稀硫酸除氯技術(shù)研究

劉彩紅

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司隸屬于唐山三友集團(tuán)，2005年投產(chǎn)運(yùn)行，公司主要產(chǎn)品有32%液堿、50%液堿、鹽酸以及多種型號(hào)聚氯乙烯，副產(chǎn)品包括鹽酸、液氯、次氯酸鈉以及二氯乙烷等。

1 工藝簡(jiǎn)介

原鹽作為燒堿生產(chǎn)的主要原料，首先進(jìn)行化鹽處理，通過物理與化學(xué)方法相結(jié)合的方式除去其中包含的各種雜質(zhì)。合格的精鹽水輸送至電解工序，經(jīng)蒸汽預(yù)熱后通過樹脂塔進(jìn)行二次精制，合格的二次鹽水進(jìn)入電解槽。電解產(chǎn)生的燒堿一部分進(jìn)行外售，一部分送至蒸發(fā)工序，由蒸汽加熱提濃至50%，合格的高濃度燒堿予以外售。電解產(chǎn)生的氯氣經(jīng)管道輸送至氯氫處理工序，使用98%的濃硫酸進(jìn)行干燥，吸水后的硫酸變?yōu)?0%左右的工業(yè)稀硫酸，這部分稀硫酸中含有一定量的游離氯，外售過程中會(huì)有部分游離氯解析出來，影響周邊環(huán)境。

實(shí)際工況下，在濃硫酸吸水的同時(shí)，部分氯氣溶解在稀硫酸中。通過多次試驗(yàn)分析，稀硫酸中含氯量為0.10%～0.12%，含量穩(wěn)定。為進(jìn)一步除去稀硫酸中的游離氯組分，使其滿足周邊子公司低濃度硫酸用戶的指標(biāo)耗用要求，進(jìn)行如下試驗(yàn)。

2 有效氯檢測(cè)

由現(xiàn)場(chǎng)稀硫酸泵出口取稀酸樣品1000 mL，同時(shí)吸取2份3 mL稀硫酸置于錐形瓶中，稱重為5.0236 g。向其中加入指示劑碘化鉀2 mL，使用0.09988 mol/L的硫代硫酸鈉溶液滴定至無色，耗用硫代硫酸鈉1.63 mL。則稀硫酸中含氯量為：

式中：c-硫代硫酸鈉濃度，0.09988 mol/L；v-滴定用硫代硫酸鈉的量，mL；m-稀硫酸的質(zhì)量，g；35.45-氯的摩爾質(zhì)量，g/mol。

3 初步實(shí)驗(yàn)

利用亞硫酸鈉與氯氣的氧化還原反應(yīng)除去稀硫酸中有效氯組分，反應(yīng)方程式為Cl2+Na2SO3+H2O=Na2SO4+2HCl

具體試驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)進(jìn)行舉例說明。

首先配制亞硫酸鈉溶液：97%的亞硫酸鈉固體粉末稱取50 g，溶解于500 g水中，配制為8.8%的亞硫酸鈉溶液，其密度為1.085 g/mL。

稱量一定量的稀硫酸溶液，檢測(cè)溫度18℃，在通風(fēng)廚內(nèi)向酸液中通氮?dú)馊舾煞昼?。首先在錐形瓶?jī)?nèi)放入適量純水，將稱量好的稀硫酸倒入錐形瓶?jī)?nèi)，檢測(cè)溫度35℃。加入指示劑碘化鉀2 mL，搖勻后向其中滴加8.8%濃度的亞硫酸鈉溶液，至稀硫酸顯示無色，說明有效氯已除凈，檢測(cè)溫度33℃。

除氯過程中亞硫酸鈉消耗理論值為：

式中：M-稀硫酸質(zhì)量，g；w%-有效氯含量，%；126-亞硫酸鈉的摩爾質(zhì)量，g。

經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，匯總相關(guān)數(shù)據(jù)，將稀硫酸中游離氯完全去除的亞硫酸鈉加入量為理論值的1.1倍。

4 現(xiàn)場(chǎng)小試

向現(xiàn)有稀硫酸罐內(nèi)通入氮?dú)?，最大限度地置換出游離態(tài)的氯氣，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，通入氮?dú)夂蟮南×蛩嶂杏坞x氯含量可由0.1%降至0.008%以下。

在氯氫處理工序現(xiàn)場(chǎng)制作反應(yīng)槽，反應(yīng)槽底部設(shè)置分配器，便于反應(yīng)過程中通入氮?dú)獯鏀嚢?。由稀酸泵出口配管至反?yīng)槽內(nèi)，試驗(yàn)后廢酸經(jīng)泵輸送至稀酸車外售處理，流程圖見圖1。

圖1 稀硫酸除氯小試流程簡(jiǎn)圖

4.1 稀硫酸加入亞硫酸鈉粉末

聯(lián)系質(zhì)監(jiān)部自稀硫酸罐取樣，分析有效氯含量。通過管道向反應(yīng)槽內(nèi)注入一定量的稀硫酸溶液，按照實(shí)驗(yàn)室比例加入固態(tài)亞硫酸鈉，同時(shí)通入氮?dú)膺M(jìn)行攪拌。反應(yīng)10 min后，取樣分析稀硫酸中有效氯含量，若分析結(jié)果仍有游離氯，則繼續(xù)添加亞硫酸鈉。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：經(jīng)過反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，游離氯含量降低，但無法完全去除，分析為亞硫酸鈉粉末反應(yīng)不完全。

4.2 亞硫酸鈉溶液加入稀硫酸

聯(lián)系質(zhì)監(jiān)部自稀酸罐取樣，分析有效氯含量。提前在反應(yīng)槽內(nèi)加入一定量的亞硫酸鈉溶液，通過管道向反應(yīng)罐內(nèi)注入低于實(shí)驗(yàn)比例的稀硫酸溶液，同時(shí)通入氮?dú)膺M(jìn)行攪拌。反應(yīng)10 min后，取樣分析稀硫酸中有效氯含量。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：經(jīng)過反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，游離氯無法完全去除，分析原因?yàn)閬喠蛩徕c溶液量小，位于罐底，吹氮?dú)鈺r(shí)無法攪拌均勻，反應(yīng)不完全。

4.3 稀硫酸加入亞硫酸鈉溶液

聯(lián)系質(zhì)監(jiān)部自稀硫酸罐取樣，分析有效氯含量。通過管道向反應(yīng)槽內(nèi)加入一定量的稀硫酸溶液，按照實(shí)驗(yàn)室比例緩慢加入濃度約為4%的亞硫酸鈉溶液，同時(shí)通入氮?dú)膺M(jìn)行攪拌。反應(yīng)10 min后，取樣分析稀硫酸中有效氯含量，若分析結(jié)果仍有游離氯，則添加亞硫酸鈉溶液。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，加入亞硫酸鈉溶液量為理論加入量的1.5倍時(shí)，游離氯可完全去除。

5 小結(jié)

98%濃硫酸按照上述實(shí)驗(yàn)過程，處理1 t稀硫酸的成本價(jià)為50元，有效氯完全去除后的稀硫酸可通過管道輸送至周邊企業(yè)使用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變廢為寶，提高副產(chǎn)品創(chuàng)效額。

收稿日期：2018-03-23

金昌推進(jìn)各大項(xiàng)目完善延伸化工產(chǎn)業(yè)鏈

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