關于氯堿生產工藝方法的比較分析

魏洪鑫（青海鹽湖股份有限公司化工分公司氯堿廠，青海 格爾木 816099）

關于氯堿生產工藝方法的比較分析

魏洪鑫（青海鹽湖股份有限公司化工分公司氯堿廠，青海 格爾木 816099）

氯堿生產工藝方法多種多樣，主要有水銀法、苛化法、離子膜法、隔膜法等，其中離子膜法和隔膜法兩種方法應用最為廣泛。本文從氯堿生產角度入手，對離子膜法和隔膜法在化鹽工段、電解工段、蒸發工段、氯氫處理工段的生產工藝進行了對比分析，從中窺探出兩種生產工藝的優缺點。

氯堿生產工藝；離子膜法；隔膜法；優缺點

氯堿生產工業是我國基本化學工業中的基礎工業，在化工業、紡織業、輕工業、冶煉業等廣泛應用。眾所周知，氯堿生產采用化學方法，生產制作過程中消耗大量能源，還會產生一定的環境污染問題。介于此，應當對現有氯堿生產工藝方法進行對比分析，為未來氯堿生產工藝方法創新進行借鑒。

1 化鹽工段

在這一階段，對鹽水標準進行比較分析。普通標準下，精鹽水槽里面的氯化鉀質量濃度為300～310g/L。采用隔膜法生產氯堿時，該種方法對鹽水標準較低，無論有沒有硫酸根，化鹽中都不會積累硫酸根。所以，很多地下鹽豐富地方，可以用鹵水制造堿，資源消耗相對小，故資源優勢明顯[1]。但是，隔膜法使用壽命不長，為延長隔膜法運轉時間，需要消除鹽水中的鈣鎂離子、及固體懸浮顆粒物質等含量。部分企業采用氯堿工藝靜制鹽水，具體方式：第一，溶解鹽時，循環使用鹽水，溶解后的鹽水中反應生成了Mg(OH)2物質；第二，使用碳酸鉀，用于沉淀CaCO3；第三，反應后，對精鹽水進行澄清；第四，使用砂濾器對澄清鹽水進行過濾。通過以上操作，可進一步提升鹽水質量。

離子膜法在鹽水工段的主要工作依然是除硫酸根，結束這一重要工作后，經過干鹽飽和，再加入碳酸鉀、氫氧化鉀、氯化鐵等物質，之后使用預處理器、膜過濾器進行處理，加入鹽酸中和后，生成一次精鹽水。將一次精鹽水放置入螯合樹脂塔中將鈣鎂離子控制到20ppb以下，得到二次精鹽水，再對二次精鹽水進行電解。這過程中，雖然可以達到預期目的，但是有污染問題。對此，對生產工藝進行改造，使用戈爾膜進行過濾，二次精鹽水質量得以明顯提升，對比發現，隔膜法對鹽水標準較低，而離子膜法對鹽水標準相對高一些。改造后的隔膜法、離子膜，鹽水質量大幅度提升。

2 電解工段

在電解階段，隔膜法一般使用國產電解槽，如KD-55型、C47型、30型、25型等[2]。隔膜材料主要是石棉絨，經吸膜池攪合后為懸浮狀，且無結塊、無搭橋。成膜后，檢查隔膜外形，確認其厚度平衡，表面平整、光滑，沒有鐵絲露等現象后，將隔膜烘干。這種生產方式操作相對簡單，這是隔膜法的主要優點，但是有一個致命性缺點，即有致癌性。若彌補這一缺點，應考慮如何優化工藝，降低生產工藝的致癌性。

離子膜法在電解階段，對鹽水標準較高，先一次鹽水精制后，再經過螯合樹脂塔吸收后進行二次鹽水精制。二次精制鹽水進入電解槽后進行電解，具體步驟如圖1所示。

圖1 離子膜法電解生產工藝示意圖

離子膜法采用的離子膜，雖然由國內企業提供，但是基本從美國、日本等進口而來，價格較低用，生產工藝成本高。不少企業為降低生產工藝成本，在離子膜研發上投入了很大的資金，目前東岳集團研發工作已經取得突破性成果。該集團使用自行研發的離子膜生產燒堿，每噸消耗的能量，比隔膜法低30%左右。所以，與隔膜法相比，采用國內集團公司研發的離子膜法，可以降低電解能耗。

3 蒸發工段

在蒸發工段，隔膜法生產工藝產生的電解液，KOH質量約占10%左右，其中含鹽較高。由于隔膜法生產工藝要求高，電解蒸發必須使用相配套的蒸發程序，雖然能夠增加電解液質量分數，但是能耗消耗很大。但是使用離子膜法生產出來的電解液，其中的KOH質量分數約30%左右。可以看出，離子膜法生產出來的電解液質量標準很高，可以直接制作成成品。

4 氯氫處理工段

電解反應過程中，無論采用隔膜法、離子膜法，都會產生氫氣、氯氣[3]，這些物質是直接被解離出來的，不用于下一步工序，需要進行氫氣、氯氣處理。其中，濕氯氣腐蝕性比較強，而干氯氣腐蝕性相對低一些，對碳鋼腐蝕影響較低。所以，電解液傳送與應用過程中要對氯氣進行干燥處理。氯氣處理一般采用兩種方式，第一種是使用鈦冷卻器進行干燥處理，第二種是采用濃硫酸。除了氯氣外，氫氣處理也是尤為關鍵的，可以采用水洗，冷卻將氫氣中氫氧化鉀等物質去除。在氯氣、氫氣處理上，隔膜法、離子膜法雖然有一定的去除效果，但是效果都沒有達到非常好的效果，這是這兩種方法的主要缺陷。目前，國內一些企業基于隔膜法、離子膜法的基本原理研制了一個配套的氯氫處理設備，合用隔膜法和離子膜法，很好的提高了氯氣、氫氣去除效果。

5 結語

綜上所述，隔膜法、離子膜法是氯堿生產常用的兩種工藝，對它們的生產工藝及優缺點進行分析，可以進一步優化隔膜法和離子膜法。今后工作中，要加強對氯堿生產工藝方法的對比分析，針對生產工藝缺陷開展技術研發，以彌補缺陷，提高氯堿生產工藝水平。

[1]曲紅星，褚福林.氯堿生產過程中氯化鉀鹽水除銨工藝研究[J].科技創新與應用，2014，06：47.

[2]陳秀清.氯堿生產工藝研究探討[J].廣州化工，2011，03：157-159.

[3]劉春玲.氯堿生產工藝中廢水回收利用的探討[J].石河子科技，2013，06：40-42.