烧碱厂含氯酸盐淡盐水送至氯酸钠厂使用可行性分析

任 杰，郭国庆（中盐吉兰泰盐化集团有限公司，内蒙古 阿拉善盟 750336）

烧碱厂含氯酸盐淡盐水送至氯酸钠厂使用可行性分析

任 杰，郭国庆
（中盐吉兰泰盐化集团有限公司，内蒙古 阿拉善盟 750336）

阐述了离子膜电解氯酸盐产生的原因及危害，介绍了氯酸盐去除的方法，提出了解决盐水中氯酸盐可行性新方案，对含氯酸盐淡盐水综合利用进行了可行性分析。

离子膜电解；氯酸盐；硫酸根；淡盐水输送工艺条件

中盐吉兰泰盐化集团有限公司36万t/a烧碱与内蒙古兰太实业10万t/a氯酸钠共同位于内蒙古阿拉善经济开发区工业园区中，且2个厂区距离不足3 km，为烧碱厂含氯酸盐淡盐水输送至氯酸钠厂使用提供了先天的便利条件。

1 盐水中氯酸盐产生过程、存在的危害及去除方法

1.1 氯酸盐的形成

离子膜电解过程中在电槽阳极室内会发生如下副反应：

离子膜电解槽在电解过程产生氯酸盐是一个不可避免的现象，随着离子膜性能逐渐恶化，阴极侧OH-反迁到阳极逐渐增加，产生的氯酸盐也逐渐增加。氯酸盐的产生消耗了电解产物氯气和烧碱，增加了电能消耗，降低了产品的纯度和质量。

1.2 盐水中氯酸盐存在的危害

氯酸盐具有强氧化性，对电解槽本身及烧碱蒸发工序的设备具有腐蚀性。盐水中氯酸盐含量偏高时，一部分氯酸盐将透过离子膜进入阴极室，造成碱中氯酸盐含量高，碱中氯酸盐将会在碱蒸发浓缩时，腐蚀蒸发工序设备与管道，特别对固碱设备腐蚀性更大。盐水中氯酸盐含量过高时对膜法脱硝装置的纳滤膜会造成不可修复的损害。由此可见，氯酸盐对生产带来诸多危害，在氯碱行业中，许多企业盐水中中氯酸盐的含量长期居高不下，既影响了生产厂家的经济效益，又制约了生产能力的进一步提高和扩大。

1.3 去除盐水中氯酸盐的方法

离子膜电解盐水系统属于闭路循环，随着氯酸盐在盐水中的不断积累，为了控制盐水中的氯酸盐，氯碱行业的普遍做法是分流部分淡盐水进入到氯酸盐分解槽采用加31%盐酸、加蒸汽对盐水中的氯酸盐进行分解，分解后的淡盐水加30%液碱进行中和反应后送至一次盐水进行化盐使用。氯酸盐分解化学反应方程式如下：

在距离入海口较近的企业，可以通过排放部分淡盐水，控制盐水中氯酸盐含量，但是这样的做法在日益严峻的环保形势下也是不可取的，同时也增加了原盐消耗。

2 目前离子膜电解槽运行现状及盐水中氯酸盐含量

烧碱厂36万t/a烧碱分两期进行建设，一期于2007年11月投产，电解槽在2012年更换离子膜；二期于2010年4月投产至今未更换离子膜。目前，一、二期电解槽离子膜使用寿命都达到4年以上，离子膜处于使用寿命后期，电流效率均小于93%以下。随着电解槽电流效率的下降，副反应产生的氯酸盐不断增加，烧碱厂一、二期氯酸盐分解槽都投入使用，但是盐水中氯酸盐含量仍然居高不下，精盐水中氯酸盐含量在15g/L左右（控制指标≤5 g/L），淡盐水中氯酸盐含量在20 g/L左右且没有下降的趋势。为此，烧碱厂正在考虑是否新增1台氯酸盐分解槽将盐水中氯酸盐含量控制在指标范围内，但是这样的做法会进一步增加物料消耗。

3 输送淡盐水可行性分析过程

3.1 输送淡盐水的经济性

烧碱厂离子膜电解后淡盐水分流部分送至氯酸钠厂使用，通过调节淡盐水流量大小，将盐水中氯酸盐含量控制在指标范围内，停止使用氯酸盐分解槽，减少蒸汽、盐酸、液碱等物料的消耗。而且含氯酸盐淡盐水送至氯酸钠厂可以得到高效利用，同时降低氯酸钠厂盐水精制过程物料的消耗。

3.2 输送淡盐水流量的控制

氯酸盐生产的速率是一个动态变化的过程，随着离子膜性能的恶化，氯酸盐生产的速率也逐渐加快，通过目前烧碱厂氯酸盐分解槽运行状况进行计算，分流出去10～20 m3/h淡盐水就可以控制盐水中氯酸盐的含量。

3.3 烧碱厂淡盐水是否满足氯酸钠厂需求论证

（1）对比盐指标的要求

氯酸钠厂化盐补充水量按照10万t/a，生产时间8 000 h/a计算，精盐水流量需要25 m3/h，则需要补充水量约为22 m3/h，完全高于烧碱厂输送淡盐水中所带入的水量。氯酸钠厂对化盐水指标要求见表1。

表1 氯酸钠厂对化盐水指标要求

通过表1可以看出，氯酸钠厂化盐水对硫酸根含量具有较严格的要求，烧碱厂淡盐水含硫酸根必须足够低才能够输送到氯酸钠厂使用。

（2）不同部位淡盐水指标（见表2）

表2 烧碱厂不同部位淡盐水主要参数表

通过以上对比分析，烧碱厂膜法除硝纳滤膜脱硝后淡盐水指标（低硫酸根盐水）完全可以满足氯酸钠厂化盐水指标要求。

3.4 淡盐水送氯酸钠厂工艺改进

膜法除硝装置新增1个脱硝盐水储罐，直接将纳滤膜脱硝后的盐水，通过安装输送泵、调节阀、流量计及管道输送至氯酸钠厂，实现烧碱厂和氯酸钠厂利益共享，改造前后工艺流程简图分别见图1、图2。

图1 盐水系统原有工艺流程简图

3.5 输送淡盐水费用核算依据

烧碱厂的淡盐水是粗盐水过滤、精制后供离子膜电解使用后的盐水，各种杂质含量都非常低。所以输送费用必须依据实际淡盐水浓度、流量折算成原盐用量、工业水用量的费用，以及在盐水精制过程除去硫酸根氯化钡法，除去镁离子氢氧化钠法，除去钙离子碳酸钠法的使用费用，双方安装流量计，烧碱厂向氯酸钠厂收取淡盐水费用。

图2 盐水系统改造后工艺流程简图

4 经济效益计算

4.1 烧碱厂实现的经济效益

每台氯酸盐分解槽的物料消耗：31%高纯盐酸消耗量：1.4 m3/h×1.16=1.624（t/h）；按照50%的盐酸参与反应，需要折百30%烧碱进行中和反应：1.624× 0.5×0.31×40÷36.5=0.276（t/h）；蒸汽消耗量：通过热量衡算氯酸盐分解槽，需要蒸汽用量约为0.267 t/h；31%高纯盐酸成本约330元/t，折百30%烧碱成本为800元/t，蒸汽成本约110元/t进行计算，投用2台氯酸盐分解槽，每天产生的总费用为：2×24×（1.624× 330+0.276×800+0.267×110）=3.77（万元/d）。

4.2 氯酸钠厂实现的经济效益

烧碱厂送氯酸钠厂按照淡盐水流量15 m3/h，盐水中氯酸钠含量15 g/L进行计算，氯酸钠厂每天可以多产生氯酸钠为：15×15×24=5.4（t），生产氯酸钠生产成本按照2 000元/t计算，每天可以多增加收入为：5.4×2 000=1.08（万元/d）。

5 结语

通过以上论证，烧碱厂含氯酸盐淡盐水送至氯酸钠厂是完全可行的，将烧碱厂的“弊”转化为氯酸钠厂的“利”，不仅降低烧碱厂物料消耗，而且提高了氯酸钠厂的产量，同时也降低了氯酸钠厂的物料消耗和电耗。在目前化工市场竞争激烈，中国经济进入新常态前提下，通过创新思维与创新意识，进一步降低企业生产成本，提高企业在市场的竞争力具有重要的意义。

Feasibility analysis on the application of the brine containing sodium chlorite to sodium chlorate plant

REN Jie，GUO Guo-qing
（China National Salt Industry Corporation Jilantai Salt Chemical Group Co.,Ltd.,Alxa 750336，China）

This article expounds the cause and harm of ionic membrane electrolysis chlorate，and the removal methods of chlorate，put forward a new scheme of solving feasibility of chlorate in brine，and analysed the feasibility of comprehensive utilization of brackish water.

ionic membrane electrolysis；chlorate；sulfate radical；brackish water conveying process conditions

TQ124.4+4

B

1009－1785(2017)01-0033-03

2016-05-05