离子膜法电解淡盐水的脱氯工艺

离子膜法电解淡盐水的脱氯工艺 第33卷第7期 2010年7月 工Vo1.33NQ7J u1.2010 离子膜法电解淡盐水的脱氯工艺 张玉亭 (河北奇正环境科技有限公司,河北石家庄050051) [摘要]从离子膜电解槽流出的淡盐水中含有一定量的游离氯,必须经过脱氯处理 才能进入盐水系统.了淡盐水中含 有的游离氯的危害,简述了淡盐水的脱氯工艺. [关键词]盐水工序;游离氯:淡盐水脱氯;盐水精制 [中图分类号]TO051.8'93[文献标识码]B[文章编号]1003—5095(2Ol0)07-0050—02 氯碱工业除原料易得,生产较短外,环保和 节能已经成为其持续发展中两个重要的制约因素,而 离子膜烧碱以其能耗低,产品质量高,无汞,石棉等污 染,将逐步取代汞法和隔膜法,成为该行业中的主要 发展方向[1]. 在离子膜生产过程中,精制饱和盐水进入电睥憎后, 盐水中的NaC1约有5o%被分解,成为浓赛氐的盐水, 故称为淡盐水.出槽的淡盐水浓度一般在200g/L左 右.出槽的冰中常含有一定量的游离氯,正常生产 条件下,淡的游离氯含量在400mg/L以下. 1游离氯的危害 1.1游离氯对一次盐水的危害 由于一次盐水工段的配水槽及管道都未防腐,如 果将含游离氯的淡盐水送往一次盐水工段,不仅会腐 蚀一次精制系统的设备和管道,还会阻碍一次精制过 程中沉淀的生成. 1.2对二次精制设备的危害 由于阳离子交换膜对进槽盐水的特殊要求,进槽 盐水悬浮物SS的质量浓度应?lmg/L,而金属离子 Ca,Mg的质量分数应?2×10呻.但经过一次精制后 的盐水中的ss质量浓度?l0mg/L,ca抖,Mg的质 量浓度?10mg/L,不能满足离子膜对进槽盐水的要 求.所以在离子膜法生产烧碱的工艺中增加了盐水的 二次精制工序,即将一次盐水通过碳素烧结管过滤器 后,使SS的质量浓度由?10mg/L降至?lmg/L, 再通过螯合树脂塔,将一次精制盐水中的caz+,Mg由 质量浓度?1Omg/L降至质量分数?2×104. 1.3对碳素烧结管过滤器的危害 [收稿日期】2010—03-23 [作者简介]张玉亭(1973一),女,师,从事化工分析研究 工作. 如果一次盐水中含有游离氯,它将与过滤器中的 碳素管发生如下反应: 2ClO一+C—C02+2C1一 反应后,c被氧化,破坏了碳素管的结构. 1.4对螯合树脂塔中螯合树脂的破坏 如果送往二次精制工序的盐水中含有游离氯,它 会破坏螯合树脂的结构,使之失去螯合作用.树脂失 去螯合作用后,不能再吸附盐水中的金属离子,使进 槽盐水中金属离子超标,导致离子膜电流效率下降和 槽电压升高,后果非常严重. 目前,淡盐水的脱氯方法有化学除氯,空气汽提, 真空脱氯及活性炭吸附等,在实际生产中,特别是较 大规模的生产,常常采用两种方法联合使用,以期达 到节约能源,回收资源,处理效果稳定有效的目的.目 前较常见的脱氯方法多为空气汽提法和机械真空法, 配合化学方法的脱氯工艺. 2空气汽提工艺 2.1工艺原理 空气汽提法是利用鼓风机将大量的空气通入淡 盐水中,与淡盐水充分混合接触,破坏气液界面的平 衡浓度,使液相溶解的氯气转移到气相中,并由空气 带走,从而达到脱氯的目的.该流程比较简单,淡盐水 的脱氯效果也比较好,但吹除的气体中氯气含量很 低,不能进入氯气总网,这部分含氯废气只能去副产 次氯酸钠,随着生产船漠身叻大,该工序的废气量更是 成倍增加,最终导致次氯酸钠的生产成本大幅升高. 由淡盐水泵自阳极液循环槽抽出的含氯淡盐水 温度为80---85?,加入31%的盐酸调节pH值后,送 入脱氯塔上部,淡盐水自脱氯塔顶部喷淋而下,与脱 氯塔风机鼓入的空气逆流充分接触,完成氯气自液相 到气相的传质过程,气水比通常控制在(5,7):1,逸 第7期张玉亭:离子膜法电解淡盐水的脱氯工艺?51? 出的氯气由空气自脱氯塔顶部带出,送往废氯气吸收 工序. 送至废气处理工序的含氯废气,首先进入板式换 热器进行冷却,然后进入废气吸收塔下部,与循环碱 液在塔中逆流接触,待碱液槽内溶液中有效氯的质量 分数达到4.27时,由碱液泵送出,作为降膜吸收塔 的吸收剂,尾气由鼓风机排出. 脱氯后的淡盐水游离簟量很低,一般在5mg/L 以下,然后加入32%的液碱,调节pH值至9,l1,对中 和后的淡盐水,在出口管内计量加入l096的NaS0.溶 液,以完全除去淡盐水中的游离氯,脱氯后的淡盐水 送至盐水:[段. 2.2工艺特点及缺陷 (1)脱氯原理及过程较为简单,主体设备为填料 塔,操作方便.(2)脱氯的效果比较好,淡盐水的游离 氯含量通常在5mg/L以下.(3)含氯废气藿暾大,为盐 水量的5,7倍,且含氯低,不能并入氯气管网,必须采 用碱液循环吸收,而且吸收液还要再经过降膜吸收塔 进一步吸收其他废氯气后,才能制得次氯酸钠成品. 3真空脱氯工艺 3.1真空脱氯原理叫 真空脱氯就是利用氯气在盐水中在不同的压力 下有不同溶解度这一原理,即享利(Henry)定律,使溶 解在盐水中的氯气在减压的情况下逸出,在减压时盐 水液面上的水蒸气分压与氯气分压之比即为气相部 分的组成.借助于真空泵将混合气体抽经冷凝器时, 水蒸气大部分冷凝成水,氯气则通过真空泵回收利 用,而且回收的氯气纯度较高,可达到95%以上,直接 汇入氯气总管. 3.2真空脱氯工艺 给料泵将来自电槽的淡盐水送入真空脱氯塔,在 真空度约61.33kPa,温度为85?的情况下,淡盐水 中的游离氯释放出来,脱氯后的淡盐水自流进入脱氯 盐水受槽后送入一次盐水工段. 3.3真空脱氯效果 系统脱出的氯气纯度高,可直接进入氯气总管, 消除了含氯废气. 脱氯后淡盐水含氯在l0mg/L以下,减少了因 吸收大量含氯废气而消耗的大量烧碱及亚硫酸钠. 氯气处理工序的污染物氯水也进入了物料循环 利用系统,消除了污染,降低了污染治理费用. 4汽提法与真空脱氯对比 两种脱氯法经济技术指标对比情况见表1. 表1两种脱氯法经济技术指标对比情况 注:"氯气',为处理工序氯水中的回收氯气. 通过以上对比可以看出,真空脱氯法为典型的清 洁生产工艺[3]. 5真空脱氯装置的工艺控制及运行状况 5.1淡盐水脱氯前的pH调节 氯气在盐水中溶解的情况,以下面的反应式表 示: H20+C1HC1-+HClO一 当淡盐水的pH值较大时,溶液中的氯以HCIO的 形式存在,在这样的条件下,用真空脱氯的方法是难 以将游离氯脱除的,为使脱氯能有效进行,通常用加 入盐酸的方法来调节淡盐水的pH值在2,2.5之间. 5.2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,生产中通常控制在61.33~71.99kPa的范围内. 为保证淡盐水的完全脱氯,在真空脱氯之后,操作中 首先加入NaOH溶液调节pH值至1O左右,然后进行 化学脱氯,以确保游离氯的含量为零.否则Na2sO.的 消耗量将增加2倍,SO42-的生成量将增加一倍,一次 盐水工序精制剂BaC1的用量也大大增加. 6结束语 对于现代化工生产企业,清洁生产是一个永恒的 主题,生产中物料的利用率低,能源消耗过大,必然会 导致生产成本偏高,进而影响企业产品的市场竞争 力.清洁生产是以提高物料的利用率,降低消耗,减少 污染,合理配置资源为宗旨,技术改造也只有切入这 一 观念,才能真正提高自身的经济实力,为企业今后 可持续发展奠定根本保证. [参考文献】 [1]方度.氯碱工艺学[蛔.北京:化学工业出版社,1989. [2]席德立.无废工艺[M].北京:清华大学出版社,1990. [3]杜冠华,秦中原.淡盐水脱氯工艺改造[J].氯碱工业,1990,(5):11. [4]王炼翊.离子膜烧碱生产中淡盐水脱氯[J].化工技术与开发,2007, 36(05):48—5】.