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提高一次盐水质量浅析

文档作者：王庆天郭志全李宏魁范润冬刘希顺文档来源：甘肃金川化工材料有限公司		点击数：	更新时间： 2024年03月03日
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第52卷第6期
2016年6月
氯碱工业
Chlor—-Alkali Industry
V01．52，No．6
Jun．，2016
【盐水】
提高一次盐水质量浅析
王庆天+，郭志全，李宏魁，范润冬，刘希顺
(甘肃金川化工材料有限公司，甘肃金昌737100)
[关键词】盐水精制；一次盐水；过碱量；助沉剂
[摘要]介绍了离子膜法制烧碱工艺系统中的一次盐水工艺，并提出了提高精制盐水品质的措施。
【中图分类号]TQll4．261 【文献标志码]B 【文章编号]1008—133X(2016)06-0008-03
Analysis of improvement on quality of primary brine
WANG Qingtian，GUO Zhiquan，LI Hongkui，FAN 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．
在氯碱工业中，原盐质量是生产合格一次盐水
的重要因素，c82+、M92+及so：一含量低，NaCl含量
高的原盐有利于精盐水的制备；合理应用配水工艺，
提高卤水利用效率，控制合适的化盐温度(55—60
℃)，可提高一次盐水质量，降低成本；合理的过
NaOH量和过Na：CO，量及合适的FeCl3加入量是本
工序最关键的控制因素；稳定的粗盐水浓度和流量
对提高盐水质量非常有益；对空气缓冲罐和加压溶
气罐而言，正常的压力及良好的液位是制备一次精
盐水的必要条件。
一次盐水是离子膜法制烧碱生产过程中的第一
道工序，它所产生的精盐水直接提供给二次盐水工
序，其质量决定了树脂塔运行的效率，同时影响入电
解槽盐水的质量、最终产品的质量、离子膜的使用寿
命、槽电压以及电流效率等。
加强一次盐水质量的控制，对于稳定氯碱生产
装置的运行、降低氯碱生产成本、提高企业经济效益
具有十分重要的意义。
1提高一次盐水质量
1．1严把原盐质量关
为确保粗盐水浓度稳定，必须严把进厂原盐的
质量关，可根据实际情况制定进厂原盐质量标准。
根据资料及经验，原则上要求原盐中各种成分的组
成为：乱}(NaCl)1>94％，钾(ca2+)≤O．2％，协(M92+)
≤o．1％，埘(sOi一)≤o．5％，其中钙镁的比值一般要
求>2¨J。甘肃金川化工材料有限公司(以下简称
“金川化工材料”)原盐供给货源复杂，原盐质量参
差不齐，钙镁比例严重失调，soi一含量居高不下(质
量分数可达0．7％)，不但增加了粗盐水精制过程中
精制剂的用量，还降低了后续精制设备的运转效率，
一次盐水易反浑，增加二次盐水的负担，影响电解槽
及离子膜的运行寿命；同时，原盐质量不合格还给脱
硝工序带来巨大的压力，增加了运行成本。
1．2配水化盐工艺
目前，配水化盐工艺已为不少氯碱厂家所采纳，
+[作者简介]王庆天(1984一)，男，工程师，2011年毕业于西北农林科技大学应用化学专业，获工学硕士学位，现于甘
肃金川化工材料有限公司从事工艺技术工作。
[收稿日期]2016一04—25
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万方数据
第6期王庆天等：提高一次盐水质量浅析
但该工艺的重要性并未被充分认识，不少氯碱生产
厂家为降低生产成本，在化盐工序加大了卤水的使
用量，采用原盐、卤水、盐泥压滤机的滤水混合制备
粗盐水的方法。采用配水化盐工艺可以加大卤水的
利用率，提高一次盐水的质量，降低生产成本。但
是，要采用此法制备质量稳定的粗盐水，不仅要求控
制好化盐池的盐层高度、掌握好精制剂的加入量，还
须注意卤水的用量和质量。由于卤水质量时有波
动，这样势必会影响化盐池出口粗盐水浓度的稳定
性⋯。
1．3温度的控制
为了制得合格的盐水，必须控制化盐温度在55
—60℃。这不仅可以保证一次精盐水的浓度，加快
CaCO，和Mg(OH)：等沉降颗粒的生成速度。而
且，在此温度下，粗盐水中助沉剂的活性最高，盐水
黏度降低，从而加速了颗粒的沉降速度。若化盐温
度过高，热量损失增大；化盐温度过低，盐水达不到
期望浓度；并且，化盐温度对除M92+、Ca2+，以及后
续的澄清和过滤速度等都有直接的影响心‘3 J。因
此，控制化盐温度，对加速原盐溶解、提高反应速度、
增大化盐工序的生产能力、稳定一次盐水的质量大
有益处。
1．4过碱量的控制
一次盐水生产过程中最关键的就是NaOH和
Na2CO，量的控制，必须保证原盐和卤水中带入的
M92+和Ca“达标，并且保证盐水中有一定的过碱
量，要求过量NaOH的质量浓度为0．4—0．6 g／L，过
量Na2C03的质量浓度为0．6～0．8 g／L。反应基本
原理为H。1：
M92++20H一一Mg(OH)2 J，；
ca2++co；一—一cac03 j。
从化学反应平衡的角度可以知道，只有NaOH
和Na：CO，均有一定的过量，才有助于Mg(OH)：和
CaCO，的生成，从而减少盐水中的Mg“和Ca“，但
是过碱量要控制在适宜的范围之内。
若过碱量过高，一方面消耗精制剂NaOH和
Na2CO，，增加盐水精制成本，不利于Mg(OH)：的沉
降；同时，增加了盐水中Si2+和灿3+含量上升的可
能性。另一方面∞J，由于过碱量太高，盐水碱性增
强，对盐水进行pH值调节时，须消耗大量的盐酸，
带来的直接结果是降低了盐水的浓度；同时，中和后
的盐水进入电解槽后，会产生过多的CO：，降低cl：
的纯度。若过碱量过低，M92+和ca2+在一次精盐水
中的含量不达标，会加大二次盐水精制的工作负荷，
进而影响电解工序的运行效率口1，因此，过碱量在
一次盐水生产过程中须严格控制。
1．5助沉剂的加入量
盐水生产中产生的Mg(OH)：是絮状沉淀，
CaCO，是结晶细颗粒沉淀，不易沉降，必须加人助沉
剂FeCl，。FeCl，在碱性溶液中会形成Fe(OH)，胶
体，这些胶体化合物能中和细微粒子的表面电荷，使
细微粒子不再相互排斥而凝聚为较大的聚集体。
Mg(OH)：和CaCO。结合成的大聚集体较易沉降，
因此，助沉剂的投加量对盐水中sS指标的降低很重
要。颗粒的沉降速度与助沉剂加入量的关系M1见
表1。
表1助沉剂加入量与颗粒沉降速度的一一对应关系
Table 1 Correspondence between feeding amount of
settling agent and settling velocity of partides
墅塑型塑垫△量￡!壁：!
颗粒的沉降速度／(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可见：当助沉剂加入量超过4×10“时，
颗粒的沉降速度反而下降。因此，必须严格控制助
沉剂的用量。若助沉剂加入量过多，助沉剂生成
Fe(OH)，后，会稳定地呈胶体状分散在盐水中，并逐
渐积存起来，使盐水的黏度增大；同时，助沉剂量过
多，Fe(OH)，会围绕沉淀颗粒达到一种稳定状态，
不再有机会吸附其他沉降颗粒，从而形成大颗粒的
沉淀物，影响沉降速度，并导致预处理器内的盐水反
浑，预处理器底部沉泥黏度大、结块、不易外排，易堵
死排泥管；另外，加大了FeCI，消耗量，增加了成本，
并使盐水中的Fe3+含量增加，缩短了离子膜的使用
寿命，使槽电压升高，增加了电耗。若助沉剂加入量
过少，盐水分层不好，预处理器内盐泥不易下沉，会
形成小颗粒均匀分布在盐水中，直接影响一次精盐
水的质量。FeCl，加入量主要通过观察预处理器中
上浮盐泥的颜色进行判断。如果显红色，则说明加
入过量；如显白色，则加入不足；一般以显土黄色为
宜。因此，加人助沉剂要做到均匀且准确计量，适当
搅拌，并保持盐水温度的稳定；同时，应根据原盐的
9
万方数据
氯碱工业2016年
比例，适当调整助沉剂的加人量。
1．6 SOi一含量的控制
原盐及卤水中含有的有害杂质soi一用冷冻结
晶法以芒硝(Na：SO。·10H：0)的形式除去。据资
料哺。显示，so：一对离子膜而言就像一把双刃剑，盐
水中so：一含量高、含量低都会产生不良影响。如
果人电解槽盐水中不含soi一，阴极电流效率将会下
降；如果盐水中so：一的含量过高，在电解时，它会
促使OH一放电产生0：，使Cl：中的0：含量升高，cl：
纯度下降，电流效率也将下降。因此，在生产中应严
格控制一次盐水中so：一含量，经验及资料口。显示，
一次盐水中so：一的质量浓度一般不超过5 g／L。
1．7粗盐水浓度的控制
粗盐水的浓度不稳定，浓度高的盐水密度大，浓
度低的盐水密度小。由盐水的密度差产生的涡流会
造成盐水反浑，增大了后续膜过滤的压力。因此，保
持盐水浓度平稳至关重要。据资料【61显示，将一次
盐水的质量浓度定为(305±5)∥L，在实际生产过
程中，应控制化盐池盐层高于粗盐水液面(0．5±
0．2)m，并通过控制加盐量来保证盐水浓度稳定。
1．8粗盐水流量的控制
粗盐水流量的变化也会引起盐水反浑，同样加
大HVM膜过滤的负担。当流量突然变化时，容易
使盐水产生涡流或冲击预处理器内的沉泥层而造成
反浑。当盐水流量增大时，还将会缩短盐水反应、沉
降及上浮等的时间，导致反应及沉降上浮不彻底，最
终引起反浑【9J。因此，粗盐水流量要稳定，不能忽
高忽低，一般要求流量调节变化不超过5 m3／h。
1．9溶气效果
要保证加压溶气罐的气压稳定，工艺上采用控
制减压阀来稳定空气缓冲罐的压力。盐水的溶气量
是影响预处理器内盐水上浮的重要因素。保持空气
缓冲罐压力为O．25～O．30 MPa，在该压力的作用
下，粗盐水中溶解一定量的空气；粗盐水进入预处理
器后，压力突然下降，粗盐水中溶解的空气析出而产
生大量细微的气泡，这些细微的气泡在絮凝剂
Fe(OH)，的作用下与盐水中的Mg(OH)：形成密度
较小的颗粒；这些颗粒上浮，在预处理器盐水表面形
成上浮泥，通过上排泥口定期排放，部分密度较大的
颗粒和机械杂质形成盐泥，通过下排泥口排放到渣
池；清液自清液口流出。稳定的液位有利于溶气，振
荡的液位使盐水中的溶气压力极不稳定。当液位上
10
升时，液体压缩气体，溶气压力上升，影响加压泵输
人；液位下降时，溶气压力下降，影响溶气效果，从而
影响盐水在预处理器中的上浮效果¨0|。
在生产过程中，溶气罐稳定的液位通过加压泵
变频来实现，一般控制在57％一62％。因此，控制
好加压溶气罐的液位和空气缓冲罐的压力，对于生
产合格的一次精盐水非常必要。
2结语
综上所述，一次盐水质量是影响树脂塔树脂及
离子膜使用寿命及产品质量的关键因素。在生产
中，原盐质量差别较大是造成一次盐水质量优劣的
重要原因，须组织好盐源，减少原盐质量的波动。合
理的过碱量及助沉剂是实现一次盐水质量稳定的先
决条件。控制好盐水的温度、浓度、流量、pH值、加
压溶气罐的液位，空气缓冲罐的压力，Ca2+、M92+、
so：一及ss的含量是生产出合格一次盐水的重要保
证；同时，要结合自身条件，精细化操作，严格控制指
标，加大管理力度，对盐水反浑因素逐一排查，并提
出相应的解决措施，对发生的各种问题应有预见性，
保证一次盐水工序顺利进行，为电解工序的正常生
产提供保障。
参考文献
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