王宇慶

（鎮(zhèn)江高等專科學校 化工系，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

0 引言

江蘇索普化工股份有限公司是國內(nèi)生產(chǎn)ADC發(fā)泡劑產(chǎn)品的主要廠家之一，目前所采用生產(chǎn)工藝是尿素法。尿素法工藝以氯氣、燒堿、尿素為基本原料，其生產(chǎn)過程主要由次氯酸鈉合成、肼合成、縮合、氧化及干燥等工序組成。其中第一道工序是次氯酸鈉合成，主要采用燒堿（NaOH）與氯氣（Cl2），反應(yīng)得到中間產(chǎn)物次氯酸鈉（NaClO）溶液，作為第二步肼合成反應(yīng)的原料中間體。合成次氯酸鈉溶液中間產(chǎn)物的工藝指標主要有2個：有效氯含量和氯堿比。目前，國內(nèi)次氯酸鈉合成的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有2種，即間歇式和連續(xù)式。該公司目前采用連續(xù)式的生產(chǎn)方法，其工藝過程為外循環(huán)連續(xù)塔式噴淋吸收法。

按照目前的工藝方法操作，以隔膜堿為原料，生產(chǎn)所得到的次氯酸鈉溶液中含有大約1％～2％的結(jié)晶鹽（NaCl）固體。1）這些結(jié)晶鹽固體顆粒的存在對下一道工序（肼合成工序）的生產(chǎn)不利；2）這些結(jié)晶鹽顆粒非常細小，將它從溶液中分離存在一定難度；3）這些結(jié)晶鹽的產(chǎn)生說明生產(chǎn)中存在較多的副反應(yīng)，造成原料的轉(zhuǎn)化率降低，生產(chǎn)效率下降。因此，需要找到一種更為合理的工藝方法，以減少合成反應(yīng)過程中的副反應(yīng)，從而獲得含結(jié)晶鹽較少甚至無結(jié)晶鹽的次氯酸鈉溶液。

生產(chǎn)過程的改進和優(yōu)化主要可以從設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生產(chǎn)工藝及操作方法優(yōu)化等方面考慮。通過分析認為，可以改造設(shè)備結(jié)構(gòu)，使反應(yīng)溫度更加平穩(wěn)，從而減少副反應(yīng)。但對現(xiàn)有設(shè)備改造需對設(shè)備重新進行設(shè)計、制造，資金投入量較大，周期較長，會對現(xiàn)有生產(chǎn)造成影響。所以，對生產(chǎn)工藝及操作方法進行改進優(yōu)化更可行。

1 實驗過程

基于上述分析，筆者主要從優(yōu)化生產(chǎn)工藝的角度尋找解決問題的方法。查閱相關(guān)資料［1-6］，從副反應(yīng)產(chǎn)生的條件入手，改變工藝條件和操作方法，有效抑制副反應(yīng)的發(fā)生，減少結(jié)晶鹽的產(chǎn)生。

1.1 實驗儀器

大燒杯、攪拌器、導(dǎo)管、膠管、溫度計、氯氣鋼瓶等。

1.2 實驗試劑

氫氧化鈉溶液（30％隔膜法燒堿）、氯氣（工業(yè)級）。

1.3 實驗方法

1）將原料氫氧化鈉溶液（濃度為30％左右）加水稀釋為濃度較低（19％～21％）的氫氧化鈉溶液，置于容器中。在充分攪拌的條件下通入氯氣進行反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度＜30℃，氯化率＞80％。反應(yīng)結(jié)束后將所得次氯酸鈉溶液靜置1h，觀察有無結(jié)晶鹽沉淀。

對該溶液取樣，分析其有效氯含量和游離堿含量。根據(jù)生產(chǎn)中下道工序?qū)τ行群亢吐葔A比的要求，在該溶液中補加一定量濃度較高（30％左右）的氫氧化鈉溶液并充分攪拌，配制成符合要求的次氯酸鈉溶液，觀察溶液有無結(jié)晶鹽析出。取樣分析此時溶液中氯化鈉的含量，記入表1。

2）對照實驗。按目前生產(chǎn)上所用氫氧化鈉溶液（濃度為24％左右），在相同條件下通入氯氣進行反應(yīng)，當達到實際生產(chǎn)所需的有效氯含量及氯堿比時，停止反應(yīng)。將所得次氯酸鈉溶液靜置1h，觀察溶液中有無結(jié)晶鹽析出。取樣分析該溶液中有效氯、游離堿、氯化鈉的含量，記入表2。

2 實驗結(jié)果及分析

2.1 實驗結(jié)果

實驗結(jié)果見表1和表2。

表1 堿濃度為20％左右時的實驗結(jié)果 ％

表2 堿濃度為24％左右時的實驗結(jié)果 ％

從表1，表2可以看出，堿濃度為20％左右時溶液中均無結(jié)晶鹽析出，堿濃度為24％左右時溶液中均有結(jié)晶鹽析出。

2.2 結(jié)果分析

氫氧化鈉溶液和氯氣合成次氯酸鈉的主反應(yīng)為

同時，還存在以下副反應(yīng)

副反應(yīng)的發(fā)生，不但消耗了反應(yīng)產(chǎn)物NaClO，同時還生成了NaCl。如果減少副反應(yīng)的發(fā)生，就可以有效減少溶液中NaCl的含量，同時還可以減少對反應(yīng)產(chǎn)物的消耗，提高生產(chǎn)收率，從而得到結(jié)晶鹽相對含量較低甚至無結(jié)晶鹽的次氯酸鈉溶液。

分析生產(chǎn)工藝過程可知，導(dǎo)致副反應(yīng)增加的主要原因有2個：1）溫度過高（＞35℃），工藝要求溫度控制在＜30℃。在生產(chǎn)中，溫度可以通過低溫進料和循環(huán)冷卻得到有效控制。2）局部氯氣過量。局部氯氣過量現(xiàn)象，一方面取決于通入氯氣的速度；另一方面，在通入氯氣速度一定時，取決于氯氣在氫氧化鈉溶液中的分散速度。氫氧化鈉溶液濃度越高，溶液的密度和粘度就越高，加入氯氣的分散性就越差，造成局部氯氣濃度過大，副反應(yīng)增加。而氫氧化鈉溶液濃度越低，相應(yīng)的密度和粘度都較低，則氯氣的分散性越強，副反應(yīng)相對減少，所生成的副產(chǎn)物氯化鈉也隨即減少，從而降低了溶液中氯化鈉的濃度，有可能使溶液中少出現(xiàn)或不出現(xiàn)氯化鈉結(jié)晶。

根據(jù)以上分析，用濃度為20％左右的氫氧化鈉溶液與氯氣反應(yīng)比目前生產(chǎn)上所用濃度為24％左右的氫氧化鈉溶液與氯氣反應(yīng)更加合理。氫氧化鈉溶液隨著濃度的降低，其密度和粘度都相應(yīng)降低了，從而使氯氣在氫氧化鈉溶液中分散均勻，副反應(yīng)明顯減少，生成的NaCl量也明顯減少。這一點可以從表1，表2數(shù)據(jù)對比中看出，后者清液中的含鹽量較前者還多約0.5％。表2清液中存在氯化鈉固體結(jié)晶，所以清液中氯化鈉濃度應(yīng)處于飽和狀態(tài)，而表1中氯化鈉的濃度比表2低0.5％左右，應(yīng)尚未達到飽和，所以溶液中不會有固體結(jié)晶鹽析出。

3 結(jié)論

用上述合成方法能夠有效地抑制合成反應(yīng)過程中的副反應(yīng)，所得到的次氯酸鈉溶液中無結(jié)晶鹽沉淀。此方法不改變原有原料條件，主要對工藝操作方法進行改進和優(yōu)化，只需在流程上對部分設(shè)備和管路進行少量改動，同時增加一些操作上的工作量。與對主反應(yīng)設(shè)備進行結(jié)構(gòu)改造相比，投入小且改造過程對現(xiàn)有生產(chǎn)影響小，是完全可行的。將其用于生產(chǎn)可基本解決次氯酸鈉溶液中存在結(jié)晶鹽固體沉淀問題。

［1］方賢達.氯酸鹽生產(chǎn)工藝［M］.北京：化學工業(yè)出版社，1996.

［2］陳忠興，周元培.氯堿化工生產(chǎn)工藝［M］.北京：化學工業(yè)出版社，1995.

［3］《氯堿生產(chǎn)技術(shù)》編寫組.氯堿生產(chǎn)技術(shù)［M］.南京：化工部化工司，1985.

［4］孫偉，王星.次氯酸鈉溶液中游離堿含量測定的改進［J］.中國氯堿，2008（10）：33-34.

［5］曾星延.次氯酸鈉生產(chǎn)工藝的改進與體會［J］.中國氯堿，2002（10）：28.

［6］苗綿會，史海軍，周立喬.次氯酸鈉生產(chǎn)工藝的改進［J］.氯堿工業(yè)，2006（3）：27.