離子膜法燒堿鹽水脫硝方式的技術(shù)對比

余秋蘭

(云南云天化石化有限公司，云南昆明650228)

離子膜燒堿法具有節(jié)能、環(huán)保及產(chǎn)品濃度高等特點，但其工藝過程控制較為復雜，對自動化控制系統(tǒng)的安全性和可靠性要求很高，同時對鹽水質(zhì)量要求也很高。是存在于鹽水中的主要雜質(zhì)之一，主要來源途徑:①淡鹽水化學脫氯加入大量的還原劑Na2SO3反應生成的;②原料鹵水或原鹽中本身含有的，其中鹵水中含有可高達14 g/L。大量的存在于淡鹽水中，造成累積，對離子膜制堿有很大影響:在陽極放電釋出氧氣，降低陽極的電流效率和氯氣的純度;與其他物質(zhì)形成三聚鹽使得離子膜強度降低，膜的使用壽命縮短;偏離，影響鹽水中氯化鈉的濃度，當鹽水中過高時，還會導致鹽的結(jié)晶，造成管道或泵的葉輪的堵塞。但是含量過低，也不利于有效抑制其它離子對離子膜的侵入。一般要求質(zhì)量濃度控制在5 g/L以下，多余的的必須在進入電解槽之前加以去除(俗稱脫硝)。目前比較成熟的脫硝工藝有化學法和物理法兩種，化學脫硝法常用的有鈣法、鋇法;物理脫硝法主要有排放法、冷凍法、離子交換法、膜法。

1 化學脫硝方法

鈣法脫硝:向淡鹽水中加入CaCl2溶液，溶液中的Ca2+與鹽水中的反應生成CaSO4·2H2O并加以去除。由于CaSO4·2H2O溶度積較大，尤其在鹽水中的溶解度要增大3～4倍，因此該法去除的效果稍差，但基本可以滿足質(zhì)量濃度≤5 g/L的要求。

鋇法脫硝分為氯化鋇法和碳酸鋇法，主要利用BaCl2和BaCO3在溶液中的形成的Ba2+與鹽水中的反應生產(chǎn)難溶的BaSO4沉淀并加以去除。BaCl2除具有反應速率高、去除率高等特點，但其毒性大，嚴重危害操作人員的身體健康，且BaCl2的貯存條件非?？量?。除此之外，BaCl2若加入過量，鹽水中就會引入新的陽離子，增加二次鹽水的處理負荷，同時Ba2+與I－生成BaI2，降低離子膜的電流效率，影響膜的性能和使用壽命。碳酸鋇法首先將碳酸鋇配置成懸浮液，向淡鹽水加入該溶液，其中的Ba2+與淡鹽水中的反應生成BaSO4沉淀;CO2－3存在于淡鹽水中被送至化鹽工序，與粗鹽水中的Ca2+反應生成CaCO3沉淀。使用碳酸鋇脫硝可減少一次鹽水精制劑Na2CO3的使用，降低生產(chǎn)成本。但碳酸鋇本身屬于難溶物質(zhì)，容易形成沉淀，在進行反應中始終需要進行攪拌;而且碳酸鋇溶液在輸送過程中易造成管道、閥門及泵體結(jié)晶，影響精制劑的正常投加，造成鹽水偏高，影響生產(chǎn)的正常運行。

化學脫硝技術(shù)中，氯化鋇脫硝工藝成熟，脫硝效果好、具有很強的可操作性，絕大多數(shù)氯堿企業(yè)采用該法去除鹽水中的，隨著國家環(huán)保要求日益嚴格，因氯化鋇毒性較強，它將逐步被環(huán)保、先進的脫硝方法所取代。

2 物理脫硝方法

冷凍脫硝是利用Na2SO4與NaCl具有不同的溶解度，且它們的溶解度隨溫度的變化不同而進行分離出來的方法。冷凍脫硝已被成熟運用于鹽水脫硝生產(chǎn)中，其原理為:氯化鈉－硫酸鈉－水在不同溫度下的共飽和溶液體系中，氯化鈉的飽和濃度隨溫度的變化不大，而硫酸鈉的飽和濃度隨溫度的變化很大，氯化鈉－硫酸鈉－水3相平衡溫度是17.9℃，當溶液溫度低于17.9℃時，硫酸鈉的濃度隨溫度的下降而急劇地降低，當溫度低于8℃以后，硫酸鈉以芒硝晶體形式不斷析出。在此溫度范圍內(nèi)氯化鈉尚未飽和，從而完成從鹽水中分離芒硝的過程。冷凍脫硝的副產(chǎn)品Na2SO4·10H2O通過進一步加熱脫水，制得無水芒硝——元明粉，可作為化工原料銷售。

3 工藝技術(shù)比較

從技術(shù)、操作可控性、環(huán)保、運行成本和經(jīng)濟效益等方面對各種鹽水脫硝技術(shù)進行綜合比較，膜技術(shù)具有很大優(yōu)勢，開始在離子膜制堿行業(yè)中得到推廣運用，但膜法脫硝前期設備及土建投資較大。就目前的環(huán)保形勢而言，膜法脫硝取代氯化鋇脫硝將成為離子膜制堿鹽水脫硝的發(fā)展方向。

而膜法脫硝和冷凍脫硝相結(jié)合的脫硝工藝在目前行業(yè)中也得到大力推廣，其工藝為:自離子膜電解槽出來的淡鹽水通過膜系統(tǒng)進行分離后，分離后的水不含，直接用于化鹽，含氯化鈉和硫酸鈉的濃水通過冷凍系統(tǒng)，硫酸鈉過飽和析出，再經(jīng)離心機分離得到十水硫酸鈉，含少量硫酸根的鹽水用于化鹽。副產(chǎn)品硫酸鈉可作為化工原料銷售而獲取利潤，但冷凍脫硝必須提供冷量，這將會導致水電成本的消耗。

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