稀硫酸除氯技術研究

劉彩紅

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯堿有限責任公司隸屬于唐山三友集團，2005年投產運行，公司主要產品有32%液堿、50%液堿、鹽酸以及多種型號聚氯乙烯，副產品包括鹽酸、液氯、次氯酸鈉以及二氯乙烷等。

1 工藝簡介

原鹽作為燒堿生產的主要原料，首先進行化鹽處理，通過物理與化學方法相結合的方式除去其中包含的各種雜質。合格的精鹽水輸送至電解工序，經蒸汽預熱后通過樹脂塔進行二次精制，合格的二次鹽水進入電解槽。電解產生的燒堿一部分進行外售，一部分送至蒸發工序，由蒸汽加熱提濃至50%，合格的高濃度燒堿予以外售。電解產生的氯氣經管道輸送至氯氫處理工序，使用98%的濃硫酸進行干燥，吸水后的硫酸變為80%左右的工業稀硫酸，這部分稀硫酸中含有一定量的游離氯，外售過程中會有部分游離氯解析出來，影響周邊環境。

實際工況下，在濃硫酸吸水的同時，部分氯氣溶解在稀硫酸中。通過多次試驗分析，稀硫酸中含氯量為0.10%～0.12%，含量穩定。為進一步除去稀硫酸中的游離氯組分，使其滿足周邊子公司低濃度硫酸用戶的指標耗用要求，進行如下試驗。

2 有效氯檢測

由現場稀硫酸泵出口取稀酸樣品1000 mL，同時吸取2份3 mL稀硫酸置于錐形瓶中，稱重為5.0236 g。向其中加入指示劑碘化鉀2 mL，使用0.09988 mol/L的硫代硫酸鈉溶液滴定至無色，耗用硫代硫酸鈉1.63 mL。則稀硫酸中含氯量為：

式中：c-硫代硫酸鈉濃度，0.09988 mol/L；v-滴定用硫代硫酸鈉的量，mL；m-稀硫酸的質量，g；35.45-氯的摩爾質量，g/mol。

3 初步實驗

利用亞硫酸鈉與氯氣的氧化還原反應除去稀硫酸中有效氯組分，反應方程式為Cl2+Na2SO3+H2O=Na2SO4+2HCl

具體試驗方法、數據進行舉例說明。

首先配制亞硫酸鈉溶液：97%的亞硫酸鈉固體粉末稱取50 g，溶解于500 g水中，配制為8.8%的亞硫酸鈉溶液，其密度為1.085 g/mL。

稱量一定量的稀硫酸溶液，檢測溫度18℃，在通風廚內向酸液中通氮氣若干分鐘。首先在錐形瓶內放入適量純水，將稱量好的稀硫酸倒入錐形瓶內，檢測溫度35℃。加入指示劑碘化鉀2 mL，搖勻后向其中滴加8.8%濃度的亞硫酸鈉溶液，至稀硫酸顯示無色，說明有效氯已除凈，檢測溫度33℃。

除氯過程中亞硫酸鈉消耗理論值為：

式中：M-稀硫酸質量，g；w%-有效氯含量，%；126-亞硫酸鈉的摩爾質量，g。

經多次實驗，匯總相關數據，將稀硫酸中游離氯完全去除的亞硫酸鈉加入量為理論值的1.1倍。

4 現場小試

向現有稀硫酸罐內通入氮氣，最大限度地置換出游離態的氯氣，經過數據分析，通入氮氣后的稀硫酸中游離氯含量可由0.1%降至0.008%以下。

在氯氫處理工序現場制作反應槽，反應槽底部設置分配器，便于反應過程中通入氮氣代替攪拌。由稀酸泵出口配管至反應槽內，試驗后廢酸經泵輸送至稀酸車外售處理，流程圖見圖1。

圖1 稀硫酸除氯小試流程簡圖

4.1 稀硫酸加入亞硫酸鈉粉末

聯系質監部自稀硫酸罐取樣，分析有效氯含量。通過管道向反應槽內注入一定量的稀硫酸溶液，按照實驗室比例加入固態亞硫酸鈉，同時通入氮氣進行攪拌。反應10 min后，取樣分析稀硫酸中有效氯含量，若分析結果仍有游離氯，則繼續添加亞硫酸鈉。

實驗結論：經過反復多次實驗，游離氯含量降低，但無法完全去除，分析為亞硫酸鈉粉末反應不完全。

4.2 亞硫酸鈉溶液加入稀硫酸

聯系質監部自稀酸罐取樣，分析有效氯含量。提前在反應槽內加入一定量的亞硫酸鈉溶液，通過管道向反應罐內注入低于實驗比例的稀硫酸溶液，同時通入氮氣進行攪拌。反應10 min后，取樣分析稀硫酸中有效氯含量。

實驗結論：經過反復多次實驗，游離氯無法完全去除，分析原因為亞硫酸鈉溶液量小，位于罐底，吹氮氣時無法攪拌均勻，反應不完全。

4.3 稀硫酸加入亞硫酸鈉溶液

聯系質監部自稀硫酸罐取樣，分析有效氯含量。通過管道向反應槽內加入一定量的稀硫酸溶液，按照實驗室比例緩慢加入濃度約為4%的亞硫酸鈉溶液，同時通入氮氣進行攪拌。反應10 min后，取樣分析稀硫酸中有效氯含量，若分析結果仍有游離氯，則添加亞硫酸鈉溶液。

實驗結論：經過多次實驗，加入亞硫酸鈉溶液量為理論加入量的1.5倍時，游離氯可完全去除。

5 小結

98%濃硫酸按照上述實驗過程，處理1 t稀硫酸的成本價為50元，有效氯完全去除后的稀硫酸可通過管道輸送至周邊企業使用，進而實現變廢為寶，提高副產品創效額。

收稿日期：2018-03-23

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