一次鹽水全鹵優化改造運行總結

王會林

（陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 榆林 719319）

陜西北元化工集團股份有限公司（以下簡稱“北元化工”）80萬t/a燒堿項目一次鹽水精制工藝選用加壓溶氣罐、預處理器、凱膜過濾器等設備，通過對粗鹽水的預處理和一次膜分離得到滿足離子交換樹脂塔進料要求的精鹽水。為了降低燒堿生產成本，公司合理利用當地豐富的地下鹽礦資源，建設2個巖鹽開采礦區，為一次鹽水裝置提供鹵水，實現全鹵制堿。

1 一次鹽水全鹵運行工藝簡介

鹽井開采的鹵水經分析（氯化鈉含量大于308 g/L、鈣含量小于1 000×10-6、鎂離子含量小于100×10-6、無機氨含量小于20×10-6）后進入鹵水池，經過輸鹵泵送至鹵水換熱器，與電解返回的脫氯淡鹽水換熱升溫后送至氨吹除塔。在鹵水換熱器至氨吹除塔之間管道加入氫氧化鈉和次氯酸鈉，與鹵水中無機氨反應后生成一氯氨、二氯氨氣體，通過氨吹除塔風機逆向吹除。除去無機氨的鹵水進入化鹽水罐，通過加壓泵加壓后送入氣水混合器，溶入一定量空氣后加入三氯化鐵，通過預處理器沉降作用除去鎂及機械雜質。除鎂后的粗鹽水進入反應槽，加入適量碳酸鈉攪拌除去粗鹽水中鈣離子后自流進入緩沖罐。緩沖罐出口連接凱膜過濾器，通過自壓過濾后的鹽水在進入折流槽前加入亞硫酸鈉，通過折流槽充分混合除去鹽水中游離氯后進入一次鹽水儲罐，供二次鹽水及電解使用。

2 除氨效果不佳的原因分析及措施

從2016年起，采礦一區部分鹽井鹵水無機氨含量由5×10-6急劇上漲為100×10-6，導致送一次鹽水鹵水無機氨含量達到原來運行的兩倍以上，最高可達20×10-6，精鹽水指標頻繁超標。

圖1 一次鹽水工藝流程簡圖

2.1 原因分析

一次鹽水裝置實現全鹵運行后，鹵水中鈣離子含量達到 800×10－6，較使用原鹽時上漲 500×10－6。鈣離子含量的上漲導致氨吹除塔填料層結垢嚴重，除氨塔效果不明顯。實驗研究氨吹除塔的最佳效果。

（1）實驗目的

找出pH值變化對鹵水除氨反應的影響。

（2）實驗原理

通過調整鹵水的pH值，加入適量的次氯酸鈉后，分析反應后鹵水中無機氨的含量，從而判斷pH值對反應的影響。

（3）實驗步驟

a.在輸鹵泵出口取2 L鹵水，測出其中無機氨含量；

b.將2L鹵水分別倒入A、B、C3個500mL容量瓶中，分別加氫氧化鈉溶液調整pH值為9.5、10.5、11.5；

c.在A、B、C中分別加入2mL次氯酸鈉（現場送，同一溶液）溶液，在燒杯中攪拌5 min，靜置10 min后分別測量A、B、C的無機氨含量。

（4）實驗結果

根據實驗步驟，共進行了3次實驗來調整pH值，pH值分別為9.5、10.5、11.5時，鹵水中無機氨的含量見表1。

實驗可知，當pH值為9.5～10.5時，次氯酸鈉與無機氨的除氨反應較pH值為10.5～11.5更為迅速。當pH值大于11.5后，除氨反應緩慢。

2.2 解決措施

（1）將氨吹除塔填料層厚度由原來的單層4 m改成目前的雙層各1 m，在確保反應面積的情況下改善結垢情況；

表1 實驗數據mg/L

（2）操作方面，將氨吹除塔填料清理更換頻次由3個月1次改為1個月1次，確保除氨效果達到工藝要求；

（3）通過調整堿加入量，將進氨吹除塔前鹵水pH值調整為9.5～10.5，氨吹除塔出口游離氯含量控制為無機氨含量的3～5倍。

通過一系列調整，除氨系統運行效果良好，精制鹽水無機氨含量能夠穩定在1mg/L以內。

3 化鹽系統改造

3.1 改造原因

在一次鹽水最初設計工藝流程中，化鹽水需要經過化鹽水換熱器加熱至（60±5）℃后進入原鹽儲運裝置，使用原鹽提高化鹽水中氯化鈉濃度，再由加壓泵送至加壓溶氣罐。實現全鹵運行以來，通過控制鹽井返出鹵水氯化鈉濃度大于308 g/L，鹵水在通過一次鹽水精制后，氯化鈉濃度依然能夠穩定在305 g/L以上，不再需要使用原鹽。

3.2 改造方案

除氨后的鹵水進入化鹽水罐，經加壓泵加壓，并用蒸汽換熱器升溫后直接送至加壓溶氣罐。生產流程中減少了原鹽儲運裝置，停用了化鹽水泵及粗鹽水攪拌。

3.3 改造效益

通過改造，停運了2臺45 kW化鹽水泵及1臺18.5 kW粗鹽水攪拌，每年可節約生產用電86.8萬kW·h，降低生產成本26萬元。

4 淡鹽水直輸改造

4.1 改造原因

淡鹽水原本設計是從氯堿分廠二次鹽水輸送至一次鹽水，通過淡鹽水換熱器到淡鹽水高位槽，然后再從高位槽溢流至化鹽水罐，由化鹽水泵輸送至原鹽儲運裝置進行化鹽。全鹵運行以后，淡鹽水不再需要進入原鹽儲運裝置，而是直接由回井泵輸送至淡鹽水池，作為鹽井生產鹵水的原料。

4.2 改造方案

淡鹽水高位槽位于一次鹽水主廠房4樓，而淡鹽水池建于地平面。利用淡鹽水高位槽與淡鹽水池的高度差，將淡鹽水高位槽出口管道直接連接至淡鹽水池，省去了淡鹽水通過高位槽溢流進入化鹽水罐，再經回井泵送至4#淡水池的工序。

4.3 改造效益

改造后回井泵由一天24 h運行縮短為4 h，每年可節約生產用電約50萬kW·h，降低生產成本約15萬元。

5 結語

通過對氨吹除塔運行的調整，除氨能力能到了大幅的提升，但是鹽水中游離氯也隨之提高，造成裝置內的碳鋼設備腐蝕加劇。化鹽水改造完成后氫氧化鈉加入點減少為1個，需要根據鹵水中鎂含量合理控制加入量。