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提高一次鹽水質(zhì)量淺析

文檔作者：王慶天郭志全李宏魁范潤(rùn)冬劉希順文檔來(lái)源：甘肅金川化工材料有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年03月03日
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第52卷第6期
2016年6月
氯堿工業(yè)
Chlor—-Alkali Industry
V01．52，No．6
Jun．，2016
【鹽水】
提高一次鹽水質(zhì)量淺析
王慶天+，郭志全，李宏魁，范潤(rùn)冬，劉希順
(甘肅金川化工材料有限公司，甘肅金昌737100)
[關(guān)鍵詞】鹽水精制；一次鹽水；過(guò)堿量；助沉劑
[摘要]介紹了離子膜法制燒堿工藝系統(tǒng)中的一次鹽水工藝，并提出了提高精制鹽水品質(zhì)的措施。
【中圖分類號(hào)]TQll4．261 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼]B 【文章編號(hào)]1008—133X(2016)06-0008-03
Analysis of improvement on quality of primary brine
WANG Qingtian，GUO Zhiquan，LI Hongkui，F(xiàn)AN Rundong，LIU Xishun
(Gansu Jinchuan Chemical Materials Co．，Ltd．，Jinchang 737 100，China)
Key words：brine refining；primary brine；excessive amount of sodium hydroxide and sodium
carbonate；settling agent
Abstract：The primary brine process for production of ion—exchange membrane caustic soda was
introduced．Measures to improve the quality of refined brine were put forward．
在氯堿工業(yè)中，原鹽質(zhì)量是生產(chǎn)合格一次鹽水
的重要因素，c82+、M92+及so：一含量低，NaCl含量
高的原鹽有利于精鹽水的制備；合理應(yīng)用配水工藝，
提高鹵水利用效率，控制合適的化鹽溫度(55—60
℃)，可提高一次鹽水質(zhì)量，降低成本；合理的過(guò)
NaOH量和過(guò)Na：CO，量及合適的FeCl3加入量是本
工序最關(guān)鍵的控制因素；穩(wěn)定的粗鹽水濃度和流量
對(duì)提高鹽水質(zhì)量非常有益；對(duì)空氣緩沖罐和加壓溶
氣罐而言，正常的壓力及良好的液位是制備一次精
鹽水的必要條件。
一次鹽水是離子膜法制燒堿生產(chǎn)過(guò)程中的第一
道工序，它所產(chǎn)生的精鹽水直接提供給二次鹽水工
序，其質(zhì)量決定了樹(shù)脂塔運(yùn)行的效率，同時(shí)影響入電
解槽鹽水的質(zhì)量、最終產(chǎn)品的質(zhì)量、離子膜的使用壽
命、槽電壓以及電流效率等。
加強(qiáng)一次鹽水質(zhì)量的控制，對(duì)于穩(wěn)定氯堿生產(chǎn)
裝置的運(yùn)行、降低氯堿生產(chǎn)成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益
具有十分重要的意義。
1提高一次鹽水質(zhì)量
1．1嚴(yán)把原鹽質(zhì)量關(guān)
為確保粗鹽水濃度穩(wěn)定，必須嚴(yán)把進(jìn)廠原鹽的
質(zhì)量關(guān)，可根據(jù)實(shí)際情況制定進(jìn)廠原鹽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)資料及經(jīng)驗(yàn)，原則上要求原鹽中各種成分的組
成為：亂}(NaCl)1>94％，鉀(ca2+)≤O．2％，協(xié)(M92+)
≤o．1％，塒(sOi一)≤o．5％，其中鈣鎂的比值一般要
求>2¨J。甘肅金川化工材料有限公司(以下簡(jiǎn)稱
“金川化工材料”)原鹽供給貨源復(fù)雜，原鹽質(zhì)量參
差不齊，鈣鎂比例嚴(yán)重失調(diào)，soi一含量居高不下(質(zhì)
量分?jǐn)?shù)可達(dá)0．7％)，不但增加了粗鹽水精制過(guò)程中
精制劑的用量，還降低了后續(xù)精制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，
一次鹽水易反渾，增加二次鹽水的負(fù)擔(dān)，影響電解槽
及離子膜的運(yùn)行壽命；同時(shí)，原鹽質(zhì)量不合格還給脫
硝工序帶來(lái)巨大的壓力，增加了運(yùn)行成本。
1．2配水化鹽工藝
目前，配水化鹽工藝已為不少氯堿廠家所采納，
+[作者簡(jiǎn)介]王慶天(1984一)，男，工程師，2011年畢業(yè)于西北農(nóng)林科技大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，獲工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)于甘
肅金川化工材料有限公司從事工藝技術(shù)工作。
[收稿日期]2016一04—25
8
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第6期王慶天等：提高一次鹽水質(zhì)量淺析
但該工藝的重要性并未被充分認(rèn)識(shí)，不少氯堿生產(chǎn)
廠家為降低生產(chǎn)成本，在化鹽工序加大了鹵水的使
用量，采用原鹽、鹵水、鹽泥壓濾機(jī)的濾水混合制備
粗鹽水的方法。采用配水化鹽工藝可以加大鹵水的
利用率，提高一次鹽水的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。但
是，要采用此法制備質(zhì)量穩(wěn)定的粗鹽水，不僅要求控
制好化鹽池的鹽層高度、掌握好精制劑的加入量，還
須注意鹵水的用量和質(zhì)量。由于鹵水質(zhì)量時(shí)有波
動(dòng)，這樣勢(shì)必會(huì)影響化鹽池出口粗鹽水濃度的穩(wěn)定
性?。
1．3溫度的控制
為了制得合格的鹽水，必須控制化鹽溫度在55
—60℃。這不僅可以保證一次精鹽水的濃度，加快
CaCO，和Mg(OH)：等沉降顆粒的生成速度。而
且，在此溫度下，粗鹽水中助沉劑的活性最高，鹽水
黏度降低，從而加速了顆粒的沉降速度。若化鹽溫
度過(guò)高，熱量損失增大；化鹽溫度過(guò)低，鹽水達(dá)不到
期望濃度；并且，化鹽溫度對(duì)除M92+、Ca2+，以及后
續(xù)的澄清和過(guò)濾速度等都有直接的影響心‘3 J。因
此，控制化鹽溫度，對(duì)加速原鹽溶解、提高反應(yīng)速度、
增大化鹽工序的生產(chǎn)能力、穩(wěn)定一次鹽水的質(zhì)量大
有益處。
1．4過(guò)堿量的控制
一次鹽水生產(chǎn)過(guò)程中最關(guān)鍵的就是NaOH和
Na2CO，量的控制，必須保證原鹽和鹵水中帶入的
M92+和Ca“達(dá)標(biāo)，并且保證鹽水中有一定的過(guò)堿
量，要求過(guò)量NaOH的質(zhì)量濃度為0．4—0．6 g／L，過(guò)
量Na2C03的質(zhì)量濃度為0．6～0．8 g／L。反應(yīng)基本
原理為H。1：
M92++20H一一Mg(OH)2 J，；
ca2++co；一—一cac03 j。
從化學(xué)反應(yīng)平衡的角度可以知道，只有NaOH
和Na：CO，均有一定的過(guò)量，才有助于Mg(OH)：和
CaCO，的生成，從而減少鹽水中的Mg“和Ca“，但
是過(guò)堿量要控制在適宜的范圍之內(nèi)。
若過(guò)堿量過(guò)高，一方面消耗精制劑NaOH和
Na2CO，，增加鹽水精制成本，不利于Mg(OH)：的沉
降；同時(shí)，增加了鹽水中Si2+和燦3+含量上升的可
能性。另一方面∞J，由于過(guò)堿量太高，鹽水堿性增
強(qiáng)，對(duì)鹽水進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)時(shí)，須消耗大量的鹽酸，
帶來(lái)的直接結(jié)果是降低了鹽水的濃度；同時(shí)，中和后
的鹽水進(jìn)入電解槽后，會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的CO：，降低cl：
的純度。若過(guò)堿量過(guò)低，M92+和ca2+在一次精鹽水
中的含量不達(dá)標(biāo)，會(huì)加大二次鹽水精制的工作負(fù)荷，
進(jìn)而影響電解工序的運(yùn)行效率口1，因此，過(guò)堿量在
一次鹽水生產(chǎn)過(guò)程中須嚴(yán)格控制。
1．5助沉劑的加入量
鹽水生產(chǎn)中產(chǎn)生的Mg(OH)：是絮狀沉淀，
CaCO，是結(jié)晶細(xì)顆粒沉淀，不易沉降，必須加人助沉
劑FeCl，。FeCl，在堿性溶液中會(huì)形成Fe(OH)，膠
體，這些膠體化合物能中和細(xì)微粒子的表面電荷，使
細(xì)微粒子不再相互排斥而凝聚為較大的聚集體。
Mg(OH)：和CaCO。結(jié)合成的大聚集體較易沉降，
因此，助沉劑的投加量對(duì)鹽水中sS指標(biāo)的降低很重
要。顆粒的沉降速度與助沉劑加入量的關(guān)系M1見(jiàn)
表1。
表1助沉劑加入量與顆粒沉降速度的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系
Table 1 Correspondence between feeding amount of
settling agent and settling velocity of partides
墅塑型塑墊△量￡!壁：!
顆粒的沉降速度／(m·h‘1)
1．O 2．O 3．0 4．0 5．0 6．0 7．0
1．4 2．0 2．4 2．7 2．5 1．8 1．3
由表1可見(jiàn)：當(dāng)助沉劑加入量超過(guò)4×10“時(shí)，
顆粒的沉降速度反而下降。因此，必須嚴(yán)格控制助
沉劑的用量。若助沉劑加入量過(guò)多，助沉劑生成
Fe(OH)，后，會(huì)穩(wěn)定地呈膠體狀分散在鹽水中，并逐
漸積存起來(lái)，使鹽水的黏度增大；同時(shí)，助沉劑量過(guò)
多，F(xiàn)e(OH)，會(huì)圍繞沉淀顆粒達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)，
不再有機(jī)會(huì)吸附其他沉降顆粒，從而形成大顆粒的
沉淀物，影響沉降速度，并導(dǎo)致預(yù)處理器內(nèi)的鹽水反
渾，預(yù)處理器底部沉泥黏度大、結(jié)塊、不易外排，易堵
死排泥管；另外，加大了FeCI，消耗量，增加了成本，
并使鹽水中的Fe3+含量增加，縮短了離子膜的使用
壽命，使槽電壓升高，增加了電耗。若助沉劑加入量
過(guò)少，鹽水分層不好，預(yù)處理器內(nèi)鹽泥不易下沉，會(huì)
形成小顆粒均勻分布在鹽水中，直接影響一次精鹽
水的質(zhì)量。FeCl，加入量主要通過(guò)觀察預(yù)處理器中
上浮鹽泥的顏色進(jìn)行判斷。如果顯紅色，則說(shuō)明加
入過(guò)量；如顯白色，則加入不足；一般以顯土黃色為
宜。因此，加人助沉劑要做到均勻且準(zhǔn)確計(jì)量，適當(dāng)
攪拌，并保持鹽水溫度的穩(wěn)定；同時(shí)，應(yīng)根據(jù)原鹽的
9
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
氯堿工業(yè)2016年
比例，適當(dāng)調(diào)整助沉劑的加人量。
1．6 SOi一含量的控制
原鹽及鹵水中含有的有害雜質(zhì)soi一用冷凍結(jié)
晶法以芒硝(Na：SO。·10H：0)的形式除去。據(jù)資
料哺。顯示，so：一對(duì)離子膜而言就像一把雙刃劍，鹽
水中so：一含量高、含量低都會(huì)產(chǎn)生不良影響。如
果人電解槽鹽水中不含soi一，陰極電流效率將會(huì)下
降；如果鹽水中so：一的含量過(guò)高，在電解時(shí)，它會(huì)
促使OH一放電產(chǎn)生0：，使Cl：中的0：含量升高，cl：
純度下降，電流效率也將下降。因此，在生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)
格控制一次鹽水中so：一含量，經(jīng)驗(yàn)及資料口。顯示，
一次鹽水中so：一的質(zhì)量濃度一般不超過(guò)5 g／L。
1．7粗鹽水濃度的控制
粗鹽水的濃度不穩(wěn)定，濃度高的鹽水密度大，濃
度低的鹽水密度小。由鹽水的密度差產(chǎn)生的渦流會(huì)
造成鹽水反渾，增大了后續(xù)膜過(guò)濾的壓力。因此，保
持鹽水濃度平穩(wěn)至關(guān)重要。據(jù)資料【61顯示，將一次
鹽水的質(zhì)量濃度定為(305±5)∥L，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)
程中，應(yīng)控制化鹽池鹽層高于粗鹽水液面(0．5±
0．2)m，并通過(guò)控制加鹽量來(lái)保證鹽水濃度穩(wěn)定。
1．8粗鹽水流量的控制
粗鹽水流量的變化也會(huì)引起鹽水反渾，同樣加
大HVM膜過(guò)濾的負(fù)擔(dān)。當(dāng)流量突然變化時(shí)，容易
使鹽水產(chǎn)生渦流或沖擊預(yù)處理器內(nèi)的沉泥層而造成
反渾。當(dāng)鹽水流量增大時(shí)，還將會(huì)縮短鹽水反應(yīng)、沉
降及上浮等的時(shí)間，導(dǎo)致反應(yīng)及沉降上浮不徹底，最
終引起反渾【9J。因此，粗鹽水流量要穩(wěn)定，不能忽
高忽低，一般要求流量調(diào)節(jié)變化不超過(guò)5 m3／h。
1．9溶氣效果
要保證加壓溶氣罐的氣壓穩(wěn)定，工藝上采用控
制減壓閥來(lái)穩(wěn)定空氣緩沖罐的壓力。鹽水的溶氣量
是影響預(yù)處理器內(nèi)鹽水上浮的重要因素。保持空氣
緩沖罐壓力為O．25～O．30 MPa，在該壓力的作用
下，粗鹽水中溶解一定量的空氣；粗鹽水進(jìn)入預(yù)處理
器后，壓力突然下降，粗鹽水中溶解的空氣析出而產(chǎn)
生大量細(xì)微的氣泡，這些細(xì)微的氣泡在絮凝劑
Fe(OH)，的作用下與鹽水中的Mg(OH)：形成密度
較小的顆粒；這些顆粒上浮，在預(yù)處理器鹽水表面形
成上浮泥，通過(guò)上排泥口定期排放，部分密度較大的
顆粒和機(jī)械雜質(zhì)形成鹽泥，通過(guò)下排泥口排放到渣
池；清液自清液口流出。穩(wěn)定的液位有利于溶氣，振
蕩的液位使鹽水中的溶氣壓力極不穩(wěn)定。當(dāng)液位上
10
升時(shí)，液體壓縮氣體，溶氣壓力上升，影響加壓泵輸
人；液位下降時(shí)，溶氣壓力下降，影響溶氣效果，從而
影響鹽水在預(yù)處理器中的上浮效果¨0|。
在生產(chǎn)過(guò)程中，溶氣罐穩(wěn)定的液位通過(guò)加壓泵
變頻來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般控制在57％一62％。因此，控制
好加壓溶氣罐的液位和空氣緩沖罐的壓力，對(duì)于生
產(chǎn)合格的一次精鹽水非常必要。
2結(jié)語(yǔ)
綜上所述，一次鹽水質(zhì)量是影響樹(shù)脂塔樹(shù)脂及
離子膜使用壽命及產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在生產(chǎn)
中，原鹽質(zhì)量差別較大是造成一次鹽水質(zhì)量?jī)?yōu)劣的
重要原因，須組織好鹽源，減少原鹽質(zhì)量的波動(dòng)。合
理的過(guò)堿量及助沉劑是實(shí)現(xiàn)一次鹽水質(zhì)量穩(wěn)定的先
決條件。控制好鹽水的溫度、濃度、流量、pH值、加
壓溶氣罐的液位，空氣緩沖罐的壓力，Ca2+、M92+、
so：一及ss的含量是生產(chǎn)出合格一次鹽水的重要保
證；同時(shí)，要結(jié)合自身?xiàng)l件，精細(xì)化操作，嚴(yán)格控制指
標(biāo)，加大管理力度，對(duì)鹽水反渾因素逐一排查，并提
出相應(yīng)的解決措施，對(duì)發(fā)生的各種問(wèn)題應(yīng)有預(yù)見(jiàn)性，
保證一次鹽水工序順利進(jìn)行，為電解工序的正常生
產(chǎn)提供保障。
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