Натриевой силикатный завод: от проектирования до эксплуатации

Комплексное руководство для промышленной оптимизации

1. Основные производственные процессы

2. Соображения проектирования растений

3. Стратегии операционной оптимизации

4. Рыночные приложения и отраслевые тенденции

1. Основные производственные процессы
Производство силиката натрия (стекло)в основном делится на две основные системы процессов, которые необходимо выбрать в соответствии с характеристиками сырья:

1.1 Процесс реакции жидкой фазы
Отношение сырья: жидкая каустическая сода (NaOH), кварцевый песок (Sio₂) и вода смешивают пропорционально, а пар нагревают до 120-150 степень для реакции.
Управление модулем: регулируя молярное соотношение SIO₂/NA₂O (обычно 2. 6-3. 7), создаются продукты с различными модулями.
Требования к оборудованию: щелочные коррозионные реактор, автоматическая система управления температурой.
1.2 Термический процесс твердой фазы
Высокотемпературный метод кальцинирования: содовая зола (Na₂co₃) или сульфат натрия (Na₂so₄) и кварцевый песок используются в качестве сырья и расплавлены при {1}} степень в реверберационной печи.
Обновление окружающей среды: для соответствия стандартам выбросов необходима система очистки выхлопных газов (такая как устройство для восстановления).
2. Соображения проектирования растений
2.1 Выбор маршрута процесса
Экономическая оценка: метод жидкой фазы имеет низкие инвестиции в оборудование (около 2 миллионов долларов США/50, 000 тонны производственных мощностей), но высокое потребление энергии; Сплошная фазовая метод подходит для крупномасштабного непрерывного производства.
Адаптируемость сырья: Азиатская химиката рекомендует: Чистота кварцевого песка должна быть> 98%, размер частиц 40-120 сетка.

Первая система процессов - это сухой процесс. Когда чистота кварцевого песка в сырье высока, распределение частиц по размерам является относительно однородным, а качество сырья натриевой соли, такого как содовая ясень (карбонат натрия), является стабильным, сухой процесс является более подходящим выбором. При сухой продукции выбранные кварцевые пески и содовая пепела сначала точно смешаются в определенной пропорции, полностью смешаны, а затем помещают в высокотемпературную печь. В печи температура обычно достигает около 1300 градусов до 1400 градусов. В этом высокотемпературном состоянии кварцевый песок (основной компонент кремния диоксида) химически реагирует с содовой золой для получения силиката натрия. В этом процессе существуют строгие требования к таким параметрам, как контроль температуры печи, скорость подачи сырья и время реакции, чтобы гарантировать, что реакция полностью выполняется и производится высококачественная расплава натриевого силиката. После того, как сгенерированная натриевая силикатная расплава вытекает из печи, он подвергается последующим этапам обработки, такими как охлаждение и дробление, чтобы, наконец, получить твердый натриевой силикатный продукт.

Вторая система процессов - это влажный процесс. Когда кварцевый песок в сырье имеет более мелкий размер частиц и содержит определенные примеси, или существует большая потребность в жидком натриевом силикатном продукте, процесс влажный процесс является более подходящим. При влажном производстве кварцевый песок должен сначала быть предварительно обработан, чтобы удалить примеси и улучшить его чистоту. Затем в реактор добавляют обработанный кварцевый песок и каустическая сода (гидроксид натрия). В реакторе, путем нагрева и перемешивания, кварцевый песок и раствор каустической соды реагируют при определенной температуре (обычно от 100 градусов до 180 градусов) и условия давления для генерации силикатного раствора натрия. В процессе реакции необходимо строго контролировать температуру реакции, давление и время реакции, а внимание следует уделять внимание однородному перемешиванию, чтобы способствовать плавному прогрессу реакции. После того, как реакция завершена, непрореагировавшие примеси и твердые частицы удаляются путем фильтрации и других операций для получения чистого жидкого силикатного продукта натрия. Если необходимо продуцировать твердый натриевой силикат, силикат натрия жидкости может быть подвергнут последующим этапам обработки, таким как концентрация и кристаллизация.

2. Соображения проектирования растений

Экономическая оценка:

При производстве силиката натрия (водяное стекло) выбор маршрута процесса оказывает решающее влияние на стоимость и эффективность производства. В качестве общего производственного процесса, одной из заметных особенностей метода жидкой фазы является то, что инвестиции в оборудование относительно низкие. Принимая производственную мощность 50, 000 тонны в качестве примера, стоимость инвестиций в оборудование составляет всего около 2 миллионов долларов США. Это очень привлекательно для некоторых компаний с относительно ограниченным фондом или которые хотят выйти на рынок по более низкой стоимости на ранней стадии. Однако метод жидкой фазы также имеет определенные недостатки, то есть высокое энергопотребление. В производственном процессе, из -за необходимости поддерживать условия реакции жидкой фазы, такие как нагревание, перемешивание и другие операции, будет потребление большего количества энергии, что, несомненно, увеличит стоимость производства продукта. Благодаря постоянному колебанию цен на энергоносители стоимость потребления энергии на методе жидкой фазы может оказать большее влияние на экономические выгоды предприятия.

Сплошная фазовая метод более подходит для крупномасштабного непрерывного производства. Хотя инвестиции в оборудование метода твердой фазы относительно высоки, его эффективность производства очень значительна. В случае крупномасштабного производства метод сплошной фазы может дать полную игру для его преимуществ непрерывного производства, сократить время паузы и преобразования в производственном процессе и, таким образом, увеличить выход на единицу. Кроме того, метод твердой фазы может лучше контролировать качество продукта и снизить дефектную скорость во время крупномасштабного производства из-за стабильности и непрерывности производственного процесса. В долгосрочной перспективе это поможет повысить конкурентоспособность рынка и экономические выгоды предприятий.

Адаптивность сырья:

Как профессиональная организация в отрасли, Asia Chemical имеет углубленные исследования и практический опыт адаптивности сырья для производства силиката натрия. Компания рекомендует, чтобы чистота и размер частиц кварцевого песка были двумя ключевыми факторами при выборе производственного процесса.

Для чистоты кварцевого песка его содержание должно быть более 98%. Кварцевый песок с высоким содержанием чистоты может уменьшить помехи примесей в производственном процессе, обеспечить плавный прогресс реакции и, таким образом, улучшить качество продукта. Если содержание примесей в кварцевом песке слишком высок, оно может реагировать с другим сырью во время реакции, влиять на формирование силиката натрия и даже привести к снижению качества продукта, что не может удовлетворить рыночный спрос.

Влияние размера частиц кварцевого песка на производство силиката натрия и его оптимальный диапазон

С точки зрения размера частиц, размер частиц кварцевого песка следует контролировать между 40-120 сеткой. Соответствующий размер частиц может обеспечить область контакта и скорость реакции кварцевого песка в реакции. Если размер частиц слишком велик, площадь контакта между кварцевым песком и другим сырью будет небольшим, и реакция может быть не полной, что приведет к снижению эффективности производства; Если размер частиц слишком мал, это может увеличить сопротивление во время реакции, влиять на поток и передачу материалов, а также может увеличить сложность последующего разделения и обработки.

3. Стратегии операционной оптимизации

Обнаружение модуля: используйте XRF Fast Analyzer, чтобы настроить отношение сырья в режиме реального времени.
Контроль примесей: содержание Fe₂o₃<0.05%, Al₂O₃ <0.5%.
3.2 План повышения энергоэффективности
Восстановление отходов: выхлопные газы печи используются для предварительного нагрева сырья, а скорость экономии энергии может достигать 18%.
Обновление автоматизации: DCS System интегрирует производственные данные, чтобы уменьшить ручные ошибки.

4. Рыночные приложения и отраслевые тенденции

Рыночные приложения
Строительная отрасль
Бетонная примеси: силикат натрия может улучшить прочность и долговечность бетона. Он реагирует с гидроксидом кальция в бетоне с образованием гидрата кальциевого силиката, который заполняет поры в бетоне, что делает его плотным и повышая его сопротивление воде, химическим веществам и эрозии.
Раствор и раствор: он используется в растворе и растворе, чтобы увеличить адгезию и водостойкость. Это помогает раствор лучше придерживаться строительных материалов, таких как кирпичи и камни, улучшая общую стабильность структуры здания.
Гидроизоляционный материал: силикат натрия является важным сырью для изготовления водонепроницаемых покрытий и герметиков. Он может проникнуть в поры строительных материалов, образуя водонепроницаемую пленку, эффективно предотвращая просачивание воды.
Химическая промышленность
Catalyst Carrier: его можно использовать в качестве носителя для катализаторов во многих химических реакциях. Его пористая структура и химическая стабильность обеспечивают хорошую поддержку активных компонентов катализатора, улучшая активность и селективность катализатора.
Flocculant: При очистке промышленных сточных вод и сточных вод натриевой силикат можно использовать в качестве флокулянта. Он может адсорбировать и агломерат подвешенные примеси в воде, облегчая удаление примесей и достичь цели очистки воды.
Переплет: он используется в качестве связующего при производстве рефрактерных материалов, керамики и литейного песка. Он может соединять рефрактерные материалы вместе, улучшая их прочность и теплостойкость.
Бумажная промышленность
Поверхностный агент: силикат натрия используется в качестве агента по размеру поверхности в производстве бумаги. Он может сформировать плотную пленку на поверхности бумаги, улучшая гладкость, прочность и водостойкость бумаги.
Наполнитель: его также можно использовать в качестве наполнителя в бумаге для увеличения белизны и непрозрачности бумаги, улучшая качество бумаги.
Моющие средства
Строитель: силикат натрия является важным строителем в моющих средствах. Он может хелат с ионами металлов в воде, смягчить воду и улучшать моющее средство моющим средством. Он также имеет буферизационный эффект, поддерживая значение pH раствора для моющих средств в подходящем диапазоне.