离子膜法烧碱淡盐水脱氯工艺的改进

离子膜法烧碱淡盐水脱氯工艺的改进 平煤集团开封东大化工有限公司(简称“平煤开封东大公司”)原有2万t/ a离子膜法烧碱装置,淡盐水脱氯采用空气吹除法,吹出的氯气纯度很低,不能进入氯气总管。低纯度的氯气只能用于生产次氯酸钠,其价格低,而且不易久存。2004年年底,公司新建2万t/ a离子膜法烧碱装置时,决定采用真空脱氯工艺,以期达到回收资源、提高物料利用率和经济效益的目的。 1 脱氯的目的 在离子膜法烧碱生产过程中,精制饱和盐水经电解后成为淡盐水。盐水在浓度降低的同时,被电解过程中产生的氯气所饱和,因此出槽的淡盐水中常含有一定量的游离氯,而且温度较高。在淡盐水进入重饱和工序之前,必须先经过脱氯工序除去其中的游离氯,以减少对设备管道的腐蚀,防止螯合树脂和碳素管过滤器中毒失效,节约重精制处理的费用,并回收纯度较高的氯气,提高资源利用率。 2 脱氯原理 在离子膜法烧碱生产工艺中,返回的淡盐水中存在下列化学平衡: Cl2 +H2O HClO +HCl; HClO H+ +ClO- 。 脱氯会破坏上述平衡关系,使反应向生成氯气的方向进行。氯气在水中的溶解度很小,根据Henry定律,氯气在水中的溶解度与溶液面的氯气分压成正比,要使氯气从溶液中析出,除增大淡盐水的酸度外,还要不停地降低液体表面的氯气分压。在一定的真空条件下,使较高温度的淡盐水处于沸腾状态,产生大量挟带液相中溶解氯的气泡,不断地向气相转移,从而达到驱除淡盐水中游离氯的目的,即为真空脱氯。但是该物理方法不能100%去除游离氯,还必须加入还原性物质Na2 SO3 ,它和ClO- 反应,将游离氯彻底除去。反应式为: 3 脱氯工艺流程 目前,淡盐水脱氯一般有2种工艺:空气吹除脱氯和真空脱氯两种工艺。 3. 1 空气吹除脱氯工艺流程 电解槽阳极室出来的淡盐水,经过加盐酸,调节pH值至0. 8,1. 5,通过淡盐水泵打入脱氯塔的顶部;同时,脱氯鼓风机将空气从塔底吹入,使空气和淡盐水逆流接触,淡盐水中的氯气被空气吹除,从塔顶出来后,用碱液吸收成次氯酸钠。淡盐水由脱氯塔泵经液面控制阀送至一次盐水工序,用于化盐;在脱氯塔泵的入口加入质量分数为30%的NaOH中和盐酸, 调整淡盐水的pH 值为10 ,11, 再加入Na2 SO3 进行化学脱氯,使送回一次盐水工段的淡盐水检测不出游离氯。 3. 2 改造后的真空脱氯工艺流程在真空脱氯之后,淡盐水中游离氯含量为 15,30 mg/L,如果直接用化学脱氯法处理剩余的游离氯,消耗Na2 SO3 的量 就多。为此,平煤开封东大公司在改造时充分利用原有的空气吹脱塔,让真空 脱氯后的淡盐水再经过空气吹脱塔,吹出剩余的游离氯,用碱液吸收,产生的 少量低浓度次氯酸钠送往公司成品次氯酸钠工段,继续氯化成商品级产品。 具体工艺如下:在进入真空脱氯塔前,向淡盐水中定量加入盐酸,将pH值调 节至0. 8,1. 5,然后进入已处于真空状态的脱氯塔内,脱出的高温湿氯气 经钛管冷却器冷却后,由水环式真空泵抽至气液分离器,分离出的氯气并入 电解氯气总管;产生的氯水作为密封液,经过氯水泵、冷却器后被吸入真空 泵。脱氯后的淡盐水经液封管进入淡盐水受槽,由淡盐水泵送出。同空气吹 除脱氯工艺一样,在泵进口处加入质量分数为30%的液碱,调节pH值为10, 11,之后在管线中加入Na2 SO3 ,至淡盐水检测不出游离氯后,送化盐岗位使 用。4 操作中应注意的问 (1)为保证脱氯效果,要确保进真空脱氯塔的淡盐水pH值在0. 8,1. 5之间。虽然pH值越低越好,但pH值太低,不仅浪费盐酸,而且在化学脱氯时多浪费NaOH。 (2)脱氯真空度的控制:实际运行表明,脱氯真空度越高,淡盐水中的游离氯脱除效果越好,但过高会使真空泵的吸气量有所降低,进而影响真空的稳定性,生产中常控制真空度为55,65 kPa。 5 改造效果 在正常生产情况下,平煤开封东大公司出槽淡盐水中游离氯的质量浓度在2,3 g/L,采用空气吹除法能降为25,30 mg/L。采用真空脱氯工艺后,出脱氯塔淡盐水中游离氯的质量浓度可降为15,20 mg/L,再经过空气吹除和化学处理后,彻底除净游离氯。经过改造后,淡盐水处理过程中所消耗的亚硫酸钠、高纯盐酸以及碱液均比改造前有不同程度的降低,同时还增加了氯气的产量 6 结 语 扩建后的真空脱氯装置已平稳运行1年,不但回收淡盐水中的大部分溶解氯气,并入氯气总管,提高了氯气的收率;同时,氯气处理工序产生的污染物———氯水也进入物料循环利用系统,消除了污染,为企业创造了较大的经济效益和社会效益。