離子膜法制堿鹽水系統的清潔生產

李 娜

（新疆華泰重化工有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830019）

離子膜制堿工藝的鹽水系統主要包括3部分：一次鹽水精制、二次鹽水精制和淡鹽水脫氯。為保證鹽水飽和度和鹽水精制效果，淡鹽水和廢水回收去化鹽；淡鹽水代替蒸汽與一次精制鹽水換熱，從而節(jié)約蒸汽；溫度較低的脫硝鹽水代替循環(huán)水對淡鹽水進行換熱，從而節(jié)約循環(huán)水。

1 一次鹽水精制過程

一次鹽水精制流程示意圖見圖1。

1.1 配水

來自膜法除硝單元的脫硝淡鹽水通過流量計控制在V-401中與從離子膜送來的脫氯淡鹽水混合，同時，加入一定量的河水（根據產量調節(jié)流量），以及再生系統回收鹽水，混合好后的淡鹽水即可進入化鹽工序。經過工藝變更，將機封水、蒸汽換熱后冷凝水、堿性冷凝水等廢水回收，進入化鹽工序，減少蒸汽消耗。

1.2 化鹽

本工藝的淡鹽水泵采用變頻器控制，與化鹽水流量計進行連鎖調節(jié)，通過淡鹽水泵打出的淡鹽水與化鹽桶內的原鹽逆向接觸，飽和后流入粗鹽水折流槽，在折流槽內加入5%次氯酸鈉溶液，及30%燒堿溶液，控制鹽水中的游離氯含量為0.200×10-6～2.000×10-6，粗鹽水pH 值保證在9.00～11.00范圍內。加入助劑的粗鹽水進入粗鹽水槽，在粗鹽水槽內，鎂離子與氫氧化鈉反應生成氫氧化鎂。菌藻類、腐殖酸等有機物則被次氯酸鈉氧化分解成為小分子有機物；經過攪拌器攪拌反應均勻后，再由加壓泵送出。

1.3 除鎂

粗鹽水經加壓泵送出，在汽水混合器中與空氣混合后進入加壓溶氣罐再進入預處理器，粗鹽水泵采用變頻器控制，變頻的大小與加壓溶氣罐的液位進行連鎖調節(jié)。在預處理器進口加三氯化鐵作為絮凝劑，當粗鹽水進入浮上桶后，突然減壓，使空氣形成小的氣泡并吸附在懸浮物的表面上，使懸浮物的假比重大大小于鹽水的比重而上浮，形成浮泥而排出，少量重度大的顆粒下沉在浮上桶底部定期排出，清液自清液出口流出至過濾工序。

1.4 除鈣

經過浮上桶處理后的粗鹽水除去了大部分的鎂離子和大部分的有機物，但含有大量的鈣離子。經過預處理的鹽水自流進入反應槽，同時，將碳酸鈉加入后反應槽鹽水入口，鹽水中的鈣離子與碳酸鈉反應形成碳酸鈣沉淀，經過攪拌器的攪拌均勻充分反應后，流入緩沖槽，再自流進入HVM 凱膜過濾器濾掉碳酸鈣。

1.5 過濾

經HVM 凱膜過濾器過濾后的精鹽水，分析合格后，流入精鹽水貯槽，濾清液加入5%亞硫酸鈉溶液除去鹽水中的游離氯后，流入一次鹽水貯槽V-409，當濾餅達到一定厚度時，系統進入反沖洗狀態(tài)。當底部濾渣達至一定高度時，系統自行排渣，將過濾器截留的濾渣排入鹽泥槽。膜運行一定時間后，為了保持較高的過濾能力和較低的過濾壓力，須用15%鹽酸進行化學再生。

鹽泥槽中的鹽泥漿用鹽泥泵打入板框壓濾機脫水，濾餅用拖車運出界區(qū)，濾液流入濾液槽，再用濾液泵打入化鹽水貯槽。

2 二次鹽水精制過程

二次鹽水精制流程示意圖見圖2。

2.1 換熱

一次精制鹽水進入鹽水儲槽后，由離心泵打出，進鹽水換熱板換，由此提升一次精制鹽水溫度，使其符合樹脂塔運行要求。該板換所用熱介質為蒸汽和脫氯淡鹽水，開車時，使用蒸汽，運行穩(wěn)定后，切換至淡鹽水換熱，減少蒸汽消耗。

2.2 二次精制

螯合樹脂吸附裝置的工作過程包括，工作過程與再生還原過程。

（1）工作過程通過使用螯合樹脂去除過濾鹽水中的少量二價金屬離子（Ca2+、Mg2+、Sr2+等）以獲得符合電解需要的超精制鹽水。

（2）當工作過程處理了規(guī)定量的過濾鹽水后，螯合樹脂將會失去對二價金屬陽離子的吸附作用。再生過程是通過使用鹽酸和燒堿溶液使失去吸附作用的樹脂再生還原，恢復對二價金屬陽離子的吸附作用。

2.3 淡鹽水出電解槽

由電解槽出來的淡鹽水溫度較高，約為八十五攝氏度，送至脫氯塔。

3 淡鹽水脫氯過程

淡鹽水脫氯流程示意圖見圖3。

3.1 加酸

含氯淡鹽水由淡鹽水泵從電解部分送往脫氯塔。為進行有效的脫氯，在正常操作條件下，在進入脫氯塔之前，要加入高純鹽酸將pH 值調節(jié)到0.20～2.00，部分淡鹽水送往脫氯塔進行脫氯反應如下：

3.2 加堿和亞硫酸鈉

脫氯塔在由真空泵產生的大約-65 KPa 的真空下運行，通過降低氯氣的平衡分壓，使溶解在鹽水中的大部分游離氯超過溶解度而從鹽水中逸出，通過排空管進入氯氣總管。在脫氯塔出口，淡鹽水中的游離氯含量低于30 mg/L。脫氯鹽水在液位控制下，由淡鹽水泵送出，在淡鹽水泵進口加入液堿調節(jié)pH 值至9.00～11.00，并嚴格控制pH 值，若pH 值過高，則在線分析儀無法準確檢測游離氯。中和后，加入亞硫酸鈉以除去殘余游離氯，發(fā)生反應如下：

通過亞硫酸鈉泵將來自于亞硫酸鈉配置槽的亞硫酸鈉溶液加入到淡鹽水泵的進口。氧化反應電勢指示計OIT-314將指示界區(qū)內淡鹽水中殘留的游離氯含量，不含游離氯后，淡鹽水經過鹽水換熱板換與精鹽水換熱，確保精鹽水側壓力高于淡鹽水側壓力，換熱后的淡鹽水送往一次鹽水工序。

4 結語

離子膜制堿工藝鹽水系統工藝流程已經成熟完善，實現了節(jié)能減排，清潔生產；車間界區(qū)和廠區(qū)的廢水回收送至化鹽，節(jié)約化鹽用河水；利用溫度較高的脫氯淡鹽水與一次精制鹽水換熱，節(jié)約蒸汽消耗。