降低鹽水中硫酸根濃度的技術(shù)改造

李新民，王小敏

（中國(guó)平煤神馬集團(tuán)開封東大化工有限公司，河南 開封 475003）

開封東大化工公司原有18萬(wàn)t/a燒堿生產(chǎn)裝置。為提高進(jìn)槽鹽水質(zhì)量，減少硫酸根對(duì)離子膜的污染，對(duì)鹽水中硫酸根濃度升高的原因進(jìn)行了分析并實(shí)施了改造措施。

1 鹽水中硫酸根濃度升高的主要原因

為節(jié)約能源，清潔生產(chǎn)，離子膜燒堿生產(chǎn)采用閉路循環(huán)，即由化鹽工段提供一次精制鹽水，經(jīng)樹脂塔螯合樹脂二次精制合格的鹽水進(jìn)入電解槽進(jìn)行電解，出槽淡鹽水經(jīng)脫除游離氯后返回化鹽工段重新利用。因原鹽中含有硫酸根，化鹽工段每生產(chǎn)1 m3鹽水會(huì)由原鹽帶入約3 kg硫酸根，且老電解返回淡鹽水脫氯加亞硫酸鈉后生成硫酸根，由返回淡鹽水帶入的硫酸根約0.22 kg/m3。8月4日隔膜系統(tǒng)停車后，原本由隔膜燒堿帶出系統(tǒng)的硫酸鹽，迅速在系統(tǒng)內(nèi)聚集，因老化鹽工段沒有除硫酸根裝置，一次鹽水中的硫酸根開始逐漸升高，8月5日至9月20日，返回鹽水中硫酸根含量為2.4 g/L，已達(dá)11.05 g/L；精制鹽水中硫酸根含量2.16 g/L升至10.45 g/L。

2 降低硫酸根含量的方法及效果

（1）采用優(yōu)質(zhì)原鹽。受采購(gòu)成本制約，采用優(yōu)質(zhì)原鹽不易實(shí)現(xiàn)。

（2）降低真空脫氯后淡鹽水游離氯含量，即向電解槽系統(tǒng)加酸，減少返回淡鹽水中游離氯含量，降低亞硫酸鈉的投加量，以降低硫酸根的含量。

（3）膜法脫硝，需投資630萬(wàn)元上新裝置，且周期太長(zhǎng)，無(wú)法解決目前生產(chǎn)面臨的難題。

（4）鹽水中加入氯化鋇溶液，利用鋇離子與硫酸根離子反應(yīng)，生成硫酸鋇沉淀除去硫酸根。

經(jīng)過(guò)論證，第四種方法比較可行。返回淡鹽水管道及加氯化鋇裝置改造完成后，9月中下旬，東道爾排出大部分飽和鹽水，9月20日，開始接收老電解工段返回淡鹽水，投加氯化鋇溶液。

隨著工藝改變，運(yùn)行中出現(xiàn)了新的問(wèn)題，由于鹽水的pH值為10～11，東道爾加入氯化鋇后在堿性條件下，氫氧根會(huì)與鋇離子發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鋇，其與硫酸鋇相比更難于沉降，所以，不但除硫酸根效果不理想，且?guī)胂到y(tǒng)的鋇離子會(huì)增加，9月30日，返回鹽水中硫酸根含量達(dá)12.02 g/L，精鹽水中硫酸根量達(dá)10.33 g/L。

3 實(shí)施新方案及其效果

經(jīng)分析論證，決定分流部分返回淡鹽水到中和工段，利用該工段原有供隔膜燒堿使用的鹽水加酸調(diào)節(jié)pH值的折流槽、地池和地池泵等，將pH值控制在7.0～8.0的合格淡鹽水送往東道爾澄清桶，再加入氯化鋇溶液除硫酸根。9月30日完成管道安裝，10月1日正式投入使用，改造后，除硫酸根效果很明顯，數(shù)據(jù)見表1、趨勢(shì)圖見圖1。

表1 鹽水中硫酸根脫除效果數(shù)據(jù)

圖1 鹽水中硫酸根含量趨勢(shì)圖

4 出現(xiàn)的新問(wèn)題及解決辦法

4.1 新問(wèn)題

（1）因沒有在線檢測(cè)，pH值不易穩(wěn)定控制，若pH值太低會(huì)造成設(shè)備腐蝕，太高影響除硫酸根效果。

（2）工藝改造后，僅用西道爾為5萬(wàn)t/a電解供應(yīng)鹽水，生產(chǎn)能力不足，一次精制鹽水鈣鎂含量經(jīng)常超標(biāo)，造成老電解工段A/B 2個(gè)碳素管過(guò)濾器頻繁反洗，運(yùn)行周期由原來(lái)的48 h，降低到12 h，再降低到4 h，不但造成樹脂塔運(yùn)行周期縮短，4臺(tái)電解槽槽電壓持續(xù)升高，各項(xiàng)物料消耗升高，且因頻繁的反洗造成過(guò)濾鹽水的大量使用，使能力不足的老化鹽系統(tǒng)更加難以維持，開始惡性循環(huán)。

4.2 解決辦法

（1）在中和加酸調(diào)節(jié)pH值后的折流槽出口，安裝pH值在線檢測(cè)計(jì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)節(jié)，確保鹽水pH值穩(wěn)定。

（2）降低老化鹽工段鹽水生產(chǎn)量，不足的鹽水暫時(shí)由新化鹽工段補(bǔ)充供應(yīng)，確保一次鹽水質(zhì)量合格，生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。

5 經(jīng)濟(jì)效益估算及遺留問(wèn)題

5.1 經(jīng)濟(jì)效益估算

（1）精鹽水中硫酸根已從10月初的10.3 g/L降低至6.3 g/L，并保持穩(wěn)定運(yùn)行八十多天。具體運(yùn)行指標(biāo)見趨勢(shì)圖2。

圖2 鹽水中硫酸根含量趨勢(shì)圖

（2）老電解工段碳素管過(guò)濾器運(yùn)行周期已延長(zhǎng)至72 h反洗1次，每減少一次反洗，可以節(jié)約純水。

（3）A槽電壓趨勢(shì)已趨于穩(wěn)定狀態(tài)，見圖3。

圖3 A槽標(biāo)準(zhǔn)電壓趨勢(shì)

（4）改造所用設(shè)備均為舊設(shè)備及管道再利用，節(jié)約500 m3澄清桶1臺(tái)、氯化鋇溶液配制槽1臺(tái)、氯化鋇溶液高位槽1臺(tái)、鹽酸高位槽1臺(tái)、折流槽1臺(tái)及離心泵2臺(tái)，合計(jì)節(jié)約費(fèi)用約77萬(wàn)元。

5.2 遺留問(wèn)題

（1）因電流不穩(wěn)定，造成進(jìn)/出槽鹽水流量不穩(wěn)定，直接造成脫氯系統(tǒng)生產(chǎn)難以控制。返回淡鹽水pH值極不穩(wěn)定，使脫氯后鹽水中含游離氯，腐蝕碳鋼管道和設(shè)備，影響設(shè)備的使用壽命；返回淡鹽水pH值不穩(wěn)定，造成化鹽工段pH值難以調(diào)節(jié)，直接影響除硫酸根效果，需解決電流穩(wěn)定問(wèn)題。

（2）老化鹽工段多為碳鋼管道和設(shè)備，精鹽水中鐵離子含量較高，也是影響老電解槽電壓升高的另一個(gè)因素。