优化原盐使用，降低烧碱生产成本

2019-11-30王树成王真松

中国氯碱 2019年10期

王树成，王真松

（宁夏英力特化工股份有限公司，宁夏石嘴山 753202）

原盐是生产烧碱最主要的化工原料，随着中国氯碱工业的迅猛发展拉动了原盐产销的快速增长，烧碱原盐消费约占原盐总消费的48%，原盐产品结构也得到了大幅调整，井矿盐、湖盐比例上升，海盐比例下降。在烧碱生产中，原盐使用费用约占烧碱生产成本的20%。在氯碱产能严重过剩、行业竞争越来越激烈的今天，降低生产成本是氯碱企业持续发展的重点工作之一，其中改善用盐的多样性、合理按一定比例使用原盐也是降低烧碱生产成本的主要方法之一。

1 原盐的性质及组成

原盐化学名称氯化钠，化学分子式为NaCl，分子量为58.5，纯的氯化钠很少潮解，普通工业盐除含NaCl外，还含有 CaCl2、MgCl2等杂质，这些杂质吸收空气中的水分使原盐潮解结块，给运输、贮存和使用带来一定困难。根据盐矿资源的不同，盐可分为海盐、湖盐、岩盐和井盐。原盐的成分主要是氯化钠、钙（Ca2+）、镁（Mg2+）、硫酸根、水溶性杂质、水不溶物性杂质和水分。用于氯碱生产的原盐含 NaCl约 94%，钙（Ca2+）、镁（Mg2+）含量各约0.1%～0.3%。

2 原盐质量对离子膜烧碱生产的影响

盐水是离子膜电解生产烧碱产品的血液，原盐质量直接影响盐水精制剂的消耗以及离子膜电解槽的性能等。盐水中钙（Ca2+）、镁（Mg2+）、硫酸根等含量高要增加精制剂氢氧化钠（NaOH）、纯碱（Na2CO3）的用量从而增加费用影响成本；盐水中杂质含量特别是Mg2+/Ca2+比值，直接影响化盐、澄清、洗泥设备的效率，如Mg2+/Ca2+比值大于2时一般澄清设备很难满足工艺要求。

3 离子膜烧碱生产对精盐水主要指标的要求

精盐水控制指标：NaCl：（310±5） g/L，钙（Ca2+）%+镁（Mg2+）%≤20×10-9，Fe≤1×10-6，Ba≤0.1×10-6，SiO2≤5×10-6，Al≤0.1×10-6。

4 离子膜烧碱生产的原理

氯化钠水溶液电解原理：在电解食盐水溶液所使用的阳离子交换膜的膜体中有活性基团，它是由带负电荷的固定离子SO-3、COO-，同一个带正电荷的Na+形成静电键，由于活性基团具有亲水性能，而使膜在溶液中溶胀，膜体结构变松，从而造成许多微细弯曲的通道，使其活性基团中的对离子Na+可以与水溶液中的同等电荷的Na+进行交换，与此同时膜中的活性基团中的固定离子具有排斥Cl-和OH-的能力，从而获得高纯度的氢氧化钠溶液、氢气和氯气。

电解槽中氯化钠溶液发生的电解反应式如下。阳极反应：

阴极反应：

5 原料盐的构成

宁夏英力特化工股份有限公司原料盐供应厂家有查汉池盐、漠河盐、盐桥钾镁盐、青盐和新引进的精制盐，各种原料盐使用情况见表1（2018年3-6月平均值）。

原盐中主要杂质离子含量对助剂消耗及设备能力都会造成一定影响。为满足生产需求，该公司要求原盐中钙镁含量（Mg2++Ca2+）≤0.4%，硫酸根含量≤0.4%。

（1）假设1 t原盐中含Ca2+为0.1%，则按需要消耗的纯碱（Na2CO3）为 X（t）

按供应纯碱（Na2CO3）规格为：98%固体，价格2 000元/t计算，每吨原盐含Ca2+为0.1%则需消耗纯碱（Na2CO3），即 0.002 7÷0.98×2 000=5.52（元/t）。

（2）假设1 t原盐中含 Mg2+为 0.1%，则按需要消耗的氢氧化钠（NaOH）为 Y（t）。

按氢氧化钠（NaOH）价格1 800元/t（折百碱价格）计算，每吨原盐含Mg2+为0.1%则需消耗助剂氢氧化钠（NaOH）0.0033t，即 0.0033×1800=5.94（元/t）。

6 三种原盐搭配方案使用情况（见表2）

由表2可知，三种原盐使用方案都能满足生产指标要求，但是第一种方案使用成本最低。若单用精制盐，因精制盐颗粒较细，在化盐池内靠近出口的部位未来得及溶解即随水流被泵抽吸至管道内，长时间积累在管道转弯处和设备接口处易发生结盐现象，堵塞流体通道。若单独使用青盐虽然辅料消耗少，但原盐本身价格高，单用漠河盐、查汉池盐、盐桥钾镁盐虽然节约了原盐费用，但辅料消耗量大或指标不合格，对一次盐水系统设备有损耗，长期使用对成本控制不利。所以必须使用多种盐合理搭配才能在满足生产指标的前提下进一步降低生产成本。