工业硫化钠作为基础化工中间体，其发展和应用因污染大、能耗高、劳 动强度高等缺点而受到制约。近年来随着技术的发展，在硫化钠生产过程中，余热利用、除尘脱硫、列管蒸发等技术的应用使其在节能降耗、改善劳动强度等方面取 得了突破性的进展，然而与其他化工产品相比，硫化钠的生产仍无法摆脱自动化程度低、市场竞争力差、附加值低的不足。笔者针对“煤还原芒硝法”制备硫化钠进 行了一系列的改造及优化，使其在节能减排、提高品质、增加市场竞争力及社会效益等方面更具优势。

1 工艺优化

1.1 煅烧操作优化

工业硫化钠产品中的杂质为Na₂CO₃、Na₂S_x、Na₂SO₃、Na₂S₂O₃、Fe^2-、水不溶物等。Na₂CO₃、Na₂S_x主要是在转炉煅烧过程中产生的，Na₂SO₃、Na₂S₂O₃则主要是Na₂CO₃、Na₂S_x在后续工序中的衍生产物。因此控制好煅烧工艺，即可大大降低其杂质的含量。

在煅烧过程中，Na₂CO₃、Na₂S_x形成的主要原因：1）系统负压不足，窑内CO₂排放不及时：

Na₂S+4CO₂=Na₂CO₃+SO₂+3CO

2）煅烧空气量过剩，氧气富余：

2Na₂S+1/2O₂=Na₂O+Na₂S₂（多硫化钠）

针对上述原因，制定产品优化方案：1）把控窑内微负压氛围，反应产生的CO₂、SO₂及时引出（可减少SO₂的生成），避免生成的Na₂S参与副反应；2）加设烟道残氧检测装置，严控煅烧空气过剩量，控制Na₂S₂的生成；3）增设窑内物料温度的监控及烟气温度监控，掌握煅烧反应终点及出料时间，防止过烧或欠烧，缩短“黑灰”出炉冷却时间；4）采用长转炉就地化坯工艺时，还需将热溶碱雾及时引出并吸收，防止水汽进窑产生Na₂CO₃。

通过以上几种措施，不仅可减少产品可溶性杂质的含量、提高原料转化率、减低消耗，起到节能降耗的效果，同时煅烧产生的SO₂含量也大大降低，减轻了环保的负担。

1.2 余热阶梯利用，烟气热能分段利用

转 炉的间歇性运行使余热锅炉产汽周期性波动。为降低产汽波动、提高设备利用率及便于管理，余热系统设计时可采用“一拖多”的方式，即多台（3～6台）转炉共 用1套余热系统：烟气先用膜式水冷壁吸收高温辐射热，低流速预除尘，烟温降至400℃左右后再用列管式或热管换热器吸热，此时使烟温降至200℃左右，再 用省煤器（预热软水）降至160℃左右后进脉冲袋式除尘器除尘，膜式壁和换热器共用1 套汽包，产出0.6MPa蒸汽作为工艺用汽。

“一 拖多”的优点：1）转炉烟气量和烟温波动大，单台峰值产汽超过3t/h，而平均产汽量为1.5～2t/h。“一拖多”可减少烟气波动量，余热锅炉设计时可 减少换热面积，投资少，产汽量波动小，利于用汽系统；2）上水系统简单，利于监控、检测，便于操作管理。劳动强度小，便于自控；3）产汽稳定，可连续上 水，有利于避免热冷交替对锅炉的损害；4）水冷壁吸热使烟气温度降低，解决了粉尘熔化、板结、黏连的现象，为操作和运行带来利好。

长转炉烟气量大且恒定，烟温较低（约为350℃），余热利用的经济效益差，每台产汽量仅为1～1.5 t/h；但为了后续除尘必须对其降温。烟气经预除尘后可考虑用重力热管余热锅炉产汽或直接产热水。

1.3 提高自控水平

1.3.1 微机配料系统

精 确的原料配比是转炉煅烧的关键，可直接反映原料的转化率、“黑灰”烧成率及热化浸取率的高低，同时也是控制副反应及产品质量的重要环节。此时需引进微机配 料系统，精确原料配比，减少计量误差，原料成分发生变化时及时调整配比。做好原料预混（特别是长转炉），为煅烧反应完全提供保证。

1.3.2 转炉控制系统

在转炉及烟道的关键位置设检测点，监控原料流量、窑内负压、料温、烟温、窑转速、烟气残氧量、粉煤流量等，用以控制窑内的煅烧氛围、反应完成时间、出料时间，以达到提高煅烧效率、提高原料转化率、降低能耗、降低副产物以及降低环保压力的目标。

1.3.3 卤水温控系统

温度对碱水的澄清及碱泥洗涤有着重要的作用，不仅直接影响沉降速度及洗涤用水量、还可减少低温结晶损失。可用温度传感器将碱水温度信号与加热蒸汽的电控阀连锁，将卤水恒定至所需温度，以提高澄清及洗泥效率。

1.3.4 蒸发器控制系统

蒸 汽压力、真空度、循环水量及进出水温度、液面高度、物料温度、循环泵转速等参数是硫化碱蒸发的几项重要参数，彼此之间联系密切。简单地凭借工人的操作经验 判断蒸发终点不仅操作难度大，而且节能效果差。将以上数据经过变送器集成并编制简单的运算程序，实现可视化控制，可大幅降低劳动强度和操作难度，也可改善 操作环境。

1.4 短周期卤水精制工艺技术

硫化钠水溶液在空气中有较强的还原性，可产生大量的可溶性杂质。传统的澄清（＞16h）和洗泥（2～3d）都需要较长的时间，时间越长产品中的可溶性杂质就越多，因此缩短卤水精制时间可减少杂质生成。

将 自然分离改为机械分离，热熔后浓碱水用循环水冷却降温至65～75℃，用板框压滤机压滤后滤液送至精碱水储罐密封储存，蒸发备用；滤泥用换热后的循环水逆 流洗涤，用板框压滤或3层洗涤桶。该工艺的优点：1）低温过滤在碱水不结晶的同时减少了滤布的腐蚀；2）精制时间短，副含量少，滤液质量稳定，受外因干扰 小，产品质量稳定；3）滤液固含量低，对蒸发等过流设备的磨损和冲刷小，有利延长设备的使用寿命；4）含固量低，黏度低，不易结晶，便于输送操作。

1.5 节能蒸发技术

由 于硫化钠溶液随浓度的升高其沸点上升加快，且具有易结晶等特性，其蒸发浓缩工艺宜采用减压蒸发，以单效列管式强制循环蒸发器的应用较为成功，因此采用减压 蒸发、强制循环较为合理。精制碱水经蒸发冷凝水换热后进蒸发器，0.6MPa蒸汽作热源，在-0.075～-0.06 MPa 的真空条件下强制循环，二次蒸汽经蒸发室顶部的镍丝网除雾器除雾后在大气冷凝器中冷凝，协同水环真空泵产生真空，碱液在低温下浓缩至60%～60.3%即 可出料。硫化碱蒸发是间歇性的，蒸发过程中蒸汽消耗量波动大，出料时需停止蒸汽供应，导致蒸汽的浪费较大。可在主蒸汽管上加蒸汽蓄热器进行平衡，用汽少 （出料时）时储汽，用汽高峰（投料后）时增强蒸汽的供应。

蒸发过程的蒸汽冷凝水温度在100℃以上，含大量热能，可用密闭式冷凝水回收装置进行汽水分离，蒸汽回蒸汽管路，水直接回余热锅炉，减少乏汽及冷凝水二次除氧的热损。

1.6 设备防腐

硫化钠溶液呈强碱性。硫化碱的生产过程中，其设备、管道、阀门、泵体等伴随着OH^-、H⁺、Cl^-、S^2-等离子的腐蚀综合作用，且腐蚀性随浓度、温度的增高而加剧，不仅严重影响设备的寿命，也存在相当大的安全隐患。因此选择使用性价比高的防腐材料就尤为重要。

蒸发器列管处在高温和高流速、强腐蚀、冷热交替的复杂环境中，对材质的要求较高。纯镍管或904L不锈钢管是理想的材料，厚壁奥氏体不锈钢310S（δ=3～3.5mm）也可使用，蒸发室筒体则可用310S+Q235B的爆炸复合材料，以降低蒸发器的综合制造成本。

管 道、阀门、泵体等过流部件的选材则应以碱液的温度和浓度区分，包括蒸发及以后工段的高浓度、高温过流部件必须用310S材质，蒸发之前碱液浓度、温度较 低，可考虑选用衬氟、爆炸复合，甚至铸钢、生铁件。当生产低铁硫化钠时，经除铁除碳后的碱液需规避与铁元素接触，可根据产品含铁量要求选择310S或纯镍 设备。

在碱雾吸收塔、脱硫塔、冷却塔、储罐、管路等低温工段的设备可考虑选用玻璃钢、聚丙烯、玻璃鳞片涂料、环氧树脂涂料等非金属材料防腐技术。

2 除尘脱硫技术

脉冲袋式除尘是当前硫化钠行业应用较为成功的技术，其除尘效率高（≥99.6%），技术成熟、运行可靠。但在运行中存在超温烧袋、低温冷凝糊袋、超低温（新疆、内蒙地区）脉冲、气动部件防冻等问题，这些属常规现象，只要做好烟气控温及保温即可解决。

硫 化碱烟气脱硫技术的应用目前尚有欠缺。高含硫量使脱硫系统的投资和运行成本提升，加之硫化钠行业自控水平较低，存在脱硫效率偏低，脱硫液的pH、烟气温 度、含水率监控不到位等问题。为此，硫化碱脱硫工艺需因地制宜，从以下几种方式考虑：1）依托钠镁共生盐湖（如运城盐湖、青海盐湖、定边盐湖等）的厂家可 用镁法脱硫、钙法制氢氧化镁浆作吸收剂，反应生成的硫酸镁液脱泥后返盐湖循环利用；2）无盐湖资源的厂家，尽量选用含硫低的原料，严格规范操作工艺，减少 副反应，同时用生产废水、废渣制取脱硫剂，用硫化钠-硫磺法脱硫，副产硫代硫酸钠可变废为宝，也可调节产品结构。3）研究单碱法脱硫技术副产亚硫酸钠在硫 化碱脱硫的可行性。亚硫酸钠附加值高，不仅可抵冲碱采购成本，还有额外收益，可谓一举两得。

3 结论

经过工艺优化，产品的品质得到提高，能达到GB 10500—2009《工业硫化钠》中1类优等品黄片碱的要求；吨产品的能耗降低，硝（Na₂SO₄≥90%）消耗控制在1.50t以内，煤（原煤WC≥60%，燃煤J≥6.976kW·h）消耗控制在0.90t以内。且运行成本低、操作简单方便、设备运行稳定、使用寿命延长、环保治理简化，由此增强了企业的竞争力，并可取得良好的经济效益和社会效益。