氯堿生產過程中氯化鉀鹽水除銨工藝研究

王曉磊（青海中信國安科技發展有限公司，青海 格爾木 816000）

在化工工業的生產氯堿過程以及除去銨的過程中，一些溶解在氯化鉀鹽水溶液里的氨氣可以在一定的條件下，發生化學反應，銨被分解掉，但是又生成了一種叫做三氯化氮的新物質。在電解氯化鉀的溶液過程中，溶解的銨發生反應后生產的三氯化氮很容易導致爆炸的事故，這在化工工業中嚴重威脅著安全生產。因此，在化工工業上，生產氯堿的過程中就需要對使用到的氯化鉀鹽水電解前首先進行除氨的過程，從根本上，進一步降低化工生產中的爆炸事故的發生率，從而保證生產的安全。

1 氯化鉀鹽水中銨的來源

在實驗室里，使用的氯化鉀鹽水中氨的來源主要通過兩個途徑∶第一：從原料氯化鉀本身中混入了氨。第二：來自于反應物中苛化的麩皮水含有銨。根據有關報道，苛化麩皮水帶入的氨量占總氨的近三分之一，但其中僅有少量的銨轉化為三氯化氮。因此氯化鉀鹽水中的氨主要還是從原料氯化鉀中帶入占了很大的比，鹽水中過量堿，以KOH來計量2-3g/L；鹽水每天的消耗量約300立方米。鎂離子、鈣離子并沒有檢出，硫酸根的密度不足5g/L。

2 氯堿生產中除銨的工藝

2.1 工藝選擇

當前，氯堿的生產工藝很多，但這里從工業化安全生產的角度分析，根據實驗的可操作性，該實驗室采用了KCl鹽水被氯化的工藝路線，選擇在砂濾罐后增加除氨的裝置。這種工藝的流程操作簡單，原料可就地取材，主要需要的生產設備是氯化器兩個、除氯還原槽1個，成本所需少，場地所需面積較小。適合本企業的具體情況。

2.2 除氨的化學反應原理

氯化鉀鹽水除氨的基本原理如下：

當反應在堿性的條件下，氯與氨會按照如下的化學方程式生產氮氣，從而將生成的氮氣給予去除。其化學的反應方程式如下：

其中除去過量的氯氣則用硫代硫酸鈉，發生氧化還原反應，具體反應如下：

3 實驗計算

3.1 通氯氣的量

按照生產的硬性指標，鹽水含無機氨應不大于1mg/L;總氨不足4mg/L，鹽水的含氨量平均值在18.0mg/L左右，鹽水含氨的最高取值為30mg/L，則需要的氯氣的量為177.5mL/L。實際上，通氯量還要視實驗的效果，適當地增加至過量。

3.2 過量堿

按照理論3：1的計量數來計算，需KOH的濃度含量應為每升373.3mg。而實際測定，氯化鉀鹽水中含堿量在2500mg/L左右，遠遠大于實驗所需量，所以不需再加堿。

3.3 硫酸根的代入量

根據上述的化學方程式，過量氯被Na2S2O3還原，勢必會引入一定量的SO。假設需還原的氯的量為10-6計算，那么實際帶入的SO24-量為6.8mg/L,比SO量5g/L的指標要求低得很多。試驗的過程中，基于現實的可操作性，Na2S2O3過量以4*10-3計算，所帶入SO的量也只有2.7g/L，考慮到鹽水中原有的含量2g/L，硫酸根的總量也符合指標上≤5g/L的要求。

4 實驗過程與結論

4.1 實驗過程

根據氯化鉀鹽水除氨的工藝流程，可以看出每一個步驟中的加入的反應物，不能超過預定的量，這就要求在實驗前期就要做好數據的計算和預估，針對于實驗工程中的氯氣通入量、硫代硫酸鈉的等待加入量的進行準確的計算。在氯化鉀鹽水除氨的實驗過程中，由于氯氣的加入，對鹽水量的比值產生了一定的影響，實驗過程中也要將這種影響考慮到實驗的結果中，由此，根據實際的情況研究后，為了實驗結果更加的準確，實驗時用多組實驗數據來對結果進行驗證。實驗過程中，選取14組實驗，最有能夠以鹽水直接通過氯的實驗有10組通過了驗證。通過實驗，得到這樣的結果：通入適量的氯氣，可以將氯化鉀的鹽水中的氨處理到4mg/L的指標，也就是通氯量的逐漸增大時，鹽水中的氨含量也跟著下降，達到了除銨的目的。

4.2 實驗結論

通過本實驗的過程，表明了通過對氯化鉀鹽水進行直接氯化的方法，就能夠將氯化鉀鹽水中的氨去除的，而且在實際的操作中，達到了十分理想的實驗效果，實驗結果完全符合氯化鉀除氨的要求，可以應用到實際的氯堿生產過程中的。

5 結語

本文分析了氯堿生產中，氯化鉀鹽水氨的來源，威脅到了氯堿工業的安全生產管理，怎樣來除去氨需要一個比較科學的化工工藝來驗證。通過本實驗的研究，證明了直接通過加入氯氣這種方法是可行的，該方法不僅提高了氯堿生產工藝的水平，而且還確保了氯堿的生產安全，這對化工的發展提供了實驗依據。希望通過這樣的實驗來分析和證明氯化鉀鹽水除氨的方法的實用性和科學性，能夠為氯堿生產安全提供一定的參考意義。

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[3]侯穎，淺談氯堿生產過程中的氯化鉀鹽水除氨.[J]黑龍江科技信息，2013(2).