二次鹽水精制再生節能改造運行總結

張建波，段東山

（山西榆社化工股份有限公司，山西 晉中 031800）

1　工藝原理

由于離子膜電解槽進槽鹽水指標要求嚴格，所以在離子膜電解工藝中，鹽水要進行二次精制。此工藝主要是用螯合樹脂吸附一次鹽水中的鈣、鎂離子，使得鹽水中的鈣、鎂離子含量小于20×10-9。螯合樹脂的交換原理是螯合樹脂在水合離子作用下，交換基團-COONa水解成-COO-和Na+。在鹽水精制時，由于樹脂對離子的選擇性 H+＞Ca2+＞Mg2+＞Ba2+＞Na+，所以鹽水中Ca2+、Mg2+就被樹脂螯合形成穩定性高的環狀螯合物。

螯合樹脂同含有Ca2+、Mg2+離子的鹽水接觸時，其中的Ca2+、Mg2+取代樹脂中不穩定的Na+，吸附能力除樹脂本身外，還和鹽水的Ca2+、Mg2+含量、溫度及pH值等因素有關，見圖1。

樹脂塔運行一段時間后，樹脂的吸附能力逐漸降低，當下降接近飽和時，需要用高純鹽酸及32%堿進行再生。

山西榆社化工股份有限公司在項目設計時，由于是初次接觸樹脂塔工藝，所以嚴格按照設計要求進行配置。

2　工藝流程

該公司鹽水二次精制采用的是2套3臺螯合樹脂塔串聯流程，即從一次鹽水工序來的合格的一次鹽水首先經過加酸調節pH值至8.5～9.5后，再經鹽水預熱器加熱到60～65℃，從樹脂塔頂部鹽水進口管進入，流經塔內樹脂床層，從塔底流出后再送到下一塔鹽水進口，同樣進入塔內的樹脂床層從塔下部再流出，如果第三塔沒有進行再生，可繼續進入第三塔內。如果第三塔需要再生，可以離線再生，再生合格后，繼續串入鹽水系統使用，有一塔再生時，進行二塔串聯運行。從最后一臺樹脂塔內流出鹽水的鈣鎂離子必須小于20×10-9才可以供給離子膜電解槽使用。樹脂塔再生每24 h切換1次。

3　改造前工藝情況

圖1　鹽水中Ca2+、Mg2+含量與溫度、流量、pH值關系圖

由于離子膜電解過程陽極需要加酸調節pH值，氯酸鹽分解槽需要用酸，樹脂再生需要用酸，并且以上幾種不同的地方要求不同，有的是連續使用，而有的是間斷使用。為了滿足各系統的要求，又互不影響，所以從外界輸送來的高純鹽酸要分為2部分輸送進入系統。設計電槽及氯酸鹽分解槽等系統共為1個系統，樹脂塔再生是單獨的系統，30萬t/a燒堿分為2個分廠3個系統，樹脂塔再生酸泵啟動頻繁（1天1套再生1次，20萬t 2個系統就要分別啟停2次）。

4　改造原因及效果

在樹脂塔再生時，啟動再生酸泵將二次鹽水的鹽酸儲罐內高純鹽酸輸送至再生酸中間槽，在液位達到規定高度時切斷閥自動關閉。泵運行壓力為0.30～0.35 MPa，切斷閥自動關閉后，壓力變為 0，每天要進行2次這樣的操作，壓力的變化就是在有回流調節的前提下，也常常出現瞬間壓力升高的情況。這種情況的發生會導致再生酸泵的機封外漏，漏出的鹽酸對泵的托架及底盤等碳鋼附件造成腐蝕，嚴重的時候1個月要更換1次機封。

經對二次鹽水的高純鹽酸儲罐高度及再生酸泵輸送管線高度比對，酸罐實際高度5.5 m，酸泵出口鹽水二次精制罐線高度4.5 m，去再生酸罐的管廊還有一層為3.0 m。經多方論證，認為，只要鹽酸儲罐的液位能保證高過3.1 m就可以通過儲罐的液位壓差將鹽酸壓入再生酸罐，這樣就可以將電機功率為4 kW的再生酸泵停用。流程示意圖見圖2。

圖2　改造后流程示意圖

將鹽酸儲罐液位控制在4.5 m高度，將再生酸泵進、出口閥門打開而不啟動泵進行試驗輸送，通過多次試驗確定此方案可行。所以將鹽酸儲罐至再生酸罐的管線高度降至3.0 m層管廊上，儲罐液位在80%的存量以內就可以自流到再生酸罐。

具備上述條件，還要把從合成至二次鹽水精制的鹽酸輸送時間進行調整，將以往根據二次鹽水酸罐液位較低時的輸送操作，改變為在再生酸罐需要用酸前，將儲罐液位輸送至4m，具備自壓的條件。

5　運行總結

通過對再生酸泵的取締改造，減少了4 kW功率的電機運行負荷；節約了生產費用，降低了操作及維修人員的勞動強度。