旭化成離子膜燒堿裝置鹽水精制酸堿配比數據改進

張 娜，王 磊

（山東鋁業職業學院，山東 淄博 255065）

引言

山東鋁業公司氯堿廠于2005 年7 月建成投產，是一家鹽化工企業，主要生產液氯、燒堿等產品。在原有6萬t／a產能的基礎上，2008 年6月份二期9萬t／a旭化成離子膜燒堿裝置順利投產。二期二次鹽水精制采用2臺樹脂塔串連在線正常運行、1臺樹脂塔離線再生的3臺運行模式。因鹽水中的Ca2＋、Mg2＋在電解過程中，會與從陰極室反滲過來的OH－形成難溶的氫氧化物，沉積在膜內，使膜電阻增加，槽電壓上升，電流效率降低，嚴重時會導致離子膜因穿孔報廢。故二期旭化成離子膜電解槽裝置對二次鹽水的總硬度有嚴格要求，要求Ca2＋、Mg2＋總量小于等于15×10－9。樹脂再生是除去鹽水中Ca2＋、Mg2＋等雜質離子的關鍵步驟。二期裝置試車階段因日方提供的樹脂再生用酸堿配比流量數據范圍過小，導致再生后鹽水硬度指標不理想且再生后廢水指標嚴重超標，故研究設計新的樹脂再生酸堿配比流量數據表。

1 離子交換塔再生簡介（見表1）

表1中的數據由日方提供，其中步驟3鹽酸再生、步驟5燒堿再生的流量僅為酸質量濃度為31%、堿質量分數為32%的標準濃度下的配比數據。在實際生產中，燒堿質量濃度在32% ±0.3%之間波動，范圍較小。但鹽酸中因需除去游離氯加入一定量的亞硫酸鈉溶液，其質量濃度一般在27%～34%之間波動。因操作人員初次接觸日本旭化成離子膜燒堿裝置，當參考資料數據與實際生產情況存有一定差距，無法在酸質量濃度超出規定值時對再生酸的流量進行相應調整導致再生后的鹽水硬度指標不理想。改進前，第2臺離子交換塔出口鹽水指標具體數據如下頁表2。

表1 離子交換塔的再生過程

由表2可以看出：取樣10次，其中大于10×10－9mg／L 的指標有5次，占50%。4日的指標不合格，合格率為90%。

同時，因為未調整再生時鹽酸流量，再生后廢水PH 值大幅波動。當操作人員發現再生廢水超標時，通常加入酸或堿進行進一步中和處理，此項操作易形成“面多加水，水多加面”的惡性循環，最終將造成再生廢水罐液位過高，迫使樹脂再生暫停，影響二次鹽水的硬度指標。嚴重時，會導致停車事故。

表2 2013年7月份再生后第2臺離子交換塔出口鹽水硬度指標×10－9／（mg·L－1）

2 計算新的酸堿配比流量數據表

組織技術骨干力量結合一期伍德電解槽2次鹽水精制經驗，設計計算適合實際生產的再生用酸流量配比表，并在實際生產中應用。

2.1 理論計算

1）樹脂塔再生用酸量。31%w（HCl）的流量＊酸再生的時間＊31%HCl密度／HCl的分子量（31%HCl密度取溫度40 ℃，標況下1 144 kg／m3），即

2）樹脂塔再生用堿量。32%w（NaOH）的流量＊堿再生的時間＊32%NaOH 密度／NaOH的分子量（32%NaOH 密度取溫度80℃，標況下1 310kg／m3），即

通過計算可以看出，用酸量稍大于用堿量，再生后廢水應呈弱酸性。

2.2 再生用堿流量規定

以加酸量為基準，計算理論上堿的流量為多少（x）時可中和理論上使用的鹽酸量。

得出：x＝1.67m3／h。

2.3 設計通用公式 得出新數據表

公式（4）中，ρ（NaOH）取32%燒堿在標況下，溫度80 ℃的密度1 310kg／m3；ρ（HCl）可查表3得出；w（NaOH）、w（HCl）由化驗室化驗結果為準。

根據上面分析，w（NaOH）變化較小，根據公式（3）的計算，取F（NaOH）＝1.67m3／h。根據公式（4）可計算出當w（HCl）變化時再生酸的流量ρ（HCl），并將結果見表3和表4供實際生產應用。

表3 溫度為40 ℃，標況下鹽酸的密度

表4 再生用鹽酸流量配比表 m2／h

3 效果檢查

樹脂塔再生前，根據化驗室測出w（HCl）化驗結果和表4的數據，調整樹脂塔再生酸流量。改進后，第2臺離子交換塔出口鹽水指標具體數據見下頁表5。

由表5 可以看出：取樣11 次，其中無大于10×10－9mg／L的指標，無不合格指標，合格率為100%。

4 結語

新離子交換酸再生鹽酸配比流量數據表使用后，2次鹽水精制后硬度指標明顯降低，再生后廢水指標穩定。此次改進為企業在節能降耗取得了較好的效果，在過程指標精細化操作方面積累了寶貴經驗。進槽鹽水硬度指標是直接關系到電解槽正常運行的關鍵性指標，因此，對樹脂塔的再生操作要有高度的責任心，對再生后鹽水指標要有高度的敏感性。

表5 再生后第2臺離子交換塔出口鹽水指標×10－9／（mg·L－1）

［1］化工部化工司.氯堿生產技術［M］.第一版.北京：化學工業出版社，1985.

［2］程殿彬.離子膜法制堿生產技術［M］.第三版.北京：化學工業出版社，1998.

［3］武平麗，高國光.淺議螯合樹脂塔對二次鹽水質量的影響［J］.氯堿工業，2006（8）：7－10.