海化室调控反应结晶技术助力江苏中旗科技副产混合钾盐资源化
—记海化室“副产混合钾盐资源化处置技术服务”项目产业化过程
来源：技术开发处 发布时间： 2020-09-21
江苏中旗科技股份有限公司（简称“江苏中旗科技”）是农化行业的国家级高科技企业，主营新型高效、环境友好的绿色农药的研发、生产和全球销售。在生产低毒除草剂氰氟草酯过程中，每年副产3500吨含有碳酸钾、碳酸氢钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯混合钾盐，将其作为固体危废委托处理不但处理成本高，还对环境造成潜在危害，制约企业可持续发展。为突破和解决江苏中旗科技企业发展中瓶颈和难题，2019年7月底，我所与江苏中旗科技签署“副产混合钾盐资源化处置技术服务”合同。海化室项目组针对含有四种无机盐及有机物的混合钾盐资源化处置，开发了调控反应结晶技术，成功将含有有机物的混合钾盐分离纯化，制备出的符合相关标准要求的碳酸钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯四种产品。项目组克服疫情影响，争分夺秒、攻坚克难，在不到一年的时间里，完成室内试验及工艺路线优化调整、中试、产业化生产。2020年7月21日年处理3500吨混合钾盐的产业化装置完成调试并生产出合格产品；该项目产出的碳酸钾、氟化钾可以作为原料返回生产系统，回收的氰氟草酯达到产品质量要求，溴化钾可以作为产品销售，每年增加收入800万元，该项目产业化装置的成功运行，解决了困扰企业多年的固废问题。我所精湛的技术、项目组攻坚克难过程中表现的科学家精神和工匠精神，受到江苏中旗科技的领导和技术人员一致好评。
一、室内试验一波三折，以企业需求为导向，在创新中破解技术难题
合同签署后，将含有有机物的混合钾盐分离提纯面临时间紧、任务急、难度大等诸多困难，项目组在对混合钾盐全面分析检测的基础上，分析碳酸氢钾、碳酸钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯物化性质，以碳酸氢钾、碳酸钾、溴化钾、氟化钾-水多温多元相平衡为基础，研究确定了碳酸钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯不同反应及浓缩条件下的析出规律，2019年7月31日确定调控反应结晶分离混合钾盐的室内试验方案；2019年9月10日完成室内全流程试验；2019年9月30日优化了室内全流程试验反应控制条件，室内试验产品质量达到合同指标要求。
在完成室内全流程优化试验后，项目组将试验进展和消耗情况反馈给江苏中旗科技相关领导和联系人，厂家提出江苏中旗科技没有氢氟酸使用的相关资质，要求调整工艺路线，研发氢溴酸替代氢氟酸实现混合钾盐彻底分离技术。项目组在药剂使用限制的要求下，采用“周六日加班+工作日晚上加班”勤奋工作，于2019年10月20日打通氢溴酸替代氢氟酸工艺流程，于2019年10月31日完成室内全流程试验。江苏中旗科技股份有限公司于2019年11月2日派出技术人员在我所完成为期1周的室内试验验证，双方对室内试验验证的碳酸钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯的产品质量进行分析检测，同时对室内试验辅料消耗指标进行了测算。相关技术人员对调整后的工艺方案表示认可，认为该工艺创新性强，技术可行，解决了困扰企业的分离提纯难题；但又提出能否将处理每吨混合钾盐的氢溴酸的使用量进一步降低，室内试验的氢溴酸用量由0.4吨/吨盐降低至0.26吨/吨盐以下，实现仅处理混合钾盐即可实现盈利的预期目标。
项目组针对企业提出近乎苛刻的要求，在创新中求突破，在全流程试验产生的中间物料资源化利用方面做文章，将中间产物之一“含有碳酸钾的溴化钾粗品”替代氢氧化钾作为中和剂，在降低氢溴酸的消耗的同时，还降低了辅料氢氧化钾的消耗。重新调整的新工艺路线2019年11月15日通过研究室内技术可行性论证，2019年11月30日完成新工艺的全流程优化试验，新工艺氢溴酸使用量降至0.2吨/吨盐。将研发的新工艺及试验结果反馈给江苏中旗科技技术负责人侯远昌后，侯总表示惊喜！江苏中期科技苦苦寻求的绿色环保低成本资源化处理副产混合钾盐的技术终于实现了突破，该技术回收的碳酸钾、氟化钾可作为生产原料回用，氰氟草酯和溴化钾可作为产品出售，具有处理过程绿色、成本低、经济效益好等优势。江苏中旗科技当即决定，以该厂中试车间为依托，利用一个月的时间有针对性的进行技术改造，争取春节前完成中试研究。
二、冬练三九，中试研究青年技术骨干砥砺前行
江苏中旗科技2019年12月底完成中试车间技术改造，项目负责人准九零后钟云龙博士和九零后王泽江同志迎着南京的第一场大雪，2020年1月2日赴江苏中旗科技现场指导中试，1月3日和江苏中旗科技现场技术人员进行了交流，中试车间现有冷却系统温度最低只有0~5℃，达不到新工艺室内试验要求的-5℃，现有中试条件能否制备出四种合格产品？物料消耗与室内试验有多大差别？为解决现场条件不足所引起的疑虑，两位同志1月3日晚上回到宾馆彻夜对中试条件下的物料及热量进行核算和衡算，得出现有条件可以生产出符合相关标准要求的碳酸钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯产品，但氢溴酸消耗量高于室内试验的10%的预判和初步结论。江苏中旗科技随即安排相关技术人员在实验室进行了小试验证，结果表明：冷却温度为5℃时氢溴酸使用量确实比-5℃时增加了10%，其消耗量为0.22吨/吨盐，小试的四种产品质量符合相关要求，小试结果和两位青年骨干的预判和初步结论相吻合。
2020年1月4日—5日以编制的安全规程和操作规程为基础，开展现场工艺讲解和分析检测技术培训。2020年1月6日中试投料试车，两位年轻人每天早上八点到中试车间、晚八点再乘车从中试车间回宾馆，按照厂区安全规定在中试车间的12小时手机处于关机失联状态，他们在车间对每班操作工人讲解每一步操作的原理、每个岗位操作要点、如何克服操作过程中的难点、分析操作成功的要诀，尽量减少操作中的错误及失误，每天在总结白班试车情况及叮嘱晚班工人操作注意事项后，才坐上晚八点的班车回到宾馆。回宾馆后，两位同志还要总结白班试车情况和出现问题解决方案，同时为解决夜班出现问题，晚间两人手机一直保持开机状态，时刻准备应对中试车间异常情况的出现。冬日寒风凛凛，加上现场环境恶劣、晚间休息不好，两人在现场指导持续十天之后，都患上了重感冒，出现了头痛、咳嗽不止的状况。为了能尽快打通中试全流程，两位同志带病依然坚持每天赴中试车间指导，最后身体实在吃不消俩人才轮换休息一天。功夫不负有心人，2020年1月20日中试全流程打通，2020年1月21日（农历腊月27）中试结束。中试研究表明：混合盐分离的碳酸钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯均符合相关标准要求，氢溴酸消耗量为0.22吨/吨盐，产品质量、原辅料消耗均达到预期目标。江苏中旗科技股份有限公司对我所技术人员严谨认真的工作态度和研发的独特混合盐分离技术给予高度评价，当即决定对现有生产车间进行技术改造，计划2020年4月底进行工业化装置的试车和试生产。
三、战新冠肺炎疫情，夏练三伏，产业化装置顺利投产
中试完成后，一场突如其来的新冠肺炎在武汉爆发，并迅速蔓延至全国各地。江苏中旗科技副产混合钾盐产业化技术改造也因停工停产而暂时搁置，原本打算于2020年4月底完成的技术改造直到2020年6月底才完成。2020年6月28日钟云龙、王泽江两位同志赴现场指导产业化装置试车调试，时值南方梅雨季节，南京温度高、湿度大、雨多，两人2020年6月29日到达现场后不畏高温湿热，穿上车间工作服、戴上安全帽、穿上厚厚的防砸鞋与工人们一起逐一检查设备情况，确保设备的安全性、密封性，无跑冒滴漏，以保证试车工作顺利完成。由于车间内温度较高，空气流动性差，又存在有机物刺鼻的气味，进入车间通常不到十分钟汗水就已经浸透工作服，很容易让人产生头闷、胸闷的状况。就在这种极端条件下，两位同志依然与工人们同进同出， 2020年6月30日完成单机试车和联动试车。2020年7月1日上午完成上岗工人操作培训，在生产设备、操作工人准备就绪后，下午3点开始投料进行生产。经过两周时间的试车调试和试生产，2020年7月15日完成产业化装置调试和试运行，2020年7月22日完成产业化装置优化和试生产，交付生产车间正式生产。通过近一个月的试车和试生产，产业化装置生产的碳酸钾、溴化钾产品的纯度均可达到98%以上。液态氟化钾经过干燥可重新回到生产系统、碳酸钾可作为生产原料直接返回生产系统；回收的氰氟草酯可直接作为产品出售、回收的溴化钾可作为副产品销售。江苏中旗科技对新工艺表示肯定，产业化装置生产的四种产品纯度达到相关标准，混合盐处理能力、原辅料消耗均达到预期目标。
四、结语
江苏中旗科技副产的混合钾盐资源化处置问题困扰企业长达6年之久，海化室以八零后和九零后组成的项目组，攻坚克难、勇于创新，以企业需求为导向，在创新中求发展，研发了绿色环保的“调控反应结晶”副产废盐资源化处理新工艺，突破了低毒高效除草剂氰氟草酯副产盐资源化技术瓶颈，成功解决了副产盐资源化的问题。在该项目的产业化进程，青年技术骨干勇挑重担，发扬“秉责允能、敏行图新”淡化所精神，在实践中锤炼成长，为精细化工副产盐的资源化利用提供了成功范例，为其它副产废水废盐的资源化治理奠定基础。
一、室内试验一波三折，以企业需求为导向，在创新中破解技术难题
合同签署后，将含有有机物的混合钾盐分离提纯面临时间紧、任务急、难度大等诸多困难，项目组在对混合钾盐全面分析检测的基础上，分析碳酸氢钾、碳酸钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯物化性质，以碳酸氢钾、碳酸钾、溴化钾、氟化钾-水多温多元相平衡为基础，研究确定了碳酸钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯不同反应及浓缩条件下的析出规律，2019年7月31日确定调控反应结晶分离混合钾盐的室内试验方案；2019年9月10日完成室内全流程试验；2019年9月30日优化了室内全流程试验反应控制条件，室内试验产品质量达到合同指标要求。
在完成室内全流程优化试验后，项目组将试验进展和消耗情况反馈给江苏中旗科技相关领导和联系人，厂家提出江苏中旗科技没有氢氟酸使用的相关资质，要求调整工艺路线，研发氢溴酸替代氢氟酸实现混合钾盐彻底分离技术。项目组在药剂使用限制的要求下，采用“周六日加班+工作日晚上加班”勤奋工作，于2019年10月20日打通氢溴酸替代氢氟酸工艺流程，于2019年10月31日完成室内全流程试验。江苏中旗科技股份有限公司于2019年11月2日派出技术人员在我所完成为期1周的室内试验验证，双方对室内试验验证的碳酸钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯的产品质量进行分析检测，同时对室内试验辅料消耗指标进行了测算。相关技术人员对调整后的工艺方案表示认可，认为该工艺创新性强，技术可行，解决了困扰企业的分离提纯难题；但又提出能否将处理每吨混合钾盐的氢溴酸的使用量进一步降低，室内试验的氢溴酸用量由0.4吨/吨盐降低至0.26吨/吨盐以下，实现仅处理混合钾盐即可实现盈利的预期目标。
项目组针对企业提出近乎苛刻的要求，在创新中求突破，在全流程试验产生的中间物料资源化利用方面做文章，将中间产物之一“含有碳酸钾的溴化钾粗品”替代氢氧化钾作为中和剂，在降低氢溴酸的消耗的同时，还降低了辅料氢氧化钾的消耗。重新调整的新工艺路线2019年11月15日通过研究室内技术可行性论证，2019年11月30日完成新工艺的全流程优化试验，新工艺氢溴酸使用量降至0.2吨/吨盐。将研发的新工艺及试验结果反馈给江苏中旗科技技术负责人侯远昌后，侯总表示惊喜！江苏中期科技苦苦寻求的绿色环保低成本资源化处理副产混合钾盐的技术终于实现了突破，该技术回收的碳酸钾、氟化钾可作为生产原料回用，氰氟草酯和溴化钾可作为产品出售，具有处理过程绿色、成本低、经济效益好等优势。江苏中旗科技当即决定，以该厂中试车间为依托，利用一个月的时间有针对性的进行技术改造，争取春节前完成中试研究。
二、冬练三九，中试研究青年技术骨干砥砺前行
江苏中旗科技2019年12月底完成中试车间技术改造，项目负责人准九零后钟云龙博士和九零后王泽江同志迎着南京的第一场大雪，2020年1月2日赴江苏中旗科技现场指导中试，1月3日和江苏中旗科技现场技术人员进行了交流，中试车间现有冷却系统温度最低只有0~5℃，达不到新工艺室内试验要求的-5℃，现有中试条件能否制备出四种合格产品？物料消耗与室内试验有多大差别？为解决现场条件不足所引起的疑虑，两位同志1月3日晚上回到宾馆彻夜对中试条件下的物料及热量进行核算和衡算，得出现有条件可以生产出符合相关标准要求的碳酸钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯产品，但氢溴酸消耗量高于室内试验的10%的预判和初步结论。江苏中旗科技随即安排相关技术人员在实验室进行了小试验证，结果表明：冷却温度为5℃时氢溴酸使用量确实比-5℃时增加了10%，其消耗量为0.22吨/吨盐，小试的四种产品质量符合相关要求，小试结果和两位青年骨干的预判和初步结论相吻合。
2020年1月4日—5日以编制的安全规程和操作规程为基础，开展现场工艺讲解和分析检测技术培训。2020年1月6日中试投料试车，两位年轻人每天早上八点到中试车间、晚八点再乘车从中试车间回宾馆，按照厂区安全规定在中试车间的12小时手机处于关机失联状态，他们在车间对每班操作工人讲解每一步操作的原理、每个岗位操作要点、如何克服操作过程中的难点、分析操作成功的要诀，尽量减少操作中的错误及失误，每天在总结白班试车情况及叮嘱晚班工人操作注意事项后，才坐上晚八点的班车回到宾馆。回宾馆后，两位同志还要总结白班试车情况和出现问题解决方案，同时为解决夜班出现问题，晚间两人手机一直保持开机状态，时刻准备应对中试车间异常情况的出现。冬日寒风凛凛，加上现场环境恶劣、晚间休息不好，两人在现场指导持续十天之后，都患上了重感冒，出现了头痛、咳嗽不止的状况。为了能尽快打通中试全流程，两位同志带病依然坚持每天赴中试车间指导，最后身体实在吃不消俩人才轮换休息一天。功夫不负有心人，2020年1月20日中试全流程打通，2020年1月21日（农历腊月27）中试结束。中试研究表明：混合盐分离的碳酸钾、溴化钾、氟化钾和氰氟草酯均符合相关标准要求，氢溴酸消耗量为0.22吨/吨盐，产品质量、原辅料消耗均达到预期目标。江苏中旗科技股份有限公司对我所技术人员严谨认真的工作态度和研发的独特混合盐分离技术给予高度评价，当即决定对现有生产车间进行技术改造，计划2020年4月底进行工业化装置的试车和试生产。
三、战新冠肺炎疫情，夏练三伏，产业化装置顺利投产
中试完成后，一场突如其来的新冠肺炎在武汉爆发，并迅速蔓延至全国各地。江苏中旗科技副产混合钾盐产业化技术改造也因停工停产而暂时搁置，原本打算于2020年4月底完成的技术改造直到2020年6月底才完成。2020年6月28日钟云龙、王泽江两位同志赴现场指导产业化装置试车调试，时值南方梅雨季节，南京温度高、湿度大、雨多，两人2020年6月29日到达现场后不畏高温湿热，穿上车间工作服、戴上安全帽、穿上厚厚的防砸鞋与工人们一起逐一检查设备情况，确保设备的安全性、密封性，无跑冒滴漏，以保证试车工作顺利完成。由于车间内温度较高，空气流动性差，又存在有机物刺鼻的气味，进入车间通常不到十分钟汗水就已经浸透工作服，很容易让人产生头闷、胸闷的状况。就在这种极端条件下，两位同志依然与工人们同进同出， 2020年6月30日完成单机试车和联动试车。2020年7月1日上午完成上岗工人操作培训，在生产设备、操作工人准备就绪后，下午3点开始投料进行生产。经过两周时间的试车调试和试生产，2020年7月15日完成产业化装置调试和试运行，2020年7月22日完成产业化装置优化和试生产，交付生产车间正式生产。通过近一个月的试车和试生产，产业化装置生产的碳酸钾、溴化钾产品的纯度均可达到98%以上。液态氟化钾经过干燥可重新回到生产系统、碳酸钾可作为生产原料直接返回生产系统；回收的氰氟草酯可直接作为产品出售、回收的溴化钾可作为副产品销售。江苏中旗科技对新工艺表示肯定，产业化装置生产的四种产品纯度达到相关标准，混合盐处理能力、原辅料消耗均达到预期目标。
四、结语
江苏中旗科技副产的混合钾盐资源化处置问题困扰企业长达6年之久，海化室以八零后和九零后组成的项目组，攻坚克难、勇于创新，以企业需求为导向，在创新中求发展，研发了绿色环保的“调控反应结晶”副产废盐资源化处理新工艺，突破了低毒高效除草剂氰氟草酯副产盐资源化技术瓶颈，成功解决了副产盐资源化的问题。在该项目的产业化进程，青年技术骨干勇挑重担，发扬“秉责允能、敏行图新”淡化所精神，在实践中锤炼成长，为精细化工副产盐的资源化利用提供了成功范例，为其它副产废水废盐的资源化治理奠定基础。
