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胡昕伟1 ,黄月英2 , 莫洲3
（1. 广西化工规划设计院,广西南宁530003;2. 华南理工大学化工与能源学院,广东广州510640;3. 南宁市良庆区环境保护局,广西南宁530200） 摘要：对比传统的活性白土生产工艺,介绍对活性白土生产中漂洗工艺的改进,包括漂洗的控制及改进、用压滤取代传统的自然沉降、隔膜压滤机取代板框压滤机等,这些改进不仅提高了生产效率,降低能耗,而且对环境友好。 关键词：活性白土; 漂洗; 环境保护; 生产 活性白土的化学分子式: Al2O3 ·4SiO2 ·nH2O,分子间为层状结构,比表面积很大,具有离子交换能力和选择吸附性,能吸附色素等有机物,并具有催化性能。被广泛应用于各种矿物油、油脂工业的动植物油、固体石蜡、脂肪酸、废油再生,乙醇和苯等脱色精制。也可以用作葡萄酒和汁液的澄清,制糖工业的糖汁净化,化学工业的催化剂载体,粉剂农药的填料等 。目前,国内活性白土的年产量达到40多万t,已有生产厂60多家 ,是较大宗的无机化工产品。活性白土的制造如果实现清洁生产,对于环境保护的意义重大。 活性白土系由膨润土经粉碎、酸活化、漂洗、分离、干燥、粉碎等工段加工而成。膨润土是一种天然的具有吸附性能的物质,属于粘土矿物中的蒙脱石,因含杂质较多,吸附力不高,故以硫酸使其活化。活化过程是使膨润土与中等浓度的硫酸作用,使膨润土中的某些阳离子,如: Al3 + 、Fe3 + 、Ca2 + 、Mg2 +等,被H+取代,膨润土受到局部破坏 ,分离出铝、铁、钙、镁等氧化物,同时生成部分硅酸胶体,使之形成多孔性物质,增加比表面积,提高吸附性能。 漂洗分离工段是将活化反应后的料浆中未反应的硫酸及相应的盐类与活性白土细泥分离;再将活化后活性白土表面及孔隙中所含的游离硫酸、硫酸盐类等物质漂洗干净,并送至干燥粉碎工段。漂洗分离工段的效果直接决定产品的游离酸、脱色率、活性度等质量指标,漂洗分离工艺则影响生产的效率、投资的效益和成本。 由于活化反应后的活性白土细泥具有粘性强、吸水性好、有膨胀性的特点,使漂洗分离工段长期存在生产效率低、水耗高、污染难治理等缺点。针对活性白土的特点,我们设计广西某厂1万t/ a活性白土项目时,决定采用新漂洗分离流程和厢式隔膜压滤机。至今该装置已投产运行2年,结果证明新工艺流程达到设计效果,厢式隔膜压滤机工作良好。 与传统工艺比较,在降低水耗能耗、降低设备投资、提高生产操作效率等方面有很大的进步。 1 传统漂洗分离工艺的主要流程 传统漂洗分离流程如图1所示。传统漂洗分离流程中活化料浆沉降分酸后,经加清水漂洗,然后自然沉降分层,放去上层的酸水,这三个步骤要反复循环6次产品的指标才能达到要求,再用料浆泵打至压滤机过滤,出来的滤饼送到干燥工段。自然沉降过程需要的时间很长,漂洗池容积很大、数量众多。结果是占地面积很大,生产效率低下,稀废酸难以处理,并消耗大量的石灰,投资也较大。 2 新漂洗分离工艺的主要流程 针对传统漂洗分离工艺中存在的问题,进行了如图2流程所示的改进。 
活化料浆经过三次压滤、二次漂洗过程得到的合格滤饼送至干燥工段。用反应后的料浆直接压滤,得到的浓废酸回收再利用于活化,滤饼再加清水漂洗,压滤后得到稀废酸。 3 结果与讨论 漂洗分离工段的装置经过2年的长时间运行,总结了装置的运行状态、各项控制指标及消耗,与传统工艺作对比,有3方面的具体表现。 3. 1 生产效率提高 3. 1. 1 漂洗的控制及改进,分离浓废酸、硫酸盐类等漂洗分离工段中最难达到的指标是产品的游离酸含量。 活性白土产品标准规定游离酸应小于0. 2%。洗涤程度不足时,产品中的游离酸超过指标;洗涤过度时,游离酸指标可达到标准,但产品的活性度将下降。因为洗涤通常用的是硬水,适宜的洗涤,可将活化浸出的钙、镁等离子洗出;当洗涤过度时,活化在膨润土晶格上的H + 则与硬水中大量的Ca2 + 、Mg2 +发生交换,从而使活性度下降。我们测定了经活化后的料浆分别洗至各种不同的pH值时,产品的游离酸含量,如图3所示。由图3可知,当洗液的pH值小于3. 6时,产品的游离酸不符合产品标准的要求;当pH值大于4时,会使产品的活性度下降。因此,在实际生产中以选择洗液的pH值为3. 8～4. 0比较合适。 
活性白土的洗涤过程是一个脱附过程,酸在水和白土之间重新分配,遵守“分配定律”。当用一定量的水洗涤活性白土时,采用少量多次比多量少次效率高 ,但是生产的效率却降低了。为达到快速漂洗目的,我们设计从反应后的热料浆中直接压滤分离干净未反应完全的浓酸,使物料中的总酸量降低,从而减少了漂洗的次数和漂洗的水量。 隔膜压滤机的滤饼湿含量可以达到34%;自然沉降的水含量达到200%～300% ,以200%计算。在相同的耗水量情况下,经2次漂洗(即3次分酸)后,液相中酸量之比为: A1／A0=( 34%／200%) = 0. 173 = 0. 0049。 同样道理可以计算出采用板框压滤机的效果。可见采用隔膜压滤机较自然沉降和板框压滤机的漂洗效率大大的提高了。新工艺采用2次漂洗,每次漂洗加水量按固液比计为1∶6即可达到要求,每吨产品漂洗耗水13 t左右。传统漂洗中沉降分离浓酸,物料中总酸量还很高,人工操作也不稳定,使漂洗的次数达到6次,水量按固液比计为1 ∶15,每t产品漂洗耗水100 t。所以新工艺可同时保证游离酸和活性度两个矛盾的产品指标,且操作简单,流程短,水耗低。 3. 1. 2 用压滤取代传统的自然沉降 现在采用的容积1. 2m3 厢式隔膜压滤机在0. 5MPa的压力下过滤,用活化后的95℃料浆直接压滤只需要13min,常温料浆压滤需要35min,整个漂洗过程耗时约160min。传统漂洗的每次自然沉降分层需要60min,反复漂洗6次,料浆压滤需要60min,整个过程耗时约510min。 3. 1. 3 隔膜压滤机取代板框压滤机 在新工艺中采用了厢式隔膜式压滤机取代板框压滤机。 厢式隔膜压滤机的特点是当滤饼充满滤室后,由空压机向隔膜板内送入压缩空气,使得板上的两隔膜膨胀挤压滤饼,挤出滤饼中的水分。最后,压缩空气再通过空气管路向滤饼渗透,空气透过滤饼,从而将滤饼孔隙中的水分带走,降低了滤饼含水量。 活性白土的漂洗料浆使用隔膜压滤机进行固液分离,通过隔膜挤压后,滤饼的湿含量可降低至37% ～38% ,再经过空气吹除,滤饼的湿含量仅为30% ～34%左右。传统的漂洗工艺用板框压滤机进行固液分离,滤饼的湿含量在45% ～50%。相比, 隔膜压滤机出来的滤饼水含量降低10%以上。 3. 2 能耗降低 生产能力同样为1 万t/ a,新漂洗工艺总装机容量为265. 5kW,相比传统漂洗工艺总装机容量为423kW。这样新漂洗工艺的电耗仅为传统漂洗工艺的63%。折合每年节约60万度电。同时送到干燥工段的滤饼中含水量的降低也节省了干燥的热能。折合每年约节约热值4000 大卡的煤588 t。 3. 3 有利于环境保护 新漂洗工艺中吨产品仅消耗水13 t,加上分离出来的浓废酸约25 t,可以全部由简单的废酸处理车间完成回收,排出的清水可用于再次洗涤或外排,不会产生污染。传统的漂洗工艺中吨产品耗水100 t,难以回收回用,外排时易造成液体中固体悬浮物和pH值超标。新工艺较传统工艺减少了对环境的影响。 4 结论及展望 生产实践证明,我们对传统活性白土生产工艺中漂洗部分的改进,即改进漂洗的流程、采用隔膜压滤机代替板框压滤机进行固液分离是成功的,给企业带来良好的经济效益。 活性白土的生产工艺应该由人工间歇操作向连续性更强、自动化程度更高的方向发展。 大规模活性白土的生产工艺漂洗分离工段应向活化料浆滤饼的机上洗涤、滤饼的自动卸料、自动清洗滤布的方向发展,只需一台设备就能完成过滤、洗涤、清洁等多个步骤。 所谓机上洗涤是指将活化料浆过滤形成滤饼后,并不先将其卸下再用水漂洗,而是直接将清水用高压水泵输往压滤机,使其均匀通过滤饼,置换滤饼中的母液,以达到有效的洗涤效果。这样大大简化活性白土生产的工艺流程。我们与芬兰的LAROX公司共同完成过滤面积0. 1m2 机上洗涤小试,试验报告中表明活性白土机上洗涤完全可行。今后在十万吨级规模的活性白土生产中必将采用连续性强、自动化程度高、更成熟可靠的漂洗分离工艺。
[作者简介]胡昕伟(1977 - ) ,男,广西南宁人,化工工程师。
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