海化室調(diào)控反應(yīng)結(jié)晶技術(shù)助力江蘇中旗科技副產(chǎn)混合鉀鹽資源化
—記?；摇案碑a(chǎn)混合鉀鹽資源化處置技術(shù)服務(wù)”項目產(chǎn)業(yè)化過程
來源：技術(shù)開發(fā)處 發(fā)布時間： 2020-09-21
江蘇中旗科技股份有限公司（簡稱“江蘇中旗科技”）是農(nóng)化行業(yè)的國家級高科技企業(yè)，主營新型高效、環(huán)境友好的綠色農(nóng)藥的研發(fā)、生產(chǎn)和全球銷售。在生產(chǎn)低毒除草劑氰氟草酯過程中，每年副產(chǎn)3500噸含有碳酸鉀、碳酸氫鉀、溴化鉀、氟化鉀和氰氟草酯混合鉀鹽，將其作為固體危廢委托處理不但處理成本高，還對環(huán)境造成潛在危害，制約企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。為突破和解決江蘇中旗科技企業(yè)發(fā)展中瓶頸和難題，2019年7月底，我所與江蘇中旗科技簽署“副產(chǎn)混合鉀鹽資源化處置技術(shù)服務(wù)”合同。?；翼椖拷M針對含有四種無機鹽及有機物的混合鉀鹽資源化處置，開發(fā)了調(diào)控反應(yīng)結(jié)晶技術(shù)，成功將含有有機物的混合鉀鹽分離純化，制備出的符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的碳酸鉀、溴化鉀、氟化鉀和氰氟草酯四種產(chǎn)品。項目組克服疫情影響，爭分奪秒、攻堅克難，在不到一年的時間里，完成室內(nèi)試驗及工藝路線優(yōu)化調(diào)整、中試、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。2020年7月21日年處理3500噸混合鉀鹽的產(chǎn)業(yè)化裝置完成調(diào)試并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品；該項目產(chǎn)出的碳酸鉀、氟化鉀可以作為原料返回生產(chǎn)系統(tǒng)，回收的氰氟草酯達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求，溴化鉀可以作為產(chǎn)品銷售，每年增加收入800萬元，該項目產(chǎn)業(yè)化裝置的成功運行，解決了困擾企業(yè)多年的固廢問題。我所精湛的技術(shù)、項目組攻堅克難過程中表現(xiàn)的科學(xué)家精神和工匠精神，受到江蘇中旗科技的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員一致好評。
一、室內(nèi)試驗一波三折，以企業(yè)需求為導(dǎo)向，在創(chuàng)新中破解技術(shù)難題
合同簽署后，將含有有機物的混合鉀鹽分離提純面臨時間緊、任務(wù)急、難度大等諸多困難，項目組在對混合鉀鹽全面分析檢測的基礎(chǔ)上，分析碳酸氫鉀、碳酸鉀、溴化鉀、氟化鉀和氰氟草酯物化性質(zhì)，以碳酸氫鉀、碳酸鉀、溴化鉀、氟化鉀-水多溫多元相平衡為基礎(chǔ)，研究確定了碳酸鉀、溴化鉀、氟化鉀和氰氟草酯不同反應(yīng)及濃縮條件下的析出規(guī)律，2019年7月31日確定調(diào)控反應(yīng)結(jié)晶分離混合鉀鹽的室內(nèi)試驗方案；2019年9月10日完成室內(nèi)全流程試驗；2019年9月30日優(yōu)化了室內(nèi)全流程試驗反應(yīng)控制條件，室內(nèi)試驗產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到合同指標(biāo)要求。
在完成室內(nèi)全流程優(yōu)化試驗后，項目組將試驗進展和消耗情況反饋給江蘇中旗科技相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和聯(lián)系人，廠家提出江蘇中旗科技沒有氫氟酸使用的相關(guān)資質(zhì)，要求調(diào)整工藝路線，研發(fā)氫溴酸替代氫氟酸實現(xiàn)混合鉀鹽徹底分離技術(shù)。項目組在藥劑使用限制的要求下，采用“周六日加班+工作日晚上加班”勤奮工作，于2019年10月20日打通氫溴酸替代氫氟酸工藝流程，于2019年10月31日完成室內(nèi)全流程試驗。江蘇中旗科技股份有限公司于2019年11月2日派出技術(shù)人員在我所完成為期1周的室內(nèi)試驗驗證，雙方對室內(nèi)試驗驗證的碳酸鉀、溴化鉀、氟化鉀和氰氟草酯的產(chǎn)品質(zhì)量進行分析檢測，同時對室內(nèi)試驗輔料消耗指標(biāo)進行了測算。相關(guān)技術(shù)人員對調(diào)整后的工藝方案表示認(rèn)可，認(rèn)為該工藝創(chuàng)新性強，技術(shù)可行，解決了困擾企業(yè)的分離提純難題；但又提出能否將處理每噸混合鉀鹽的氫溴酸的使用量進一步降低，室內(nèi)試驗的氫溴酸用量由0.4噸/噸鹽降低至0.26噸/噸鹽以下，實現(xiàn)僅處理混合鉀鹽即可實現(xiàn)盈利的預(yù)期目標(biāo)。
項目組針對企業(yè)提出近乎苛刻的要求，在創(chuàng)新中求突破，在全流程試驗產(chǎn)生的中間物料資源化利用方面做文章，將中間產(chǎn)物之一“含有碳酸鉀的溴化鉀粗品”替代氫氧化鉀作為中和劑，在降低氫溴酸的消耗的同時，還降低了輔料氫氧化鉀的消耗。重新調(diào)整的新工藝路線2019年11月15日通過研究室內(nèi)技術(shù)可行性論證，2019年11月30日完成新工藝的全流程優(yōu)化試驗，新工藝氫溴酸使用量降至0.2噸/噸鹽。將研發(fā)的新工藝及試驗結(jié)果反饋給江蘇中旗科技技術(shù)負(fù)責(zé)人侯遠(yuǎn)昌后，侯總表示驚喜！江蘇中期科技苦苦尋求的綠色環(huán)保低成本資源化處理副產(chǎn)混合鉀鹽的技術(shù)終于實現(xiàn)了突破，該技術(shù)回收的碳酸鉀、氟化鉀可作為生產(chǎn)原料回用，氰氟草酯和溴化鉀可作為產(chǎn)品出售，具有處理過程綠色、成本低、經(jīng)濟效益好等優(yōu)勢。江蘇中旗科技當(dāng)即決定，以該廠中試車間為依托，利用一個月的時間有針對性的進行技術(shù)改造，爭取春節(jié)前完成中試研究。
二、冬練三九，中試研究青年技術(shù)骨干砥礪前行
江蘇中旗科技2019年12月底完成中試車間技術(shù)改造，項目負(fù)責(zé)人準(zhǔn)九零后鐘云龍博士和九零后王澤江同志迎著南京的第一場大雪，2020年1月2日赴江蘇中旗科技現(xiàn)場指導(dǎo)中試，1月3日和江蘇中旗科技現(xiàn)場技術(shù)人員進行了交流，中試車間現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)溫度最低只有0~5℃，達(dá)不到新工藝室內(nèi)試驗要求的-5℃，現(xiàn)有中試條件能否制備出四種合格產(chǎn)品？物料消耗與室內(nèi)試驗有多大差別？為解決現(xiàn)場條件不足所引起的疑慮，兩位同志1月3日晚上回到賓館徹夜對中試條件下的物料及熱量進行核算和衡算，得出現(xiàn)有條件可以生產(chǎn)出符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的碳酸鉀、溴化鉀、氟化鉀和氰氟草酯產(chǎn)品，但氫溴酸消耗量高于室內(nèi)試驗的10%的預(yù)判和初步結(jié)論。江蘇中旗科技隨即安排相關(guān)技術(shù)人員在實驗室進行了小試驗證，結(jié)果表明：冷卻溫度為5℃時氫溴酸使用量確實比-5℃時增加了10%，其消耗量為0.22噸/噸鹽，小試的四種產(chǎn)品質(zhì)量符合相關(guān)要求，小試結(jié)果和兩位青年骨干的預(yù)判和初步結(jié)論相吻合。
2020年1月4日—5日以編制的安全規(guī)程和操作規(guī)程為基礎(chǔ)，開展現(xiàn)場工藝講解和分析檢測技術(shù)培訓(xùn)。2020年1月6日中試投料試車，兩位年輕人每天早上八點到中試車間、晚八點再乘車從中試車間回賓館，按照廠區(qū)安全規(guī)定在中試車間的12小時手機處于關(guān)機失聯(lián)狀態(tài)，他們在車間對每班操作工人講解每一步操作的原理、每個崗位操作要點、如何克服操作過程中的難點、分析操作成功的要訣，盡量減少操作中的錯誤及失誤，每天在總結(jié)白班試車情況及叮囑晚班工人操作注意事項后，才坐上晚八點的班車回到賓館?；刭e館后，兩位同志還要總結(jié)白班試車情況和出現(xiàn)問題解決方案，同時為解決夜班出現(xiàn)問題，晚間兩人手機一直保持開機狀態(tài)，時刻準(zhǔn)備應(yīng)對中試車間異常情況的出現(xiàn)。冬日寒風(fēng)凜凜，加上現(xiàn)場環(huán)境惡劣、晚間休息不好，兩人在現(xiàn)場指導(dǎo)持續(xù)十天之后，都患上了重感冒，出現(xiàn)了頭痛、咳嗽不止的狀況。為了能盡快打通中試全流程，兩位同志帶病依然堅持每天赴中試車間指導(dǎo)，最后身體實在吃不消倆人才輪換休息一天。功夫不負(fù)有心人，2020年1月20日中試全流程打通，2020年1月21日（農(nóng)歷臘月27）中試結(jié)束。中試研究表明：混合鹽分離的碳酸鉀、溴化鉀、氟化鉀和氰氟草酯均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，氫溴酸消耗量為0.22噸/噸鹽，產(chǎn)品質(zhì)量、原輔料消耗均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。江蘇中旗科技股份有限公司對我所技術(shù)人員嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度和研發(fā)的獨特混合鹽分離技術(shù)給予高度評價，當(dāng)即決定對現(xiàn)有生產(chǎn)車間進行技術(shù)改造，計劃2020年4月底進行工業(yè)化裝置的試車和試生產(chǎn)。
三、戰(zhàn)新冠肺炎疫情，夏練三伏，產(chǎn)業(yè)化裝置順利投產(chǎn)
中試完成后，一場突如其來的新冠肺炎在武漢爆發(fā)，并迅速蔓延至全國各地。江蘇中旗科技副產(chǎn)混合鉀鹽產(chǎn)業(yè)化技術(shù)改造也因停工停產(chǎn)而暫時擱置，原本打算于2020年4月底完成的技術(shù)改造直到2020年6月底才完成。2020年6月28日鐘云龍、王澤江兩位同志赴現(xiàn)場指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化裝置試車調(diào)試，時值南方梅雨季節(jié)，南京溫度高、濕度大、雨多，兩人2020年6月29日到達(dá)現(xiàn)場后不畏高溫濕熱，穿上車間工作服、戴上安全帽、穿上厚厚的防砸鞋與工人們一起逐一檢查設(shè)備情況，確保設(shè)備的安全性、密封性，無跑冒滴漏，以保證試車工作順利完成。由于車間內(nèi)溫度較高，空氣流動性差，又存在有機物刺鼻的氣味，進入車間通常不到十分鐘汗水就已經(jīng)浸透工作服，很容易讓人產(chǎn)生頭悶、胸悶的狀況。就在這種極端條件下，兩位同志依然與工人們同進同出， 2020年6月30日完成單機試車和聯(lián)動試車。2020年7月1日上午完成上崗工人操作培訓(xùn)，在生產(chǎn)設(shè)備、操作工人準(zhǔn)備就緒后，下午3點開始投料進行生產(chǎn)。經(jīng)過兩周時間的試車調(diào)試和試生產(chǎn)，2020年7月15日完成產(chǎn)業(yè)化裝置調(diào)試和試運行，2020年7月22日完成產(chǎn)業(yè)化裝置優(yōu)化和試生產(chǎn)，交付生產(chǎn)車間正式生產(chǎn)。通過近一個月的試車和試生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)化裝置生產(chǎn)的碳酸鉀、溴化鉀產(chǎn)品的純度均可達(dá)到98%以上。液態(tài)氟化鉀經(jīng)過干燥可重新回到生產(chǎn)系統(tǒng)、碳酸鉀可作為生產(chǎn)原料直接返回生產(chǎn)系統(tǒng)；回收的氰氟草酯可直接作為產(chǎn)品出售、回收的溴化鉀可作為副產(chǎn)品銷售。江蘇中旗科技對新工藝表示肯定，產(chǎn)業(yè)化裝置生產(chǎn)的四種產(chǎn)品純度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，混合鹽處理能力、原輔料消耗均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
四、結(jié)語
江蘇中旗科技副產(chǎn)的混合鉀鹽資源化處置問題困擾企業(yè)長達(dá)6年之久，?；乙园肆愫蠛途帕愫蠼M成的項目組，攻堅克難、勇于創(chuàng)新，以企業(yè)需求為導(dǎo)向，在創(chuàng)新中求發(fā)展，研發(fā)了綠色環(huán)保的“調(diào)控反應(yīng)結(jié)晶”副產(chǎn)廢鹽資源化處理新工藝，突破了低毒高效除草劑氰氟草酯副產(chǎn)鹽資源化技術(shù)瓶頸，成功解決了副產(chǎn)鹽資源化的問題。在該項目的產(chǎn)業(yè)化進程，青年技術(shù)骨干勇挑重?fù)?dān)，發(fā)揚“秉責(zé)允能、敏行圖新”淡化所精神，在實踐中錘煉成長，為精細(xì)化工副產(chǎn)鹽的資源化利用提供了成功范例，為其它副產(chǎn)廢水廢鹽的資源化治理奠定基礎(chǔ)。
