鹽水中 So42-Ba2+含量的控制

陸 兵,樊柯,曹飛闖,馬影

(開封東大化工有限公司,河南,開封,475003)

鹽水中 So42-Ba2+含量的控制

陸 兵,樊柯,曹飛闖,馬影

(開封東大化工有限公司,河南,開封,475003)

討論精鹽水中BSO42-和Ba2+對離子膜的影響,并分析了BaCl2的消耗量對鹽水中BSO42-、Ba2+含量測定結果的影響,總結了控制BSO42-、Ba2+含量的措施。

鹽水;硫酸根;鋇離子;脫除

在氯堿工業中用電解法生產氯氣和燒堿時,鹽水中含有許多雜質影響離子膜壽命所以在進電解槽之前必須脫除或降低其含量。開封東大化工有限公司 5萬 t/a離子膜法燒堿生產系統和 5萬 t/a隔膜法燒堿生產系統共用 1套一次鹽水處理系統,10萬 t/a離子膜法燒堿生產系統自用一套新的一次鹽水處理系統,鹽水的生產能力為 10萬 t/a,完全滿足生產的要求。但和 Ba2+時有超標現象,而脫除 BSO采用的是氯化鋇法,長時間會在鹽水中造成Ba2+、BSO的富集,如果二者不脫除或者含量太高,會給生產帶來一定的困難和損失,嚴重影響正常生產。

1 鹽水中So42-Ba2+含量的控制

鹽水中硫酸根離子的來源主要有以下幾個方面：1、一次鹽水精制中,為除去粗鹽水中的有機物和無機氨而加入了過量的次氯酸鈉,要除去這部分過量的游離氯采用了加亞硫酸鈉還原的方法;2、離子膜電解陽極液淡鹽水脫氯也是采用了加亞硫酸鈉還原的方法,使淡鹽水中的游離氯含量降為零; 3、原鹽中的硫酸根是由原鹽中的 CaSO4及MgSO4帶入的,但在原鹽中是以Na2SO4的形式存在。BSO42-是鹽水中主要的陰離子之一,由于電解以后的淡鹽水重新回到化鹽工序被循環利用,經過一系列精制處理之后再去電解工序,在這一循環過程中使鹽水中 BSO42-含量不斷富集。當 BSO含量高時,增加電解過程中的副反應,對金屬陽極電解槽來說, BSO會影響氯離子放電,使食鹽溶解度降低,BSO42-在陽極放電還會產生氧氣,造成氯中氧的含量升高,降低電流效率。也促使OH-在陰極放電產生新生態氧,加速陽極涂層的耗蝕與損壞,生成的 CO2還影響 H2的純度。BSO42-還影響蒸發及沉降操作。因此,當鹽水中 BSO42-的質量濃度高于 5g/l時,就要進行脫除,所以及時向鹽水中加精制劑BaCl2·2H2O,Ba2+與鹽水中的BSO42-反應生成 BaSO4沉淀。生產中應適當加入BaCl2·2H2O的量應與 BSO42-反應完全,不至過量。這樣一方面可以將BSO42-脫除,不浪費精制劑,另一方面不至加入 BaCl2過量太多,使鹽水中存在過量的Ba2+(Ba2+的含量不大于 0.1 mg/l)而影響電解槽的正常運行。當Ba2+與 I-共存時,形成絡合物Ba3(H2IO6)2,在膜的陰極側析出,導致電流效率下降,電壓小幅度上升。因此, BSO42-、Ba2+應當控制在一定范圍之內,這對于指導生產,降低生產成本,具有十分重要的意義。

2 分析與效果比較

從電解返回的淡鹽水呈堿性,向其內加入液體 BaCl2, Ba2+與NaOH反應生成氫氧化鋇沉淀,其結果不但堵塞膜孔而且白白浪費了電解產物,降低了電流效率,還影響槽電壓,并且還增加了離子交換樹脂負荷還可能給離子膜造成不可恢復的永久性傷害,所以不可以直接向堿性的淡鹽水中加BaCl2除掉BSO42-,但可將堿性的淡鹽水加酸調 pH值為中性(7～8),然后加入BaCl2,目的是為了減少 Ba(OH)2的轉化率,減少雜質的生成,生成顆粒的硫酸鋇沉淀易于沉降(不能偏酸,因為要加Na2SO3,2H++SO32-→H2O+SO2↑.若偏酸性,加入Na2SO3失去了作用,就不能除去游離氯)。對于鹽水中含量,也不能太低,因為加入BaCl2太多,增加生產成本,并且多余的鋇會污染金屬陽極以及離子膜。因此在鹽水中加入 BaCl2的量適中,有效增減加入量,最終趨于穩定的加入,能夠有效降低和穩定 BSO42-、Ba2+的含量,并使其脫除,可謂一舉兩得。為了更好分析可以在同一段時間內統計出生產中 BaCl2的加入量,取樣分析 Ba2+、BSO的含量作對比。詳見表 1、表 2。

表1 2009年

表1 2010年

(1)從表 1中可以看出鹽水中 BaCl2的投入量忽大忽小,難以使BSO42-、Ba2+穩定。(2)從表 2中可以看出在鹽水中穩定投入 BaCl2可以有效降低 BSO42-、Ba2+的含量。(3)從表 1表 2中看出在鹽水中在投入相同數量的 BaCl2,去除BSO的效果并不一樣,但 Ba2+偏高,所以把 BSO控制穩定后,可逐漸減少BaCl2的量,以降低Ba2+的含量。(4)從表 2中可以看出在鹽水中采用穩定投入BaCl2的量其測定BSO42-的結果的重現性要高于非穩定投入 BaCl2的量其測定BSO42-的結果。(5)從表 2中可以看出在鹽水中采用穩定投入BaCl2的量其測定 BSO42-的結果的穩定性較非穩定投入BaCl2的量其測定BSO42-的結果要好。(6)從表 1中可以看出根據 Ba2+的高低,在鹽水中增減 BaCl2的量,使測得的BSO42-很難穩定,顧此失彼。(7)從表 2中可以看出在鹽水中穩定投入BaCl2的量,可以使 BSO42-穩定,雖然 Ba2+穩定.偏高,但總體上是在逐漸降低的,能夠達到工藝指標的要求。(8)從表 1中可以看出隨著 BaCl的不斷增加,BSO2-24的去除效果顯著,但到一定量時,對 BSO42-去除影響不大,由于增加了 BaCl2的消耗,也會增加相應的成本,并且 Ba2+會嚴重超標,這樣做并不可取。(9)從表 2中可以看出隨著BaCl的穩定增加,BSO2-的降低到某一數值之后,BSO2-244的含量開始趨向穩定,所以在穩定加入 BaCl2的量之后,應保持在工藝指標范圍之內,滿足生產對 Ba2+的要求。(10)采用穩定投入BaCl2的量的操作比非穩定投入BaCl2的量的操作更合理,更科學一些。

3 小結與建議

對于離子膜和隔膜系統共存的廠家來說,不采用脫硝裝置,而是將部分的離子膜淡鹽水用于隔膜系統的一次鹽水使用,隔膜和離子膜系統分別采用兩套不同的鹽水精制系統,是一個可行的辦法之一,可以節省設備的投資,也能對舊設備進行合理的有效利用。也可以讓隔膜燒堿用一些化鹽的精致鹽水,應盡可能多,其目的將離子膜淡鹽水中富集的硫酸根盡可能多的轉移到隔膜燒堿鹽水中去,以降低 BSO的含量。當然這里存在一個問題就是原有隔膜系統能否完全消化離子膜系統產生的硫酸根的問題。在實際生產過程中,以工藝簡單,操作方便,成本低廉,指標合格為主,但不可忽略鹽水中雜質對測定結果的影響,所以在操作中,還需與其它工序相配合。如電解鹽水中的Ba2+在樹脂塔中也可脫除,但是,比起 Ca2+、Mg2+,Ba2+要先溜出樹脂塔。因此,要頻繁地分析樹脂塔出口鹽水中的 Ba2+濃度,在 Ba2+開始溜出之前,便進行樹脂塔的再生,即縮短再生周期,或者增加樹脂填充量,或者更換對 Ba2+吸附性能高的樹脂,達到更好的脫除效果。

TG146.2+73

A

1003-3467(2010)10-0048-01