燒堿廠含氯酸鹽淡鹽水送至氯酸鈉廠使用可行性分析

任 杰，郭國慶（中鹽吉蘭泰鹽化集團有限公司，內蒙古 阿拉善盟 750336）

燒堿廠含氯酸鹽淡鹽水送至氯酸鈉廠使用可行性分析

任 杰，郭國慶
（中鹽吉蘭泰鹽化集團有限公司，內蒙古 阿拉善盟 750336）

闡述了離子膜電解氯酸鹽產生的原因及危害，介紹了氯酸鹽去除的方法，提出了解決鹽水中氯酸鹽可行性新方案，對含氯酸鹽淡鹽水綜合利用進行了可行性分析。

離子膜電解；氯酸鹽；硫酸根；淡鹽水輸送工藝條件

中鹽吉蘭泰鹽化集團有限公司36萬t/a燒堿與內蒙古蘭太實業(yè)10萬t/a氯酸鈉共同位于內蒙古阿拉善經濟開發(fā)區(qū)工業(yè)園區(qū)中，且2個廠區(qū)距離不足3 km，為燒堿廠含氯酸鹽淡鹽水輸送至氯酸鈉廠使用提供了先天的便利條件。

1 鹽水中氯酸鹽產生過程、存在的危害及去除方法

1.1 氯酸鹽的形成

離子膜電解過程中在電槽陽極室內會發(fā)生如下副反應：

離子膜電解槽在電解過程產生氯酸鹽是一個不可避免的現(xiàn)象，隨著離子膜性能逐漸惡化，陰極側OH-反遷到陽極逐漸增加，產生的氯酸鹽也逐漸增加。氯酸鹽的產生消耗了電解產物氯氣和燒堿，增加了電能消耗，降低了產品的純度和質量。

1.2 鹽水中氯酸鹽存在的危害

氯酸鹽具有強氧化性，對電解槽本身及燒堿蒸發(fā)工序的設備具有腐蝕性。鹽水中氯酸鹽含量偏高時，一部分氯酸鹽將透過離子膜進入陰極室，造成堿中氯酸鹽含量高，堿中氯酸鹽將會在堿蒸發(fā)濃縮時，腐蝕蒸發(fā)工序設備與管道，特別對固堿設備腐蝕性更大。鹽水中氯酸鹽含量過高時對膜法脫硝裝置的納濾膜會造成不可修復的損害。由此可見，氯酸鹽對生產帶來諸多危害，在氯堿行業(yè)中，許多企業(yè)鹽水中中氯酸鹽的含量長期居高不下，既影響了生產廠家的經濟效益，又制約了生產能力的進一步提高和擴大。

1.3 去除鹽水中氯酸鹽的方法

離子膜電解鹽水系統(tǒng)屬于閉路循環(huán)，隨著氯酸鹽在鹽水中的不斷積累，為了控制鹽水中的氯酸鹽，氯堿行業(yè)的普遍做法是分流部分淡鹽水進入到氯酸鹽分解槽采用加31%鹽酸、加蒸汽對鹽水中的氯酸鹽進行分解，分解后的淡鹽水加30%液堿進行中和反應后送至一次鹽水進行化鹽使用。氯酸鹽分解化學反應方程式如下：

在距離入海口較近的企業(yè)，可以通過排放部分淡鹽水，控制鹽水中氯酸鹽含量，但是這樣的做法在日益嚴峻的環(huán)保形勢下也是不可取的，同時也增加了原鹽消耗。

2 目前離子膜電解槽運行現(xiàn)狀及鹽水中氯酸鹽含量

燒堿廠36萬t/a燒堿分兩期進行建設，一期于2007年11月投產，電解槽在2012年更換離子膜；二期于2010年4月投產至今未更換離子膜。目前，一、二期電解槽離子膜使用壽命都達到4年以上，離子膜處于使用壽命后期，電流效率均小于93%以下。隨著電解槽電流效率的下降，副反應產生的氯酸鹽不斷增加，燒堿廠一、二期氯酸鹽分解槽都投入使用，但是鹽水中氯酸鹽含量仍然居高不下，精鹽水中氯酸鹽含量在15g/L左右（控制指標≤5 g/L），淡鹽水中氯酸鹽含量在20 g/L左右且沒有下降的趨勢。為此，燒堿廠正在考慮是否新增1臺氯酸鹽分解槽將鹽水中氯酸鹽含量控制在指標范圍內，但是這樣的做法會進一步增加物料消耗。

3 輸送淡鹽水可行性分析過程

3.1 輸送淡鹽水的經濟性

燒堿廠離子膜電解后淡鹽水分流部分送至氯酸鈉廠使用，通過調節(jié)淡鹽水流量大小，將鹽水中氯酸鹽含量控制在指標范圍內，停止使用氯酸鹽分解槽，減少蒸汽、鹽酸、液堿等物料的消耗。而且含氯酸鹽淡鹽水送至氯酸鈉廠可以得到高效利用，同時降低氯酸鈉廠鹽水精制過程物料的消耗。

3.2 輸送淡鹽水流量的控制

氯酸鹽生產的速率是一個動態(tài)變化的過程，隨著離子膜性能的惡化，氯酸鹽生產的速率也逐漸加快，通過目前燒堿廠氯酸鹽分解槽運行狀況進行計算，分流出去10～20 m3/h淡鹽水就可以控制鹽水中氯酸鹽的含量。

3.3 燒堿廠淡鹽水是否滿足氯酸鈉廠需求論證

（1）對比鹽指標的要求

氯酸鈉廠化鹽補充水量按照10萬t/a，生產時間8 000 h/a計算，精鹽水流量需要25 m3/h，則需要補充水量約為22 m3/h，完全高于燒堿廠輸送淡鹽水中所帶入的水量。氯酸鈉廠對化鹽水指標要求見表1。

表1 氯酸鈉廠對化鹽水指標要求

通過表1可以看出，氯酸鈉廠化鹽水對硫酸根含量具有較嚴格的要求，燒堿廠淡鹽水含硫酸根必須足夠低才能夠輸送到氯酸鈉廠使用。

（2）不同部位淡鹽水指標（見表2）

表2 燒堿廠不同部位淡鹽水主要參數(shù)表

通過以上對比分析，燒堿廠膜法除硝納濾膜脫硝后淡鹽水指標（低硫酸根鹽水）完全可以滿足氯酸鈉廠化鹽水指標要求。

3.4 淡鹽水送氯酸鈉廠工藝改進

膜法除硝裝置新增1個脫硝鹽水儲罐，直接將納濾膜脫硝后的鹽水，通過安裝輸送泵、調節(jié)閥、流量計及管道輸送至氯酸鈉廠，實現(xiàn)燒堿廠和氯酸鈉廠利益共享，改造前后工藝流程簡圖分別見圖1、圖2。

圖1 鹽水系統(tǒng)原有工藝流程簡圖

3.5 輸送淡鹽水費用核算依據(jù)

燒堿廠的淡鹽水是粗鹽水過濾、精制后供離子膜電解使用后的鹽水，各種雜質含量都非常低。所以輸送費用必須依據(jù)實際淡鹽水濃度、流量折算成原鹽用量、工業(yè)水用量的費用，以及在鹽水精制過程除去硫酸根氯化鋇法，除去鎂離子氫氧化鈉法，除去鈣離子碳酸鈉法的使用費用，雙方安裝流量計，燒堿廠向氯酸鈉廠收取淡鹽水費用。

圖2 鹽水系統(tǒng)改造后工藝流程簡圖

4 經濟效益計算

4.1 燒堿廠實現(xiàn)的經濟效益

每臺氯酸鹽分解槽的物料消耗：31%高純鹽酸消耗量：1.4 m3/h×1.16=1.624（t/h）；按照50%的鹽酸參與反應，需要折百30%燒堿進行中和反應：1.624× 0.5×0.31×40÷36.5=0.276（t/h）；蒸汽消耗量：通過熱量衡算氯酸鹽分解槽，需要蒸汽用量約為0.267 t/h；31%高純鹽酸成本約330元/t，折百30%燒堿成本為800元/t，蒸汽成本約110元/t進行計算，投用2臺氯酸鹽分解槽，每天產生的總費用為：2×24×（1.624× 330+0.276×800+0.267×110）=3.77（萬元/d）。

4.2 氯酸鈉廠實現(xiàn)的經濟效益

燒堿廠送氯酸鈉廠按照淡鹽水流量15 m3/h，鹽水中氯酸鈉含量15 g/L進行計算，氯酸鈉廠每天可以多產生氯酸鈉為：15×15×24=5.4（t），生產氯酸鈉生產成本按照2 000元/t計算，每天可以多增加收入為：5.4×2 000=1.08（萬元/d）。

5 結語

通過以上論證，燒堿廠含氯酸鹽淡鹽水送至氯酸鈉廠是完全可行的，將燒堿廠的“弊”轉化為氯酸鈉廠的“利”，不僅降低燒堿廠物料消耗，而且提高了氯酸鈉廠的產量，同時也降低了氯酸鈉廠的物料消耗和電耗。在目前化工市場競爭激烈，中國經濟進入新常態(tài)前提下，通過創(chuàng)新思維與創(chuàng)新意識，進一步降低企業(yè)生產成本，提高企業(yè)在市場的競爭力具有重要的意義。

Feasibility analysis on the application of the brine containing sodium chlorite to sodium chlorate plant

REN Jie，GUO Guo-qing
（China National Salt Industry Corporation Jilantai Salt Chemical Group Co.,Ltd.,Alxa 750336，China）

This article expounds the cause and harm of ionic membrane electrolysis chlorate，and the removal methods of chlorate，put forward a new scheme of solving feasibility of chlorate in brine，and analysed the feasibility of comprehensive utilization of brackish water.

ionic membrane electrolysis；chlorate；sulfate radical；brackish water conveying process conditions

TQ124.4+4

B

1009－1785(2017)01-0033-03

2016-05-05