利用聚合氯化鋁裝置生產氯化鈣研究

朱麗莉，劉紅民，景濤濤

（河南神馬氯堿發展有限責任公司，河南 平頂山467000）

河南神馬氯堿發展有限責任公司（氯堿公司）是一個擁有30萬t/a燒堿、30萬t/a PVC生產能力的化工企業，該企業在PVC生產過程中副產鹽酸約10萬t/a，副產固體廢物（含水30%）電石渣50萬t/a；固體光氣副產鹽酸約3萬t/a。企業副產廢酸采用補貼運費的方式維持生產平衡。每年鹽酸補貼費用至少在1 000萬元以上。

1 聚合氯化鋁生產概述

2012年，某公司租用該公司場地，投資約3 000萬元建設了一套3萬t/a的聚合氯化鋁（PAC）裝置，利用該公司蒸汽和副產鹽酸生產聚合氯化鋁（PAC），由于受蒸汽壓力、技術、管理等條件限制，于2017年4月將該裝置租賃給河南神馬氯堿公司經營，該裝置主要設備見表1。

聚合氯化鋁是一種凈水材料，無機高分子混凝劑，又被簡稱為聚鋁，化學分子式：Al2Cln（OH）6-n，易溶于水。其主要用途：（1）主要用于凈化飲用水和給水的特殊水質處理，如除鐵、除氟、除鎘、除放射性污染、除漂浮油等。也用于工業廢水處理，如印染廢水等；（2）聚合氯化鋁在表面處理中用作水處理劑；（3）化妝品主要原料；（4）部分絮凝劑可用于食品添加劑。

表1 聚合氯化鋁裝置一覽表

1.1 聚合氯化鋁生產工藝

在反應池中加入鹽酸、水、鋁礬土，經攪拌、蒸汽加熱一定時間后，加入鋁酸鈣粉進行反應達到指標要求，反應完成，進入干燥、包裝工序。生產1 t凈水，耗鹽酸量約為0.8 t，聚合氯化鋁生產工藝基本流程示意見圖1。

圖1 聚合氯化鋁生產工藝基本流程示意圖

2 研究課題的提出

2.1 改進方法

該裝置由神馬氯堿承租后，首先對其設備進行更新、維護、更換等。在運行過程中發現：（1）1 t PAC消耗蒸汽約3 t，滿負荷生產需耗蒸汽27 t/a左右，公司蒸汽不能滿足需要；（2）原料采購不能正常供應，（3）滿負荷生產每天僅能消耗鹽酸72 t，1個反應池90 m3，每池每天消耗鹽酸僅25 t左右，而公司每天副產鹽酸210 t左右。

公司專門成立了用鹽酸、電石渣生產氯化鈣生產研發小組，著手研究生產方案，（1）考慮反應設備的防腐選擇；（2）及時將反應熱帶走；（3）要將反應解析出的酸霧處置合格，滿足GB16297標準后達標排放；（4）在不生產固體氯化鈣之前，利用液體氯化鈣與硫酸根反應去除淡鹽水中硫酸根。

新舊方案對比，生產工藝、所需設備、酸霧吸收等情況大部分一樣，而且不需消耗蒸汽，在不生產固體氯化鈣的情況下，生產工藝比PAC還簡單。而且鹽酸消耗量比PAC大。經計算，1 t含水30%電石渣能消耗31%的鹽酸2 t。1個反應池每池能消耗鹽酸至少60 t，且可根據生產需要增加反應次數。

2.2 氯化鈣生產工藝簡述

打開反應池上的廢氣吸收裝置，根據液位計粗控鹽酸加入量，利用酸泵把60 t鹽酸從鹽酸貯槽里加入到反應池中。開啟攪拌機，根據放酸量確定電石渣的用量（鹽酸∶電石渣=2∶1）。將電石渣勻速加入反應池，期間嚴格控制反應溫度，根據溫度確定電石渣的加入量。反應1.0～2.0 h后用pH值試紙檢測反應液pH值，當pH值達到7.0～8.0時穩定不變為反應完成。停攪拌機，利用桿泵將反應池中的液態產品輸送至壓濾機進行壓濾，濾餅進入1＃沉淀池然后運至磚廠做磚，濾液進入5號跑道池，用車運至鹽礦去除淡鹽水中的硫酸根。液體氯化鈣工藝流程示意圖見圖2。

圖2 液體氯化鈣工藝流程圖

3 生產工藝創新

在利用PAC裝置生產氯化鈣過程中發現了一些問題，項目組成員經過實驗、研究，已全部解決。

（1）將尾氣吸收塔由一級改為二級，確保了尾氣排放符合國家標準。（2）更改聚合氯化鋁生產工藝由先加酸后加電石渣的方式為先加電石渣后加鹽酸。（3）利用三氯化鋁裝置副產的次氯酸鈉先與電石渣漿反應消除硫、磷，保證尾氣排放合格。（4）利用三氯化鋁產生的含鋁廢液生產PAC，有效降低PAC生產成本。（5）將氯化鈣產生的廢渣與PAC產生廢渣按比例混合后做磚，減少產生的廢渣對環境的污染。（6）改單一生產PAC變為一個反應池生產PAC，2個反應池生產氯化鈣。

4 效益情況

利用3萬t/a的聚合氯化鋁裝置，優化配置，合理使用該裝置設備，一個反應池生產PAC，兩個反應池生產氯化鈣，保證每天消耗鹽酸150 t，年操作時間按330天（8 000 h）計算，液體氯化鈣送往神馬鹽業除淡鹽水中硫酸根，鹽酸按200元/t計，則每年鹽酸減少補貼：150×330×200=9 900 000（元）；硫酸根降低使電解槽電耗的減少也能產生一定的效益。

5 結語

利用現有3萬t/a聚合氯化鋁生產裝置，合理利用公司原料、公用工程，副產鹽酸、電石渣生產液體氯化鈣，利用氯化鈣與硫酸根反應生成硫酸鈣沉淀去除硫酸根降低電耗。每年能為公司減少鹽酸補貼費用一千萬元以上，消耗電石渣3萬t。能夠保證公司大生產、大平衡，同時降低了電石灰堆積壓力，增加安置崗位，為公司帶來很好的經濟效益、社會及環保效益。