淡盐水脱氯系统的降耗措施

赵玉华，王 琦，颜丙玲

（山东海化氯碱树脂有限公司，山东 潍坊262737）

山东海化氯碱树脂有限公司（以下简称“海化氯碱”）采用离子膜法制碱工艺，装置分两期建设，设计生产能力分别为10万t/a和15万t/a。近年来，随着对生产工艺不断进行优化，海化氯碱降本增效工作持续推进，本文主要介绍淡盐水在脱氯过程中降低自用碱消耗的具体措施。

1 淡盐水脱氯工艺流程

从电解槽产出的淡盐水中富含游离氯，需进行脱氯后返回化盐工序继续循环使用，如脱氯不彻底，不但会对设备和管道造成腐蚀，还会阻碍粗盐水中沉淀物的形成，对生产系统的危害极大。海化氯碱采用真空脱氯和化学脱氯相结合的方法去除游离氯。从电解槽出来的淡盐水首先加入盐酸调整到一定pH值后进入脱氯塔顶部，脱氯塔在真空状态下工作，真空度由脱氯真空泵和回流调节阀来控制。氯气中的水蒸气在脱氯冷凝器中被冷凝，冷凝液通过U型液封进入阳极液放净槽。未冷凝的氯气被脱氯真空泵抽出，经气液分离后送入氯气总管或废氯气吸收管线。脱氯后的淡盐水加入一定量的氢氧化钠溶液调节pH值，再加入亚硫酸钠进行化学脱氯处理后返回一次盐水工序。工艺流程示意图见图1。

2 实施前状况

图1 淡盐水脱氯工艺流程示意图

脱氯过程中，需依次加入盐酸、烧碱和亚硫酸钠，其中烧碱所占成本最高。该公司2019年全年脱氯自用碱消耗量5 217.6 t（见表1），烧碱价格按1 500元/t计（折100%），全年费用为782.64万元。经与其他氯碱企业对标，海化氯碱脱氯自用碱消耗高于同行业平均值3.7 kg/t，如果控制水平达到平均值，年节约生产成本可达155.4万元，降耗产生的经济效益将十分显著。因此，在2019年12月，海化氯碱成立工艺攻关小组，详细排查自用碱消耗高的原因，通过制定切实有效的措施，对工艺指标进行优化。

表1 实施前脱氯自用碱消耗情况

3 自用碱消耗高的原因分析

3.1 电解槽出口的淡盐水酸度影响

通过对电解槽的运行经济指标进行分析，部分指标已偏离控制值，虽然氯气纯度在合格范围内，但出槽淡盐水pH值明显偏高（见表2）。

表2 一期、二期电解槽分析化验单

电解槽在运行过程中，阴极侧的OH-反渗透过离子膜，与阳极侧的氯气产生下列反应。

离子膜使用周期越长，电流效率就越低，反渗的OH-就越多，生成的ClO-也就越多。因此，为了降低阳极液中的OH-含量，采取向阳极（电解槽入口）添加盐酸的方法去除，反应如下。

由表2可以看出，因电解槽入口的盐酸加入量偏低，出槽淡盐水酸度、pH值均未达到要求。

因此可以得出结论：电解槽入口盐酸加入量不足，导致氯气中的含氧量升高，出槽淡盐水中的ClO-含量升高，间接导致脱氯系统的负荷加大，造成自用碱消耗高。

3.2 脱氯前淡盐水pH值影响

通过对脱氯淡盐水进行分析，发现脱氯前pH值不合格，显然，加酸量过多导致淡盐水脱氯前pH值较低（见表3）。

表3 脱氯淡盐水分析化验单

淡盐水中的游离氯分两种形态，一种是溶解氯，一种以ClO-的方式存在。脱氯的原理是破坏气液平衡关系，使反应朝生成Cl2的方向进行。脱氯前加入盐酸，使淡盐水不断产生气泡，通过增加液体表面的真空度，使含氯淡盐水处于沸腾状态，利用水蒸气带走氯气。

真空脱氯后盐水中的微量游离氯，通过加入一定量的NaOH使其变成次氯酸钠，然后加入亚硫酸钠反应除去。反应如下。

如果脱氯前加入的盐酸过量，会和脱氯后加入的烧碱产生中和反应。

因此可以得出结论：脱氯前pH值控制不严，加酸量过多，导致烧碱和盐酸直接反应，造成脱氯自用碱消耗增多。

4 措施实施

4.1 提高电解槽入口精盐水盐酸加入量

通过逐步提高电解槽入口精盐水的盐酸加入量，减少电解槽阳极副反应OH-的含量，减少ClO-的生成，进而提高氯气纯度，降低氯气含氧量（见图2）。

图2 2019年实施后出槽淡盐水酸度变化曲线

如果盐酸加入过量，离子膜内部会产生水泡进而导致离子膜性能下降，造成槽电压急剧上升。因而在调整盐酸的加入量的同时必须谨慎小心，采取每天少量增加、每班进行分析的措施，密切配合淡盐水酸度的分析，严格控制酸度≤0.15 N，避免对离子膜产生损害。

4.2 减少脱氯前盐酸加入量

脱氯前盐酸的加入量越高，脱氯后淡盐水中次氯酸钠含量就越低，亚硫酸钠消耗也越低，烧碱消耗反而越高，反之亦然。盐酸的加入量与自用碱的消耗呈同向变化关系。

通过减少脱氯前盐酸加入量，使淡盐水中的次氯酸钠含量升高，脱氯后增加亚硫酸钠加入量与次氯酸钠进行还原反应。由于盐酸加入量的减少，脱氯后加入的烧碱与盐酸之间的相互消耗减少，从而降低了自用碱消耗。

减少盐酸加入量后，脱氯前pH值保持在1.30～1.40，自用碱消耗降低明显。分析结果证明脱氯后淡盐水中的游离氯始终为零，达到了实施目标（见表4）。

表4 脱氯淡盐水分析化验单

5 实施后效果分析

经过将近1个月的努力，主管部门与车间通力协作，成功将脱氯自用碱降至同行业平均值以下，自用碱消耗与实施前相比，有了明显降低，虽然亚硫酸钠消耗有所增加，但取得的效益仍然十分显著。

为确保实施效果有效持续，海化氯碱不断对考核制度进行完善，增加了脱氯自用碱单耗的考核，根据生产负荷变化，及时调整电解槽入口加酸量，同时建立电解槽定期加样分析制度，定期逐台分析电解槽的运行指标，发现指标偏离及时进行调整。

6 结语

通过上述措施，海化氯碱脱氯自用碱消耗明显降低，在降低生产成本的同时，电解槽的经济运行指标得到了优化，工艺控制水平有效提升。