優(yōu)化原鹽使用，降低燒堿生產(chǎn)成本

王樹成，王真松

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏石嘴山 753202）

原鹽是生產(chǎn)燒堿最主要的化工原料，隨著中國氯堿工業(yè)的迅猛發(fā)展拉動了原鹽產(chǎn)銷的快速增長，燒堿原鹽消費約占原鹽總消費的48%，原鹽產(chǎn)品結構也得到了大幅調(diào)整，井礦鹽、湖鹽比例上升，海鹽比例下降。在燒堿生產(chǎn)中，原鹽使用費用約占燒堿生產(chǎn)成本的20%。在氯堿產(chǎn)能嚴重過剩、行業(yè)競爭越來越激烈的今天，降低生產(chǎn)成本是氯堿企業(yè)持續(xù)發(fā)展的重點工作之一，其中改善用鹽的多樣性、合理按一定比例使用原鹽也是降低燒堿生產(chǎn)成本的主要方法之一。

1 原鹽的性質及組成

原鹽化學名稱氯化鈉，化學分子式為NaCl，分子量為58.5，純的氯化鈉很少潮解，普通工業(yè)鹽除含NaCl外，還含有 CaCl2、MgCl2等雜質，這些雜質吸收空氣中的水分使原鹽潮解結塊，給運輸、貯存和使用帶來一定困難。根據(jù)鹽礦資源的不同，鹽可分為海鹽、湖鹽、巖鹽和井鹽。原鹽的成分主要是氯化鈉、鈣（Ca2+）、鎂（Mg2+）、硫酸根、水溶性雜質、水不溶物性雜質和水分。用于氯堿生產(chǎn)的原鹽含 NaCl約 94%，鈣（Ca2+）、鎂（Mg2+）含量各約0.1%～0.3%。

2 原鹽質量對離子膜燒堿生產(chǎn)的影響

鹽水是離子膜電解生產(chǎn)燒堿產(chǎn)品的血液，原鹽質量直接影響鹽水精制劑的消耗以及離子膜電解槽的性能等。鹽水中鈣（Ca2+）、鎂（Mg2+）、硫酸根等含量高要增加精制劑氫氧化鈉 （NaOH）、純堿（Na2CO3）的用量從而增加費用影響成本；鹽水中雜質含量特別是Mg2+/Ca2+比值，直接影響化鹽、澄清、洗泥設備的效率，如Mg2+/Ca2+比值大于2時一般澄清設備很難滿足工藝要求。

3 離子膜燒堿生產(chǎn)對精鹽水主要指標的要求

精鹽水控制指標：NaCl：（310±5） g/L，鈣（Ca2+）%+鎂 （Mg2+）%≤20×10-9，F(xiàn)e≤1×10-6，Ba≤0.1×10-6，SiO2≤5×10-6，Al≤0.1×10-6。

4 離子膜燒堿生產(chǎn)的原理

氯化鈉水溶液電解原理：在電解食鹽水溶液所使用的陽離子交換膜的膜體中有活性基團，它是由帶負電荷的固定離子SO-3、COO-，同一個帶正電荷的Na+形成靜電鍵，由于活性基團具有親水性能，而使膜在溶液中溶脹，膜體結構變松，從而造成許多微細彎曲的通道，使其活性基團中的對離子Na+可以與水溶液中的同等電荷的Na+進行交換，與此同時膜中的活性基團中的固定離子具有排斥Cl-和OH-的能力，從而獲得高純度的氫氧化鈉溶液、氫氣和氯氣。

電解槽中氯化鈉溶液發(fā)生的電解反應式如下。陽極反應：

陰極反應：

5 原料鹽的構成

寧夏英力特化工股份有限公司原料鹽供應廠家有查漢池鹽、漠河鹽、鹽橋鉀鎂鹽、青鹽和新引進的精制鹽，各種原料鹽使用情況見表1（2018年3-6月平均值）。

原鹽中主要雜質離子含量對助劑消耗及設備能力都會造成一定影響。為滿足生產(chǎn)需求，該公司要求原鹽中鈣鎂含量（Mg2++Ca2+）≤0.4%，硫酸根含量≤0.4%。

（1）假設1 t原鹽中含Ca2+為0.1%，則按需要消耗的純堿（Na2CO3）為 X（t）

按供應純堿（Na2CO3）規(guī)格為：98%固體，價格2 000元/t計算，每噸原鹽含Ca2+為0.1%則需消耗純堿（Na2CO3），即 0.002 7÷0.98×2 000=5.52（元/t）。

（2）假設1 t原鹽中含 Mg2+為 0.1%，則按需要消耗的氫氧化鈉（NaOH）為 Y（t）。

按氫氧化鈉（NaOH）價格1 800元/t（折百堿價格）計算，每噸原鹽含Mg2+為0.1%則需消耗助劑氫氧化鈉（NaOH）0.0033t，即 0.0033×1800=5.94（元/t）。

6 三種原鹽搭配方案使用情況（見表2）

由表2可知，三種原鹽使用方案都能滿足生產(chǎn)指標要求，但是第一種方案使用成本最低。若單用精制鹽，因精制鹽顆粒較細，在化鹽池內(nèi)靠近出口的部位未來得及溶解即隨水流被泵抽吸至管道內(nèi)，長時間積累在管道轉彎處和設備接口處易發(fā)生結鹽現(xiàn)象，堵塞流體通道。若單獨使用青鹽雖然輔料消耗少，但原鹽本身價格高，單用漠河鹽、查漢池鹽、鹽橋鉀鎂鹽雖然節(jié)約了原鹽費用，但輔料消耗量大或指標不合格，對一次鹽水系統(tǒng)設備有損耗，長期使用對成本控制不利。所以必須使用多種鹽合理搭配才能在滿足生產(chǎn)指標的前提下進一步降低生產(chǎn)成本。

表1 各種原精鹽使用情況統(tǒng)計表

表2 三種原鹽搭配方案使用情況

7 多種鹽優(yōu)化搭配化制鹽水的情況

該公司2018年3月1-10日早班鹽水質量記錄見表3。

表3 2018年3月1-10日早班鹽水質量記錄

2018年3月22-31日早班鹽水質量記錄見表4。

表4 2018年3月22-31日早班鹽水質量記錄

三種原鹽搭配使用，鹽水濃度都在311～313 g/L，硫酸根）含量 3.5～4.3 g/L，鈣鎂（Ca2++Mg2+）含量＜0.5 g/L，鹽水預處理反應器清澈，粗鹽水、精鹽水質量指標均滿足生產(chǎn)需求。

8 多鹽種合理搭配帶來的經(jīng)濟效益

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，按10萬t/a ECU算：

采用第一種方式配制鹽水：單位ECU產(chǎn)品耗原鹽及輔料成本為461.74元/t，則每年ECU產(chǎn)品耗原鹽及輔料成本為461.74×10=4 617.4（萬元）；

采用第二種方式配制鹽水：單位ECU產(chǎn)品耗原鹽及輔料成本為466.96元/t，則每年ECU產(chǎn)品耗原鹽及輔料成本為466.96×10=4 669.6（萬元）；

采用第三種方式配制鹽水：單位ECU產(chǎn)品耗原鹽及輔料成本為472.29元/t，則每年ECU產(chǎn)品耗原鹽及輔料成本為472.29×10=4 722.9（萬元）；

若單一采用青鹽使用，則原鹽成本：10×1.5×315=4 725（萬元）（不含輔料成本）；

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出，第一種搭配使用方式比第二種方式每年可節(jié)約生產(chǎn)成本：4 669.6-4 617.4=52.2（萬元），第一種比第三種方式每年可節(jié)約生產(chǎn)成本 4 722.9-4 617.4=105.5（萬元）。

綜合以上搭配使用方式，該公司采用了方式一進行搭配使用，降低燒堿生產(chǎn)成本效益顯著。

9 結語

多鹽種配合化制鹽水的鹽種配比沒有最合理最固定的搭配方式，企業(yè)應根據(jù)自己所采購的鹽種、實際鹽水質量和設備具體情況來進行配方摸索和配比調(diào)整。多鹽種科學合理化配制鹽水對降低燒堿生產(chǎn)成本成效顯著，氯堿生產(chǎn)企業(yè)可根據(jù)原料鹽質量和生產(chǎn)實際，通過實踐找到適合的配鹽方式。