理深入研究的基础上，天津大学化工学院开发成功振动喷流造粒技术 振动喷流造粒机理对射流施加一定频 率的外加扰动，可使射 流断裂分散成为大小均 一的液滴利用振动射 流分散装置将熔融液分 散成大小均一的液滴， 经冷却固化，既可制得 粒度均匀的球形颗粒F（Hz) 0 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600不同频率下射流的断裂2.2天津大学粒状烧碱生产技术主要特点Ø产品粒度均匀。
利用振动喷流造粒技术 , 所得到的烧碱颗粒产品基本无气泡状颗粒和粉末， 1.0mm~2.5mm范围内颗粒占95%以上， 其中1.8mm以上颗粒占70%以上，无需筛分即可直接包装，无返料Ø造粒喷头连续运行周期长引进烧碱造粒技术喷头喷孔直径为0.5mm，很容 易被料液中的固体杂质堵塞而出现滴流现象，引起造粒塔 锥斗堆料Ø振动喷流造粒技术喷孔直径为0.8～1.2mm，不易堵 塞；Ø在设计中喷头前加设过滤器过滤器结构简单，更换 滤芯操作可以在20min内完成Ø对喷头施加横向振动也对防止喷孔堵塞起了明显作用 ，可以实现长时间运行通过采取以上措施，造粒装置不设备用喷头，单喷头 连续运行周期在7天以上 Ø由于振动喷流造粒基本不产生细粉， 通过在造粒出风口处设置滤网过滤器和喷 水清洗装置，从根本上杜绝了废气粉尘夹 带Ø在设计中采用干壁塔操作，简化了流 程 造粒塔废气常常会夹带少量烧碱细粉由于烧碱腐蚀性极 强，烧碱粉尘对厂区及周边地区的设备、厂房危害极大Ø天津大学化工学院开发成功粒状烧碱生 产技术在多套粒碱生产装置中得到应用：Ø1994年天津大沽化工厂3000吨/年烧碱造粒装置；Ø1999年天津大沽化工厂4万吨/年烧碱造粒装置；Ø2006年天津博创化工3万吨/年烧碱造粒装置。
3万吨/年粒状烧碱生产装置概况Ø3万吨/年粒状烧碱生产装置占地面积约400m2，总投资约390万元（含设备费230万元，土建及安装费100万元，设计费及专利技术使用费60万元） 表1 3万吨/年NaOH造粒装置设备投资估算设备设备 名称价格（万元） 喷头喷头 及分散装置25 造粒塔75 粒状产产品冷却及输输送设备设备 40 导热导热 油炉系统统20 泵泵、风风机动动力设备设备14 包装机16 其它设备设备 （高位槽、过滤过滤 器、保温电电炉等）40合计计230表2 3万吨/年NaOH造粒装置消耗定额名称规规格吨产产品消 耗备备注煤气1200Kcal/Ｎm320Nm空气湿度大，开导导 热热油系统时统时 使用电电16~20度空气湿度大，开导导 热热油系统时为统时为 20 度 冷却水25℃10吨经济效益显著：2007年7月，片碱售价～2500元/吨， 粒碱售价～2900元/吨2.1.4其它喷淋造粒技术Ø天津渤天化工有限公司九十年代进行过喷淋造粒法 工业实验，最终没有结果Ø黑龙江林源县华维化工有限公司2002年建成一套设 计能力2万吨/年烧碱造粒装置造粒塔塔径3m，塔高 40m，造粒塔筒体和锥斗连为一体，冷却空气由鼓风机通过分布进入造粒塔内。
该套装置从造粒喷头、造粒塔 及整个工艺设计都存在许多问题，特别是多孔板阻力很 大，使冷却空气量偏小，致使该装置自以来，经过多次 调试、改造，从未生产出粒碱产品 2.2喷雾造粒法Ø张长在等开发了喷雾法粒碱生产工艺 ，并在工业上得到应用Ø喷雾造粒法将喷头设在造粒塔底部， 熔融碱通过喷头环形间隙以膜状流出，在 液体喷头外环形间隙高速气流作用下分散 成液滴液滴在造粒塔上升和下落过程中 凝固成为固体颗粒 喷雾造粒法特点Ø与喷淋法相比，所形成液滴较细，粒径分布更宽， 因此产品外观较差，产品中含有大量细碱尘Ø天津渤天化工有限公司在九十年代上过一套喷雾造 粒工业装置，生产过程中发现装置生产连续性差，经常 由于锥斗堆料、喷嘴和管道堵塞而被动停车Ø由于所产生的液滴较细，在造粒塔内会被迅速冷却 至较低的温度，因而在夏天生产时产品易吸潮，在冬天 生产时会吸收空气中CO2，使产品中碳酸盐含量升高 Ø喷雾法设备投资较喷淋法少得多 Ø采用双流体喷嘴进行雾化，所形成液 滴细，粒径分布宽，且不易控制采用压 力式喷嘴或旋转式喷嘴雾化所得液滴粒径 分布窄，液滴大小可以控制天津大学化 工学院开发成功喷雾造粒技术，所得产品 颗粒粒径0.5～1mm占85%以上，造粒过 程中基本不产生碱尘。
目前已为天津博创 化工有限公司设计一套万吨级喷雾造粒装 置，装置正在建设中 2.3流态化造粒图2流态化造粒工艺流程图[10] 1-除雾槽 2-风机 3-水循环槽 4-水泵 5-熔碱槽 6-液下泵 7-回转冷 却器 8-包装 9-旋风分离器 10-流化床造粒器4．结论Ø粒碱具有外形美观、不易结块、流动性好、 便于计量、使用方便等优点而倍受青睐，是片 碱的升级换代产品，具有更高的产品附加值和 更广阔的市场空间Ø近十几年来，我国一些固碱生产厂家粒碱生 产技术的开发和引进工作遗憾的是从国外引 进的两套烧碱造粒装置都失败了，目前国内能 正常生产的造粒装置使用的是我国自主开发的 振动喷流造粒技术和喷雾造粒技术Ø喷雾造粒技术设备投资少，产品粒径 小，生产连续性和产品外观较差；振动喷 流造粒技术设备投资较喷雾造粒大，产品 粒径1.0mm~2.5mm范围内颗粒占95%以 上，不产生碱尘，生产连续性和产品外观 都比较好，是粒碱生产的最佳选择。