魏洪鑫（青海鹽湖股份有限公司化工分公司氯堿廠，青海 格爾木 816099）

關(guān)于氯堿生產(chǎn)工藝方法的比較分析

魏洪鑫（青海鹽湖股份有限公司化工分公司氯堿廠，青海 格爾木 816099）

氯堿生產(chǎn)工藝方法多種多樣，主要有水銀法、苛化法、離子膜法、隔膜法等，其中離子膜法和隔膜法兩種方法應(yīng)用最為廣泛。本文從氯堿生產(chǎn)角度入手，對(duì)離子膜法和隔膜法在化鹽工段、電解工段、蒸發(fā)工段、氯氫處理工段的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了對(duì)比分析，從中窺探出兩種生產(chǎn)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。

氯堿生產(chǎn)工藝；離子膜法；隔膜法；優(yōu)缺點(diǎn)

氯堿生產(chǎn)工業(yè)是我國(guó)基本化學(xué)工業(yè)中的基礎(chǔ)工業(yè)，在化工業(yè)、紡織業(yè)、輕工業(yè)、冶煉業(yè)等廣泛應(yīng)用。眾所周知，氯堿生產(chǎn)采用化學(xué)方法，生產(chǎn)制作過程中消耗大量能源，還會(huì)產(chǎn)生一定的環(huán)境污染問題。介于此，應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)有氯堿生產(chǎn)工藝方法進(jìn)行對(duì)比分析，為未來氯堿生產(chǎn)工藝方法創(chuàng)新進(jìn)行借鑒。

1 化鹽工段

在這一階段，對(duì)鹽水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較分析。普通標(biāo)準(zhǔn)下，精鹽水槽里面的氯化鉀質(zhì)量濃度為300～310g/L。采用隔膜法生產(chǎn)氯堿時(shí)，該種方法對(duì)鹽水標(biāo)準(zhǔn)較低，無論有沒有硫酸根，化鹽中都不會(huì)積累硫酸根。所以，很多地下鹽豐富地方，可以用鹵水制造堿，資源消耗相對(duì)小，故資源優(yōu)勢(shì)明顯[1]。但是，隔膜法使用壽命不長(zhǎng)，為延長(zhǎng)隔膜法運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，需要消除鹽水中的鈣鎂離子、及固體懸浮顆粒物質(zhì)等含量。部分企業(yè)采用氯堿工藝靜制鹽水，具體方式：第一，溶解鹽時(shí)，循環(huán)使用鹽水，溶解后的鹽水中反應(yīng)生成了Mg(OH)2物質(zhì)；第二，使用碳酸鉀，用于沉淀CaCO3；第三，反應(yīng)后，對(duì)精鹽水進(jìn)行澄清；第四，使用砂濾器對(duì)澄清鹽水進(jìn)行過濾。通過以上操作，可進(jìn)一步提升鹽水質(zhì)量。

離子膜法在鹽水工段的主要工作依然是除硫酸根，結(jié)束這一重要工作后，經(jīng)過干鹽飽和，再加入碳酸鉀、氫氧化鉀、氯化鐵等物質(zhì)，之后使用預(yù)處理器、膜過濾器進(jìn)行處理，加入鹽酸中和后，生成一次精鹽水。將一次精鹽水放置入螯合樹脂塔中將鈣鎂離子控制到20ppb以下，得到二次精鹽水，再對(duì)二次精鹽水進(jìn)行電解。這過程中，雖然可以達(dá)到預(yù)期目的，但是有污染問題。對(duì)此，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，使用戈?duì)柲みM(jìn)行過濾，二次精鹽水質(zhì)量得以明顯提升，對(duì)比發(fā)現(xiàn)，隔膜法對(duì)鹽水標(biāo)準(zhǔn)較低，而離子膜法對(duì)鹽水標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)高一些。改造后的隔膜法、離子膜，鹽水質(zhì)量大幅度提升。

2 電解工段

在電解階段，隔膜法一般使用國(guó)產(chǎn)電解槽，如KD-55型、C47型、30型、25型等[2]。隔膜材料主要是石棉絨，經(jīng)吸膜池?cái)嚭虾鬄閼腋?，且無結(jié)塊、無搭橋。成膜后，檢查隔膜外形，確認(rèn)其厚度平衡，表面平整、光滑，沒有鐵絲露等現(xiàn)象后，將隔膜烘干。這種生產(chǎn)方式操作相對(duì)簡(jiǎn)單，這是隔膜法的主要優(yōu)點(diǎn)，但是有一個(gè)致命性缺點(diǎn)，即有致癌性。若彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，應(yīng)考慮如何優(yōu)化工藝，降低生產(chǎn)工藝的致癌性。

離子膜法在電解階段，對(duì)鹽水標(biāo)準(zhǔn)較高，先一次鹽水精制后，再經(jīng)過螯合樹脂塔吸收后進(jìn)行二次鹽水精制。二次精制鹽水進(jìn)入電解槽后進(jìn)行電解，具體步驟如圖1所示。

圖1 離子膜法電解生產(chǎn)工藝示意圖

離子膜法采用的離子膜，雖然由國(guó)內(nèi)企業(yè)提供，但是基本從美國(guó)、日本等進(jìn)口而來，價(jià)格較低用，生產(chǎn)工藝成本高。不少企業(yè)為降低生產(chǎn)工藝成本，在離子膜研發(fā)上投入了很大的資金，目前東岳集團(tuán)研發(fā)工作已經(jīng)取得突破性成果。該集團(tuán)使用自行研發(fā)的離子膜生產(chǎn)燒堿，每噸消耗的能量，比隔膜法低30%左右。所以，與隔膜法相比，采用國(guó)內(nèi)集團(tuán)公司研發(fā)的離子膜法，可以降低電解能耗。

3 蒸發(fā)工段

在蒸發(fā)工段，隔膜法生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的電解液，KOH質(zhì)量約占10%左右，其中含鹽較高。由于隔膜法生產(chǎn)工藝要求高，電解蒸發(fā)必須使用相配套的蒸發(fā)程序，雖然能夠增加電解液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但是能耗消耗很大。但是使用離子膜法生產(chǎn)出來的電解液，其中的KOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)約30%左右?？梢钥闯觯x子膜法生產(chǎn)出來的電解液質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)很高，可以直接制作成成品。

4 氯氫處理工段

電解反應(yīng)過程中，無論采用隔膜法、離子膜法，都會(huì)產(chǎn)生氫氣、氯氣[3]，這些物質(zhì)是直接被解離出來的，不用于下一步工序，需要進(jìn)行氫氣、氯氣處理。其中，濕氯氣腐蝕性比較強(qiáng)，而干氯氣腐蝕性相對(duì)低一些，對(duì)碳鋼腐蝕影響較低。所以，電解液傳送與應(yīng)用過程中要對(duì)氯氣進(jìn)行干燥處理。氯氣處理一般采用兩種方式，第一種是使用鈦冷卻器進(jìn)行干燥處理，第二種是采用濃硫酸。除了氯氣外，氫氣處理也是尤為關(guān)鍵的，可以采用水洗，冷卻將氫氣中氫氧化鉀等物質(zhì)去除。在氯氣、氫氣處理上，隔膜法、離子膜法雖然有一定的去除效果，但是效果都沒有達(dá)到非常好的效果，這是這兩種方法的主要缺陷。目前，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)基于隔膜法、離子膜法的基本原理研制了一個(gè)配套的氯氫處理設(shè)備，合用隔膜法和離子膜法，很好的提高了氯氣、氫氣去除效果。

5 結(jié)語

綜上所述，隔膜法、離子膜法是氯堿生產(chǎn)常用的兩種工藝，對(duì)它們的生產(chǎn)工藝及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，可以進(jìn)一步優(yōu)化隔膜法和離子膜法。今后工作中，要加強(qiáng)對(duì)氯堿生產(chǎn)工藝方法的對(duì)比分析，針對(duì)生產(chǎn)工藝缺陷開展技術(shù)研發(fā)，以彌補(bǔ)缺陷，提高氯堿生產(chǎn)工藝水平。

[1]曲紅星，褚福林.氯堿生產(chǎn)過程中氯化鉀鹽水除銨工藝研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，06：47.

[2]陳秀清.氯堿生產(chǎn)工藝研究探討[J].廣州化工，2011，03：157-159.

[3]劉春玲.氯堿生產(chǎn)工藝中廢水回收利用的探討[J].石河子科技，2013，06：40-42.