稀硫酸除氯技术研究

刘彩红

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯碱有限责任公司隶属于唐山三友集团，2005年投产运行，公司主要产品有32%液碱、50%液碱、盐酸以及多种型号聚氯乙烯，副产品包括盐酸、液氯、次氯酸钠以及二氯乙烷等。

1 工艺简介

原盐作为烧碱生产的主要原料，首先进行化盐处理，通过物理与化学方法相结合的方式除去其中包含的各种杂质。合格的精盐水输送至电解工序，经蒸汽预热后通过树脂塔进行二次精制，合格的二次盐水进入电解槽。电解产生的烧碱一部分进行外售，一部分送至蒸发工序，由蒸汽加热提浓至50%，合格的高浓度烧碱予以外售。电解产生的氯气经管道输送至氯氢处理工序，使用98%的浓硫酸进行干燥，吸水后的硫酸变为80%左右的工业稀硫酸，这部分稀硫酸中含有一定量的游离氯，外售过程中会有部分游离氯解析出来，影响周边环境。

实际工况下，在浓硫酸吸水的同时，部分氯气溶解在稀硫酸中。通过多次试验分析，稀硫酸中含氯量为0.10%～0.12%，含量稳定。为进一步除去稀硫酸中的游离氯组分，使其满足周边子公司低浓度硫酸用户的指标耗用要求，进行如下试验。

2 有效氯检测

由现场稀硫酸泵出口取稀酸样品1000 mL，同时吸取2份3 mL稀硫酸置于锥形瓶中，称重为5.0236 g。向其中加入指示剂碘化钾2 mL，使用0.09988 mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定至无色，耗用硫代硫酸钠1.63 mL。则稀硫酸中含氯量为：

式中：c-硫代硫酸钠浓度，0.09988 mol/L；v-滴定用硫代硫酸钠的量，mL；m-稀硫酸的质量，g；35.45-氯的摩尔质量，g/mol。

3 初步实验

利用亚硫酸钠与氯气的氧化还原反应除去稀硫酸中有效氯组分，反应方程式为Cl2+Na2SO3+H2O=Na2SO4+2HCl

具体试验方法、数据进行举例说明。

首先配制亚硫酸钠溶液：97%的亚硫酸钠固体粉末称取50 g，溶解于500 g水中，配制为8.8%的亚硫酸钠溶液，其密度为1.085 g/mL。

称量一定量的稀硫酸溶液，检测温度18℃，在通风厨内向酸液中通氮气若干分钟。首先在锥形瓶内放入适量纯水，将称量好的稀硫酸倒入锥形瓶内，检测温度35℃。加入指示剂碘化钾2 mL，摇匀后向其中滴加8.8%浓度的亚硫酸钠溶液，至稀硫酸显示无色，说明有效氯已除净，检测温度33℃。

除氯过程中亚硫酸钠消耗理论值为：

式中：M-稀硫酸质量，g；w%-有效氯含量，%；126-亚硫酸钠的摩尔质量，g。

经多次实验，汇总相关数据，将稀硫酸中游离氯完全去除的亚硫酸钠加入量为理论值的1.1倍。

4 现场小试

向现有稀硫酸罐内通入氮气，最大限度地置换出游离态的氯气，经过数据分析，通入氮气后的稀硫酸中游离氯含量可由0.1%降至0.008%以下。

在氯氢处理工序现场制作反应槽，反应槽底部设置分配器，便于反应过程中通入氮气代替搅拌。由稀酸泵出口配管至反应槽内，试验后废酸经泵输送至稀酸车外售处理，流程图见图1。

图1 稀硫酸除氯小试流程简图

4.1 稀硫酸加入亚硫酸钠粉末

联系质监部自稀硫酸罐取样，分析有效氯含量。通过管道向反应槽内注入一定量的稀硫酸溶液，按照实验室比例加入固态亚硫酸钠，同时通入氮气进行搅拌。反应10 min后，取样分析稀硫酸中有效氯含量，若分析结果仍有游离氯，则继续添加亚硫酸钠。

实验结论：经过反复多次实验，游离氯含量降低，但无法完全去除，分析为亚硫酸钠粉末反应不完全。

4.2 亚硫酸钠溶液加入稀硫酸

联系质监部自稀酸罐取样，分析有效氯含量。提前在反应槽内加入一定量的亚硫酸钠溶液，通过管道向反应罐内注入低于实验比例的稀硫酸溶液，同时通入氮气进行搅拌。反应10 min后，取样分析稀硫酸中有效氯含量。

实验结论：经过反复多次实验，游离氯无法完全去除，分析原因为亚硫酸钠溶液量小，位于罐底，吹氮气时无法搅拌均匀，反应不完全。

4.3 稀硫酸加入亚硫酸钠溶液

联系质监部自稀硫酸罐取样，分析有效氯含量。通过管道向反应槽内加入一定量的稀硫酸溶液，按照实验室比例缓慢加入浓度约为4%的亚硫酸钠溶液，同时通入氮气进行搅拌。反应10 min后，取样分析稀硫酸中有效氯含量，若分析结果仍有游离氯，则添加亚硫酸钠溶液。

实验结论：经过多次实验，加入亚硫酸钠溶液量为理论加入量的1.5倍时，游离氯可完全去除。

5 小结

98%浓硫酸按照上述实验过程，处理1 t稀硫酸的成本价为50元，有效氯完全去除后的稀硫酸可通过管道输送至周边企业使用，进而实现变废为宝，提高副产品创效额。

收稿日期：2018-03-23

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