淡盐水脱氯及盐水精制工艺改进

时间：2009-07-29 上传：张忠涛阅读：524

1、原一次盐水精制工艺与淡盐水脱氯工艺
吴华宇航化工有限责任公司(以下简称“昊华.宇航”)是一个建厂40多年的老厂，目前烧碱生产能力约为40万t/a，其中隔膜法烧碱8万t/a，离子膜法烧碱约32万t/a。一次盐水精制采用的是预处理加膜过滤的工艺。

从离子膜电解槽出来的淡盐水经过调节pH值后送入脱氯塔，在真空条件下将淡盐水中的游离氯抽出，氯气经冷却、分离后，回收至湿氯气总管。脱氯淡盐水中再加入一定量的碱液调节pH值，并加入Na2SO3溶液除去其中残留的游离氯，然后送往一次盐水工段用于配水和化盐。

脱氯淡盐水经外管网进入化盐水贮槽。为了避免盐水中的SO42-积累超标，淡盐水进化盐水贮槽之前先分流一部分，经除去SO42-后再进入化盐水贮槽。一次盐水精制后排出的盐泥浆滤液、螯合树脂塔排出的中和后再生废水也返回化盐水贮槽，与其他工段输送来的水按比例调配成化盐水，经化盐水泵送至化盐池。

原盐经计量送入化盐池。从盐水加热、冷却器，来的化盐水由化盐池下部通入，与原盐逆流接触，从化盐池上部出口得到饱和粗盐水。饱和粗盐水流经折流槽时加入一定量的Na0H和NaClO溶液。为了除净Mg2+，NaOH的加入量必须超过理论需要量。加入NaOH的粗盐水由折流槽自流入带搅拌器的粗盐水槽中进行精制反应，Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2，菌藻类、腐殖酸等天然有机物被NaClO氧化分解为小分子。自粗盐水槽出来的盐水用加压泵送至气水混合器，与空气混合后经加压溶气罐、文丘里混合器，再进入预处理器。FeCl3溶液也被加入，到文丘里混合器中与盐水混合。在预处理器内，悬浮于盐水中的Mg(OH) 2絮凝物、分解为小分子舶/有机物和部分非溶性机械杂质，通过FeCl3的吸附与共沉淀作用被同时除去。清盐水由预处理器上部出口进入反应槽，同时加入过量的Na2CO3溶液，盐水中的Ca2+与CO32--充分反应形成CaCO3沉淀，然后送入膜过滤器。过滤分离后，合格的盐水经缓冲槽进入一次盐水贮槽，由一次盐水泵送往二次盐水及电解工段。精盐水在进入一次盐水泵之前加入一定量的Na2SO3溶液除去其中的游离氯。

膜过滤器、反应槽、预处理器、澄清桶等截留的盐泥渣浆排人盐泥槽，用泥浆泵打人板框压滤机，压滤，滤液回收去化盐，滤饼作为废渣送出界区供综合利用。

原有的淡盐水脱氯和盐水精制流程图见图1。

2、原工艺的缺点

原有的淡盐水脱氯及一次盐水精制工艺过程复杂，需要的添加剂较多，动力消耗大，盐泥排放量多，既浪费原料、人力、电力，又污染环境，与国家提倡的节能降耗和保护环境的政策不相符。

(1)需要向脱氯系统里加入还原性物质Na2SO3，既造成Na2SO3的浪费，又需要增加Na2SO3配制和加入的设备、管道、计量、检测等装置，工艺过程复杂。

(2)造成盐水中SO42--杂质含量增加，需要加入BaCl2除去SO42-，造成BaCl2使用量增加，盐泥排放量增加。

(3)需要在盐水精制过程中加入NaCIO除去有机物和菌藻类杂质，既造成NaClO浪费，又需要增加NaClO配制和加入的设备、管道、计量、检测等装置，工艺过程复杂。

(4)设备多、管道多，因而出现故障的机率大，增大了检修和维护的工作量。

3、改进方案

为了简化生产工艺，减少添加剂的种类及用量，减少动力消耗，减少废弃物外排量，减轻员工的劳动强度，吴华宇航技术人员经过查阅相关资料、进行理论计算，以及与同行业相关专家进行探讨，并结合离子膜法烧碱生产的特点，提出1种简化工艺过程、减少设备数量、减少添加剂种类及用量、减少废弃物外排量的淡盐水脱氯及一次盐水除有机物新方案--利用淡盐水中的游离氯(主要形式为ClO-)取代一次盐水精制过程中加入的NaClO(有效成分为ClO-)，用于除去盐水中的有机物和菌藻类杂质。具体操作为：控制脱氯操作过程中的工艺参数，使经过脱氯塔脱氯后的淡盐水中含有需要量的游离氯，该淡盐水直接送到一次盐水工序化盐，取消脱氯后加亚硫酸钠的装置及操作，取消一次盐水精制过程中加次氯酸钠的装置和操作。

3.1、淡盐水脱氯系统改进内容

取消Na2SO3储罐、配制槽、Na2SO3泵、物料进出(包括水管)管道、自动调节阀、在线检测和计量装置等。

对离子膜电解淡盐水脱氯系统的工艺管道等按照拟改进的工艺进行配套改进。

调整脱氯塔脱氯操作的工艺条件，根据工艺变化调整在线检测装置控制参数，并取消Na2SO3配制和加入的相关在线检测装置及操作，同时保证离子膜电解及淡盐水脱氯系统的其他工艺参数控制在规定的范围内和整个生产系统的稳定运行。

该工序改进的难点是既要保证返回淡盐水中保留的游离氯量准确控制在规定的范围内，以满足一次盐水生产的需要，还要保证多余的游离氯全部回收利用，同时保证离子膜电解及脱氯系统的其他工艺参数控制在规定的范围内和整个生产系统的运行稳定。如果游离氯的含量偏高，则会造成后续系统的设备、管道、阀门等被腐蚀和BaCl2用量增加，同时造成一次盐水工序的操作出现波动；如果游离氯的含量偏低于不能达到除去盐水中的有机物和菌藻类的目的，进而对一次盐水的膜过滤装置及后续的二次盐水螯合树脂塔和离子膜等造成损坏。如果多余的游离氯不能全部回收利用，还会造成环境污染和氯气的浪费。由于离子膜法烧碱生产系统设置有许多自动连锁，因此，如果不能保证工艺参数控制在规定的范围内和整个生产系统的运行稳定，则可能造成整个离子膜法烧碱生产系统无法正常运行甚至停车。

3.2、盐水精制系统改进内容

取消NaClO配制槽、物料进出管道(包括水管)、输送泵、阀门、在线检测和计量装置等。
对除SO42-过程的工艺条件进行调整，根据淡盐水中的SO42-含量，控制BaCl2的加入量，既达到除去SO42-的目的，又不至于浪费BaCl2。

对一次盐水的相关设备、管道、阀门及在线自动检测装置等设施进行同步改进。

根据工艺变化调整在线检测装置的控制参数，并取消NaClO配制和加入的相关在线检测装置，增加一次盐水在线pH计、ORP等检测和控制装置，保证一次盐水精制的各项工艺参数在规定范围内。

该工序改进的难点是：在保证一次盐水生产系统运行稳定的前提下，根据脱氯淡盐水中的游离氯含量，合理调整化盐水中游离氯的含量，以保持粗盐水中所含的游离氯在规定的范围内。如果游离氯的含量偏低，则不能达到除去盐水中的有机物和菌藻类的目的；如果游离氯的含量偏高，则不仅会造成后续系统的设备、管道、阀门等被腐蚀，还会造成后续部分的Na2SO3用量增加，提高生产成本，加重环境污染，甚至会造成离子膜电解电流效率降低。

4、改进后的运行效果

本改进研究工作从2004年10月开始，到2005年6月结束并取得成功。该项改进工艺已在吴华宇航12万t/a离子膜法烧碱生产中成功应用。改进后，离子膜电解及淡盐水脱氯系统、一次盐水精制系统的各项工艺参数均满足工艺要求，生产系统运行正常稳定。在离子膜电解及淡盐水脱氯工序节约了Na2SO3、动力电、纯水和人工费，同时在一次盐水工序节约了BaCl2、NaClO、动力电、生产水和人工费，并减少了外排的盐泥量，减轻了对环境的污染。

按昊华宇航12万t/a离子膜法烧碱装置计算，改造后每年可节约原材料费用和电费共计181.76万元，具体计算方法如下。

Na2SO3，140t/a×4 700元/t=658 000元/a；

NaClO，660 t/a×600元/t=396 000元/a；

BaCl2，H2O,280t/a×2700元/t=756000元/a；
动力电，19000kW.h/a×0.4元/(kW·h)=7 600元/a；

合计：658 000+396 000+756 000+7 600=1 817 600(元/a)=181.76(万元/a)。

改造总投资：约48万元。

如按10年折旧计算，则每年可增加利润：181.76-48÷10=176.96(万元)。由于不加Na2SO3，盐水精制系统中的SO42-浓度大大降低，不仅减少了BaCl2使用量，还减少了除SO42-后的沉淀盐泥的外排量(生产1万t烧碱为干基25 t)，减轻了对环境的污染。

如新上项目直接变更设计还可节约设备、管道及土建等一次性投资费用约50万元。

5、结论

该改进工艺在吴华宇航实施后，简化了氯碱生产过程中盐水精制和淡盐水脱氯的工艺，取消了加Na2SO3和NaClO的设施及操作工序，既节约了原材料和能源，减少了盐泥的排放量，稳定了生产，又减轻了职工的劳动强度，符合国家节能减排的要求，降低了生产成本。国内部分同行业厂家到吴华宇航参观以后，一致认为该改进工艺在离子膜法烧碱行业属于首创，具有创新性和实用性，既符合节能降耗的基本国策，又减少了对环境的污染，增加了利润，应在国内同行业中积极推广。目前，吴华宇航在新建的“双二十”工程中，已采用了该改进技术。

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