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轻质碳酸钙工程设计要点

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-07-12  浏览次数:103
核心提示:碳酸钙行业发展迅速,随着国家环保、安全要求的提高,新、旧企业面临全面改革,厂区的设计、工艺过程的设计尤为重要。全面考虑国家政策、行业要求,工艺设计关键在三个反应过程工序。
轻质碳酸钙工程设计要点 
 
 

摘 要:碳酸钙行业发展迅速,随着国家环保、安全要求的提高,新、旧企业面临全面改革,厂区的设计、工艺过程的设计尤为重要。全面考虑国家政策、行业要求,工艺设计关键在三个反应过程工序。

关键词:轻质碳酸钙;工程设计;国家政策;工艺要点;

概述

    一个项目、一个工厂的建设,必须经过可行性论证,整体规划,经过环境、节能、安全评价,经过工艺设计及土地设计方能实施。其中设计是项目建设的灵魂,对项目起着决定性的作用,决定着工厂的现代化水平,决定企业的运行成本。

    中国碳酸钙工业自上世纪80年代改革开放以来,发展较快,生产企业由几十家发展到几百家,特别是2000年后,形成了河北井陉、山东淄博、浙江衢州、安徽池州等碳酸钙产业集群地区。生产规模(基本规模)也由1万吨/年发展到5万吨/年,工业装备亦更新了三代。但由于碳酸钙行业没有专业的设计院,而企业大多以民营投资为主,造成大多数企业没有规范的规划和设计,一个地区企业之间相互参照建设,重设备选择,轻工艺设计,造成工艺布局严重不合理,生产工艺环节能力不匹配,环保、安全、消防功能不全。随着国家环保、安全整治力度的加大,很多企业在环保、安全方面很难达标,造成前期节省投资、后天改造浪费的局面,有些企业综合下来根本没有盈利。因此,投资建设一个新企业,做到科学的规划,规范的工艺设计在当前淘汰落后企业,企业转型升级的特殊时期尤为重要。

    结合三十多年碳酸钙装备的研究制造、多家碳酸钙企业的规划设计经验,浅谈轻质碳酸钙生产工艺的几个设计要点。

1 企业规模及产品方案的规划原则要点

投资建设一个新厂,要充分考虑以下几点要求:

1)充分考虑国家及项目所在地的产业政策及行业发展的符合性;

2)充分考虑项目产品品种的市场适应性及竞争性(真正的做好市场调研,如销售的成、制造成本、销售量及持续性),以确定品种及规模;

3)充分考虑原材料的可得性,以及数量、品质的稳定性,以保证持续发展;

4)充分考虑产品环境的相容性,三废的综合利用,以满足环境与持续发展的要求;

5)充分考虑本身的资金筹措能力,项目投产后的管理,实事求是对项目的功能性、盈利性、社会性全面考虑,以确保企业持续发展。

2 轻质碳酸钙生产工艺设计的主要内容

一个化工厂的设计,包括工艺设计,土建设计,上、下水管道设计、通风、采暖设计,安全、环保、消防设计,电力及仪器仪表设计等等。

2.1化工工艺设计

轻质碳酸钙建厂化工工艺设计包括:

1) 原料路线及技术路线选择;

2) 工艺流程设计;

3) 物料衡算;

4) 能量衡算;

5) 工艺设备选型与设计;

6) 工艺布置总体布置设计;

7) 管路、电路、仪器、仪表布置设计;

2.2土建设计

轻质碳酸钙建厂土建设计包括:

1) 厂房及附属厂房的设计;

2) 设备基础、道路、绿化带的设计;

3) 公用工程(供电、给排水、采暖、通风等)设计;

4) 消防、安全设计。

3 轻质碳酸钙生产工艺设计要点

轻质碳酸钙的生产工艺设计要点,关键在于三个反应过程。

3.1石灰煅烧质量与石灰窑选型

    在原料石灰石满足工艺要求的基础上,煅烧出质量优等的石灰,是碳酸钙生产的关键之一,轻质碳酸钙生产要求的石灰,除了其化学、物理指标达到要求外,应白度好、活性高、体积收率小、易消化。节能、环保的石灰窑的选型要点如下:

1)依据企业生产能力选择窑型及规格,生产能力一般按石灰窑最大产能的85%选择规格型号;

2)依据企业所在地能源选择窑型;

3)依据投资能力选择窑型,轻质碳酸钙是基础化学品,利润空间较窄,石灰窑是项目投资最多的设备,有些先进的窑型投资过大,不适宜轻质碳酸钙,在满足窑气、石灰质量、节能、配套环保设施达标的前提下,应选择投资小的石灰窑;

4)石灰窑的工艺指标要满足:窑气中二氧化碳含量不小于32%,生、过烧率不大于5%,配料、进料、出灰全部自动化,燃料消耗达到行业规定指标;

5)煅烧工序达到清洁生产,粉尘、噪音等达标;

6)目前国内单窑轻质碳酸钙生产能力在5万吨/年~10万吨/年,考虑到轻质碳酸钙生产线各工序设备能力匹配及生产产品品种调整,以及设备的维护保养,宜选用5万吨/年配一座机械化石灰窑;

7)石灰煅烧窑型按能力选择原则: 产灰<300吨/天,选用机械化石灰窑;产灰300~600吨/天,可选用双膛窑、梁式窑、套筒窑;产灰>500吨/天,选用回转窑;

3.2石灰消化、精制与陈化

    石灰消化是氧化钙与水反应生成氢氧化钙的过程,在工业生产石灰消化是不完全的,需要经过精制和陈化。有些企业只是将石灰消化,去除杂质后即去碳化,这样的处理工艺在后续干燥后得到的碳酸钙碱度一般较高,即出现“返碱”现象。并且不经过精制与陈化,也会直接影响碳酸钙的白度、细度、碱度及沉降体积。

1)化灰:热水化灰,消化时间短,有利于形成颗粒精细灰乳。操作时,要依据工艺要求、掌握好灰水比,石灰入料要均匀,采用自动化控制。

2)精制:采用三级精制+一级洗渣,即二级旋液分离器与一级滤

         浆筛组合成模块式工艺,洗渣可回收氢氧化钙,也解决了排渣的环境问题;

3)陈化:精制后的灰乳需进行陈化,使氢氧化钙悬浮液粒径均匀一致,微小的粒子全部转化为氢氧化钙,这样的浆液入碳化塔后,生成的碳酸钙粒径          相对均匀,不会产生返碱现象。陈化槽采用大容积加搅拌结构,一是可以加快陈化速度,二是减少浆液的热损失,三是能有效防止氢氧化钙          包裹氧化钙,使得进入碳化塔的精浆稳定,有利于规模化生产。

3.3氢氧化钙碳化

    碳化反应是整个轻质碳酸钙生产工艺的核心,要求碳化反应越快越好,这就要求二氧化碳的浓度和压力、浆液的浓度和温度,二者在一个合适的范围下反应,即可得到品质较好的碳酸钙,同时运行成本较低,其工艺设计控制要点为:

1)窑气需经多级净化、去除灰尘等杂质及二氧化硫、煤焦油等,二氧化碳的纯度直接影响产品的白度。选用窑气净化装置还要与压缩机(或其他气体输送设备)的规格相匹配,同时要有一定的操作弹性,以适应石灰窑产生窑气的不稳定性;

2)控制石灰窑的操作,以使二氧化碳的浓度保持相对稳定;

3)控制进入碳化塔的精浆浓度、温度的稳定性;

4)合理选择碳化塔的高径比;

5)选择与碳化塔相匹配的窑气输送设备;

6)碳化塔选择合理的气体分布器,并增加搅拌功能。在不增加动力的情况下,塔内设置气动搅拌喷嘴,可增大气液接触面积,有效降低碳化过程碳酸钙对氢氧化钙的包覆,同时有利于增大二氧化碳的吸收率;

7)加装在线PH值检测仪;

8)碳化塔排放的尾气不得直接排空,进行回收。

4 其他工艺设计要点

除了三个反应工序之外,轻质碳酸钙生产过程还有脱水工序、干燥工序、粉体输送、包装工序等,其设计要点如下:

1)脱水工序注重熟浆浓度及温度,浓度低时,应增加增浓装置,有传统增浓池、斜板增浓器、陶瓷膜增浓等。采用斜板增浓器,动力消耗小,不堵塞;

2)窑气洗涤水、脱水工序后的母液、干燥尾气洗涤水,要综合循环利用;

3)各工艺管线设计要尽量平直,路线短,减少弯头,阀门选择合理,以减少阻力,降低长期运转的各泵及风机的运转费用;

4)干燥后粉体输送选用密闭输送设备,大规模生产企业可选用气体输送,减少车间粉尘漂浮;

5)各粉尘产生点,如石灰窑原料输送、石灰消化、干燥筛分及包装,要依据生产能力,合理布局,除增加主设备的密封性外,要设计选择合适的除尘设备;

6)所有运转设备,电机配置均要求符合国家最新节能电机;

7)所有原料、燃料分区堆放,不得露天堆放,应加轻钢棚,防止产生粉尘;

8)工艺过程产生的废渣,集中设置废渣池堆放,并增加防雨、防风、防渗漏措施;

9)物流与人行安全通道符合规范要求,厂区内道路设置符合工厂内运输需要;安全设施及操作人员规程位置醒目;

10)生产厂房内各种管线安装要整齐,尽量减少交叉;配电室设置在用电负荷大的设备附近,减少线损;各操作点、照明设计符合安全规范要求;

11) 设计要留出一定的发展空间。

5 综述

    我们国家对安全、环保越来越重视,随着新的政策的不断实施,碳酸钙产业亦将面临全面改型升级,同时将发生三个变化,一是碳酸钙工业将由沿海地区向有资源优势的中西部转移发展,二是关闭落后的、小的、散的碳酸钙企业,规模化、管理规范化企业得到发展,三是现有一定规模企业要改造升级。因此,原厂区技术改造及新建企业一定要进行科学规划,规范设计,才能使企业环保达标,各项要求达标,且管理运行成本降低,可持续发展。



 
 
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