張建波，段東山

（山西榆社化工股份有限公司，山西 晉中 031800）

1　工藝原理

由于離子膜電解槽進(jìn)槽鹽水指標(biāo)要求嚴(yán)格，所以在離子膜電解工藝中，鹽水要進(jìn)行二次精制。此工藝主要是用螯合樹(shù)脂吸附一次鹽水中的鈣、鎂離子，使得鹽水中的鈣、鎂離子含量小于20×10-9。螯合樹(shù)脂的交換原理是螯合樹(shù)脂在水合離子作用下，交換基團(tuán)-COONa水解成-COO-和Na+。在鹽水精制時(shí)，由于樹(shù)脂對(duì)離子的選擇性 H+＞Ca2+＞Mg2+＞Ba2+＞Na+，所以鹽水中Ca2+、Mg2+就被樹(shù)脂螯合形成穩(wěn)定性高的環(huán)狀螯合物。

螯合樹(shù)脂同含有Ca2+、Mg2+離子的鹽水接觸時(shí)，其中的Ca2+、Mg2+取代樹(shù)脂中不穩(wěn)定的Na+，吸附能力除樹(shù)脂本身外，還和鹽水的Ca2+、Mg2+含量、溫度及pH值等因素有關(guān)，見(jiàn)圖1。

樹(shù)脂塔運(yùn)行一段時(shí)間后，樹(shù)脂的吸附能力逐漸降低，當(dāng)下降接近飽和時(shí)，需要用高純鹽酸及32%堿進(jìn)行再生。

山西榆社化工股份有限公司在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，由于是初次接觸樹(shù)脂塔工藝，所以嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行配置。

2　工藝流程

該公司鹽水二次精制采用的是2套3臺(tái)螯合樹(shù)脂塔串聯(lián)流程，即從一次鹽水工序來(lái)的合格的一次鹽水首先經(jīng)過(guò)加酸調(diào)節(jié)pH值至8.5～9.5后，再經(jīng)鹽水預(yù)熱器加熱到60～65℃，從樹(shù)脂塔頂部鹽水進(jìn)口管進(jìn)入，流經(jīng)塔內(nèi)樹(shù)脂床層，從塔底流出后再送到下一塔鹽水進(jìn)口，同樣進(jìn)入塔內(nèi)的樹(shù)脂床層從塔下部再流出，如果第三塔沒(méi)有進(jìn)行再生，可繼續(xù)進(jìn)入第三塔內(nèi)。如果第三塔需要再生，可以離線再生，再生合格后，繼續(xù)串入鹽水系統(tǒng)使用，有一塔再生時(shí)，進(jìn)行二塔串聯(lián)運(yùn)行。從最后一臺(tái)樹(shù)脂塔內(nèi)流出鹽水的鈣鎂離子必須小于20×10-9才可以供給離子膜電解槽使用。樹(shù)脂塔再生每24 h切換1次。

3　改造前工藝情況

圖1　鹽水中Ca2+、Mg2+含量與溫度、流量、pH值關(guān)系圖

由于離子膜電解過(guò)程陽(yáng)極需要加酸調(diào)節(jié)pH值，氯酸鹽分解槽需要用酸，樹(shù)脂再生需要用酸，并且以上幾種不同的地方要求不同，有的是連續(xù)使用，而有的是間斷使用。為了滿(mǎn)足各系統(tǒng)的要求，又互不影響，所以從外界輸送來(lái)的高純鹽酸要分為2部分輸送進(jìn)入系統(tǒng)。設(shè)計(jì)電槽及氯酸鹽分解槽等系統(tǒng)共為1個(gè)系統(tǒng)，樹(shù)脂塔再生是單獨(dú)的系統(tǒng)，30萬(wàn)t/a燒堿分為2個(gè)分廠3個(gè)系統(tǒng)，樹(shù)脂塔再生酸泵啟動(dòng)頻繁（1天1套再生1次，20萬(wàn)t 2個(gè)系統(tǒng)就要分別啟停2次）。

4　改造原因及效果

在樹(shù)脂塔再生時(shí)，啟動(dòng)再生酸泵將二次鹽水的鹽酸儲(chǔ)罐內(nèi)高純鹽酸輸送至再生酸中間槽，在液位達(dá)到規(guī)定高度時(shí)切斷閥自動(dòng)關(guān)閉。泵運(yùn)行壓力為0.30～0.35 MPa，切斷閥自動(dòng)關(guān)閉后，壓力變?yōu)?0，每天要進(jìn)行2次這樣的操作，壓力的變化就是在有回流調(diào)節(jié)的前提下，也常常出現(xiàn)瞬間壓力升高的情況。這種情況的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致再生酸泵的機(jī)封外漏，漏出的鹽酸對(duì)泵的托架及底盤(pán)等碳鋼附件造成腐蝕，嚴(yán)重的時(shí)候1個(gè)月要更換1次機(jī)封。

經(jīng)對(duì)二次鹽水的高純鹽酸儲(chǔ)罐高度及再生酸泵輸送管線高度比對(duì)，酸罐實(shí)際高度5.5 m，酸泵出口鹽水二次精制罐線高度4.5 m，去再生酸罐的管廊還有一層為3.0 m。經(jīng)多方論證，認(rèn)為，只要鹽酸儲(chǔ)罐的液位能保證高過(guò)3.1 m就可以通過(guò)儲(chǔ)罐的液位壓差將鹽酸壓入再生酸罐，這樣就可以將電機(jī)功率為4 kW的再生酸泵停用。流程示意圖見(jiàn)圖2。

圖2　改造后流程示意圖

將鹽酸儲(chǔ)罐液位控制在4.5 m高度，將再生酸泵進(jìn)、出口閥門(mén)打開(kāi)而不啟動(dòng)泵進(jìn)行試驗(yàn)輸送，通過(guò)多次試驗(yàn)確定此方案可行。所以將鹽酸儲(chǔ)罐至再生酸罐的管線高度降至3.0 m層管廊上，儲(chǔ)罐液位在80%的存量以?xún)?nèi)就可以自流到再生酸罐。

具備上述條件，還要把從合成至二次鹽水精制的鹽酸輸送時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，將以往根據(jù)二次鹽水酸罐液位較低時(shí)的輸送操作，改變?yōu)樵谠偕峁扌枰盟崆?，將?chǔ)罐液位輸送至4m，具備自壓的條件。

5　運(yùn)行總結(jié)

通過(guò)對(duì)再生酸泵的取締改造，減少了4 kW功率的電機(jī)運(yùn)行負(fù)荷；節(jié)約了生產(chǎn)費(fèi)用，降低了操作及維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。