趙利軍

摘 要：目前氯堿工業(yè)主要是采用電解飽和鹽水來(lái)制取燒堿、氯氣和氫氣，在工業(yè)歷史過(guò)程中經(jīng)歷了苛化法、水銀法、隔膜法和離子膜法等制氯工藝，不管采取什么工藝措施來(lái)制取氯堿，精制鹽水的質(zhì)量是保障工藝技術(shù)效果的重要途徑。鹽水精制工藝目前主要采用沉降等方式，在鹽水中加入精制劑，從而產(chǎn)生難溶解的物質(zhì)，這些物質(zhì)進(jìn)行了沉降，通過(guò)過(guò)濾裝置過(guò)濾，然后對(duì)其余的難溶雜質(zhì)進(jìn)行吸附，去除掉鹽水中的雜質(zhì)，使鹽水不斷精制。近年來(lái)鹽水精制技術(shù)不斷的發(fā)展和進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：氯堿工業(yè);鹽水精制工藝;技術(shù)優(yōu)化

0 引言

近年來(lái)氯堿生產(chǎn)中一次鹽水除硫酸根的方法逐步由傳統(tǒng)方法逐漸向膜法除硝發(fā)展，隨著氯堿產(chǎn)能的大幅度提高，各氯堿企業(yè)對(duì)一次鹽水的工藝進(jìn)行一定的優(yōu)化改造。下面就對(duì)某化工企業(yè)一次鹽水系統(tǒng)存在的問(wèn)題及解決措施進(jìn)行研究。

1 鹽水精制工藝影響因素

1.1 鹽水鈣鎂離子比值

由于鈣鎂離子在鹽水中的存在，在精制反應(yīng)過(guò)程容易產(chǎn)生CaCO₃和Mg（OH）₂沉淀及不溶物，鹽水中Ca²⁺/Mg²⁺>1時(shí)，Mg（OH）₂產(chǎn)生膠裝難溶物質(zhì)將會(huì)附著在CaCO3沉淀上，從而產(chǎn)生較大的難容顆粒。而鹽水中Ca²⁺/Mg²⁺<1時(shí)，由于Mg（OH）₂產(chǎn)生量較大，CaCO₃沉淀無(wú)法將其全部吸附，從而仍然留存大量的Mg（OH）2膠狀物。目前研究表明，一般控制Ca²⁺/Mg²⁺>1.5即可，并非這個(gè)比例至越大越好，比例值過(guò)大將會(huì)影響設(shè)備參數(shù)的運(yùn)行，進(jìn)入二次鹽水精制過(guò)程將會(huì)給過(guò)濾器帶來(lái)較大的壓力，并造成二次過(guò)濾返洗頻繁，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)形成上槽鹽水鈣鎂離子超標(biāo)，影響電解槽的運(yùn)行。

1.2 鹽水溫度及濃度

化學(xué)反應(yīng)過(guò)程溫度作為重要的影響因素，溫度越高時(shí)反應(yīng)速率越快，加快了化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生，鹽水溫度較低時(shí)，不溶顆粒物質(zhì)沉降緩慢，影響了澄清桶的運(yùn)行效率。而在鹽水精制過(guò)程，并非溫度越高越好，過(guò)高的溫度造成澄清桶內(nèi)流體冷熱對(duì)流，引起整體設(shè)備運(yùn)行異常?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程一般不推薦采用溫度較低的水來(lái)進(jìn)行化鹽，同時(shí)在化鹽過(guò)程鹽量較大也會(huì)降低鹽水溫度，特別是冬季，會(huì)造成鹽水溫度大幅降低。

鹽水的濃度不均衡將會(huì)造成澄清桶內(nèi)部鹽水的對(duì)流，影響鹽水澄清的效果，一般情況下要保障化鹽桶內(nèi)鹽層高度這1.5m以上，按照攪拌裝置進(jìn)行連續(xù)攪拌，加快化鹽過(guò)程以及調(diào)節(jié)鹽水濃度差異。

1.3 精制劑影響

在鹽水精制過(guò)程加入精制劑（Na₂CO₃、NaOH）用來(lái)除去鹽水中的Ca²⁺、Mg²⁺，但精制劑加入量不足時(shí)，鹽水中的雜質(zhì)無(wú)法良好的去除去，產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)不能形成大的顆粒而有效沉淀。

但精制劑加入量過(guò)大，由于Mg（OH）₂膠體物質(zhì)穩(wěn)定性較好，同樣也會(huì)造成沉降物質(zhì)難以沉淀出來(lái)，影響了顆粒的沉降速度，從而影響鹽水整體質(zhì)量。

2 鹽水系統(tǒng)存在的問(wèn)題分析

2.1 鈣離子的去除

理論量的碳酸鈉，需要攪拌數(shù)小時(shí)才能使上述反應(yīng)趨于完全。加入超過(guò)理論用量0.8g/L時(shí)，反應(yīng)在15min內(nèi)即可完成90%，在不到1h之內(nèi)就能實(shí)際完成，不同溫度下，濃度為310g/L的鹽水中Ca²⁺濃度與過(guò)量Na₂CO₃的關(guān)系見圖1。

從圖1中可以看出，50℃Na₂CO₃過(guò)量0.45g/L時(shí)，鹽水中的Ca²⁺含量為4.5mg/L。在工業(yè)上一般將Na₂CO₃的過(guò)量控制在0.25～0.60g/L。

2.2 鎂離子的去除

不同溫度下、濃度為310g/L的鹽水中Mg²⁺濃度與過(guò)量NaOH的關(guān)系見圖2。

圖2中可以看出在50℃，NaOH過(guò)量0.06g/L時(shí)，鹽水中Mg²⁺含量為2mg。在生產(chǎn)中一般將NaOH的過(guò)量控制在0.07～0.60g/L。不僅僅通過(guò)過(guò)堿量的控制，還需要足夠的沉淀停留時(shí)間。沉淀物的形成和絮凝長(zhǎng)大，需要橋架作用和足夠的停留時(shí)間，甚至泥漿作為晶核可吸附更多的碳酸鈣和氫氧化鎂，形成共沉淀，使沉淀顆粒變大，提高沉淀速度。隨著電解生產(chǎn)量的擴(kuò)大（設(shè)計(jì)為燒堿產(chǎn)量10萬(wàn)t/a，實(shí)際已經(jīng)達(dá)到10.5萬(wàn)t/a），鹽水處理負(fù)荷也增大，而鹽水預(yù)處理器能力有限（容積820m3），處理流量越大，沉淀時(shí)間越短，造成預(yù)處理器效果較越差。在原鹽中鈣鎂含量波動(dòng)較大，鎂離子含量高的原鹽使用期間預(yù)處理器的出液效果尤其較差，預(yù)處理器差造成過(guò)濾器壓力急劇升高，過(guò)濾器出液量降低，酸洗次數(shù)增多，酸耗高，在系統(tǒng)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)瓶頸問(wèn)題尤其顯著。

3 精制生產(chǎn)工藝優(yōu)化

3.1 鹽水裝置水平衡系統(tǒng)優(yōu)化

基于氯堿廠實(shí)踐隊(duì)水平衡系統(tǒng)進(jìn)行來(lái)優(yōu)化，水平衡工作得到了有效的改善，設(shè)備能耗有效的境地，工業(yè)用水用量和污水排放有效降低，為氯堿行業(yè)廢水再次利用提供了良好的解決措施，整體優(yōu)化后的運(yùn)行成果如表1所示。

3.2 脫除硫酸根工藝優(yōu)化

目前對(duì)以往鹽水精制過(guò)程中去除硫酸根離子采用氯化鋇的工藝改成膜法過(guò)濾工藝，整體運(yùn)行效果上避免了使用危險(xiǎn)化學(xué)品的種種弊端，降低了設(shè)備運(yùn)行成本，給污泥的排出也減緩了不少壓力，減少了整個(gè)工藝環(huán)節(jié)的操作工序。對(duì)比來(lái)看以往處理后精制鹽水中硫酸根含量大于為6.87g/L，而工藝實(shí)施后通過(guò)多次分析化驗(yàn)，平均為5.2g/L，基本上滿足了精制鹽水對(duì)其中硫酸根含量的要求。

4 結(jié)論

綜上所述，膜法除硫酸根設(shè)備安裝試運(yùn)行后，經(jīng)過(guò)初步統(tǒng)計(jì)分析，以往2014～2018年平均每年消耗氯化鋇溶液50140t，生產(chǎn)成本達(dá)到2315萬(wàn)元，使用新的膜法除硫酸根工藝后，2019年運(yùn)行成本為1365萬(wàn)元，總體上來(lái)看通過(guò)工藝的優(yōu)化實(shí)施，年節(jié)約成本950萬(wàn)元，該工藝技術(shù)的實(shí)施為氯堿工業(yè)同行提供生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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