燒堿廠含氯酸鹽淡鹽水送至氯酸鈉廠使用可行性分析

任 杰，郭國(guó)慶（中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善盟 750336）

燒堿廠含氯酸鹽淡鹽水送至氯酸鈉廠使用可行性分析

任 杰，郭國(guó)慶
（中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善盟 750336）

闡述了離子膜電解氯酸鹽產(chǎn)生的原因及危害，介紹了氯酸鹽去除的方法，提出了解決鹽水中氯酸鹽可行性新方案，對(duì)含氯酸鹽淡鹽水綜合利用進(jìn)行了可行性分析。

離子膜電解；氯酸鹽；硫酸根；淡鹽水輸送工藝條件

中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司36萬(wàn)t/a燒堿與內(nèi)蒙古蘭太實(shí)業(yè)10萬(wàn)t/a氯酸鈉共同位于內(nèi)蒙古阿拉善經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)工業(yè)園區(qū)中，且2個(gè)廠區(qū)距離不足3 km，為燒堿廠含氯酸鹽淡鹽水輸送至氯酸鈉廠使用提供了先天的便利條件。

1 鹽水中氯酸鹽產(chǎn)生過(guò)程、存在的危害及去除方法

1.1 氯酸鹽的形成

離子膜電解過(guò)程中在電槽陽(yáng)極室內(nèi)會(huì)發(fā)生如下副反應(yīng)：

離子膜電解槽在電解過(guò)程產(chǎn)生氯酸鹽是一個(gè)不可避免的現(xiàn)象，隨著離子膜性能逐漸惡化，陰極側(cè)OH-反遷到陽(yáng)極逐漸增加，產(chǎn)生的氯酸鹽也逐漸增加。氯酸鹽的產(chǎn)生消耗了電解產(chǎn)物氯氣和燒堿，增加了電能消耗，降低了產(chǎn)品的純度和質(zhì)量。

1.2 鹽水中氯酸鹽存在的危害

氯酸鹽具有強(qiáng)氧化性，對(duì)電解槽本身及燒堿蒸發(fā)工序的設(shè)備具有腐蝕性。鹽水中氯酸鹽含量偏高時(shí)，一部分氯酸鹽將透過(guò)離子膜進(jìn)入陰極室，造成堿中氯酸鹽含量高，堿中氯酸鹽將會(huì)在堿蒸發(fā)濃縮時(shí)，腐蝕蒸發(fā)工序設(shè)備與管道，特別對(duì)固堿設(shè)備腐蝕性更大。鹽水中氯酸鹽含量過(guò)高時(shí)對(duì)膜法脫硝裝置的納濾膜會(huì)造成不可修復(fù)的損害。由此可見，氯酸鹽對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)諸多危害，在氯堿行業(yè)中，許多企業(yè)鹽水中中氯酸鹽的含量長(zhǎng)期居高不下，既影響了生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)效益，又制約了生產(chǎn)能力的進(jìn)一步提高和擴(kuò)大。

1.3 去除鹽水中氯酸鹽的方法

離子膜電解鹽水系統(tǒng)屬于閉路循環(huán)，隨著氯酸鹽在鹽水中的不斷積累，為了控制鹽水中的氯酸鹽，氯堿行業(yè)的普遍做法是分流部分淡鹽水進(jìn)入到氯酸鹽分解槽采用加31%鹽酸、加蒸汽對(duì)鹽水中的氯酸鹽進(jìn)行分解，分解后的淡鹽水加30%液堿進(jìn)行中和反應(yīng)后送至一次鹽水進(jìn)行化鹽使用。氯酸鹽分解化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

在距離入海口較近的企業(yè)，可以通過(guò)排放部分淡鹽水，控制鹽水中氯酸鹽含量，但是這樣的做法在日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下也是不可取的，同時(shí)也增加了原鹽消耗。

2 目前離子膜電解槽運(yùn)行現(xiàn)狀及鹽水中氯酸鹽含量

燒堿廠36萬(wàn)t/a燒堿分兩期進(jìn)行建設(shè)，一期于2007年11月投產(chǎn)，電解槽在2012年更換離子膜；二期于2010年4月投產(chǎn)至今未更換離子膜。目前，一、二期電解槽離子膜使用壽命都達(dá)到4年以上，離子膜處于使用壽命后期，電流效率均小于93%以下。隨著電解槽電流效率的下降，副反應(yīng)產(chǎn)生的氯酸鹽不斷增加，燒堿廠一、二期氯酸鹽分解槽都投入使用，但是鹽水中氯酸鹽含量仍然居高不下，精鹽水中氯酸鹽含量在15g/L左右（控制指標(biāo)≤5 g/L），淡鹽水中氯酸鹽含量在20 g/L左右且沒有下降的趨勢(shì)。為此，燒堿廠正在考慮是否新增1臺(tái)氯酸鹽分解槽將鹽水中氯酸鹽含量控制在指標(biāo)范圍內(nèi)，但是這樣的做法會(huì)進(jìn)一步增加物料消耗。

3 輸送淡鹽水可行性分析過(guò)程

3.1 輸送淡鹽水的經(jīng)濟(jì)性

燒堿廠離子膜電解后淡鹽水分流部分送至氯酸鈉廠使用，通過(guò)調(diào)節(jié)淡鹽水流量大小，將鹽水中氯酸鹽含量控制在指標(biāo)范圍內(nèi)，停止使用氯酸鹽分解槽，減少蒸汽、鹽酸、液堿等物料的消耗。而且含氯酸鹽淡鹽水送至氯酸鈉廠可以得到高效利用，同時(shí)降低氯酸鈉廠鹽水精制過(guò)程物料的消耗。

3.2 輸送淡鹽水流量的控制

氯酸鹽生產(chǎn)的速率是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，隨著離子膜性能的惡化，氯酸鹽生產(chǎn)的速率也逐漸加快，通過(guò)目前燒堿廠氯酸鹽分解槽運(yùn)行狀況進(jìn)行計(jì)算，分流出去10～20 m3/h淡鹽水就可以控制鹽水中氯酸鹽的含量。

3.3 燒堿廠淡鹽水是否滿足氯酸鈉廠需求論證

（1）對(duì)比鹽指標(biāo)的要求

氯酸鈉廠化鹽補(bǔ)充水量按照10萬(wàn)t/a，生產(chǎn)時(shí)間8 000 h/a計(jì)算，精鹽水流量需要25 m3/h，則需要補(bǔ)充水量約為22 m3/h，完全高于燒堿廠輸送淡鹽水中所帶入的水量。氯酸鈉廠對(duì)化鹽水指標(biāo)要求見表1。

表1 氯酸鈉廠對(duì)化鹽水指標(biāo)要求

通過(guò)表1可以看出，氯酸鈉廠化鹽水對(duì)硫酸根含量具有較嚴(yán)格的要求，燒堿廠淡鹽水含硫酸根必須足夠低才能夠輸送到氯酸鈉廠使用。

（2）不同部位淡鹽水指標(biāo)（見表2）

表2 燒堿廠不同部位淡鹽水主要參數(shù)表

通過(guò)以上對(duì)比分析，燒堿廠膜法除硝納濾膜脫硝后淡鹽水指標(biāo)（低硫酸根鹽水）完全可以滿足氯酸鈉廠化鹽水指標(biāo)要求。

3.4 淡鹽水送氯酸鈉廠工藝改進(jìn)

膜法除硝裝置新增1個(gè)脫硝鹽水儲(chǔ)罐，直接將納濾膜脫硝后的鹽水，通過(guò)安裝輸送泵、調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)及管道輸送至氯酸鈉廠，實(shí)現(xiàn)燒堿廠和氯酸鈉廠利益共享，改造前后工藝流程簡(jiǎn)圖分別見圖1、圖2。

圖1 鹽水系統(tǒng)原有工藝流程簡(jiǎn)圖

3.5 輸送淡鹽水費(fèi)用核算依據(jù)

燒堿廠的淡鹽水是粗鹽水過(guò)濾、精制后供離子膜電解使用后的鹽水，各種雜質(zhì)含量都非常低。所以輸送費(fèi)用必須依據(jù)實(shí)際淡鹽水濃度、流量折算成原鹽用量、工業(yè)水用量的費(fèi)用，以及在鹽水精制過(guò)程除去硫酸根氯化鋇法，除去鎂離子氫氧化鈉法，除去鈣離子碳酸鈉法的使用費(fèi)用，雙方安裝流量計(jì)，燒堿廠向氯酸鈉廠收取淡鹽水費(fèi)用。

圖2 鹽水系統(tǒng)改造后工藝流程簡(jiǎn)圖

4 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

4.1 燒堿廠實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益

每臺(tái)氯酸鹽分解槽的物料消耗：31%高純鹽酸消耗量：1.4 m3/h×1.16=1.624（t/h）；按照50%的鹽酸參與反應(yīng)，需要折百30%燒堿進(jìn)行中和反應(yīng)：1.624× 0.5×0.31×40÷36.5=0.276（t/h）；蒸汽消耗量：通過(guò)熱量衡算氯酸鹽分解槽，需要蒸汽用量約為0.267 t/h；31%高純鹽酸成本約330元/t，折百30%燒堿成本為800元/t，蒸汽成本約110元/t進(jìn)行計(jì)算，投用2臺(tái)氯酸鹽分解槽，每天產(chǎn)生的總費(fèi)用為：2×24×（1.624× 330+0.276×800+0.267×110）=3.77（萬(wàn)元/d）。

4.2 氯酸鈉廠實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益

燒堿廠送氯酸鈉廠按照淡鹽水流量15 m3/h，鹽水中氯酸鈉含量15 g/L進(jìn)行計(jì)算，氯酸鈉廠每天可以多產(chǎn)生氯酸鈉為：15×15×24=5.4（t），生產(chǎn)氯酸鈉生產(chǎn)成本按照2 000元/t計(jì)算，每天可以多增加收入為：5.4×2 000=1.08（萬(wàn)元/d）。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上論證，燒堿廠含氯酸鹽淡鹽水送至氯酸鈉廠是完全可行的，將燒堿廠的“弊”轉(zhuǎn)化為氯酸鈉廠的“利”，不僅降低燒堿廠物料消耗，而且提高了氯酸鈉廠的產(chǎn)量，同時(shí)也降低了氯酸鈉廠的物料消耗和電耗。在目前化工市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)前提下，通過(guò)創(chuàng)新思維與創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)一步降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的意義。

Feasibility analysis on the application of the brine containing sodium chlorite to sodium chlorate plant

REN Jie，GUO Guo-qing
（China National Salt Industry Corporation Jilantai Salt Chemical Group Co.,Ltd.,Alxa 750336，China）

This article expounds the cause and harm of ionic membrane electrolysis chlorate，and the removal methods of chlorate，put forward a new scheme of solving feasibility of chlorate in brine，and analysed the feasibility of comprehensive utilization of brackish water.

ionic membrane electrolysis；chlorate；sulfate radical；brackish water conveying process conditions

TQ124.4+4

B

1009－1785(2017)01-0033-03

2016-05-05