全卤水制碱除铵系统工艺优化

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中图分类号：T-1 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）04-0072-01

河南永银化工实业有限公司烧碱分厂，投运四台日本旭化成零极距离子膜电解槽，生产能力为10万t/a.烧碱，利用当地丰富的地下卤水资源，实现了全卤水制碱工艺，节约了生产成本。

由于地下卤水中的总铵（胺）含量为25-35mg/L，若不能有效去除，盐水中的NH4+在电解槽阳极室PH值为2-4时与氯气反应生成NCl3，反应式为：

NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl

一、一次盐水除铵工艺流程

盐矿采集的地下卤水（含电解槽返回淡盐水）浓度在300～310 g/L，输送至两个5000 m3的卤水贮罐（H 15 m），在卤水泵吸入管路注加NaOH溶液，调节卤水pH值为9～10.5后注加NaClO溶液，经钛板式换热器Ⅰ利用电解返回淡盐水预热后温度升至40℃，再经钛板式换热器Ⅱ利用0.25MPa的低压饱和蒸汽加热至至60℃以上。加入NaClO溶液的目的是去除卤水中的铵，生成易分解的一氯胺及二氯胺

二、 改造前存在的问题

1.两个卤水贮罐设计为并联使用，加注的NaOH溶液与卤水中Mg2+离子反应生成的Mg（OH）2与Ca2+、及泥沙等杂质，通过卤水加压泵随即进入除铵系统，在板式换热器及除铵塔内大量聚集结垢，严重制约了除铵效果。

2.卤水中含有大量的Ca2+、Mg2+离子等杂质（1100 mg/L），通过钛板式换热器Ⅱ（28.9m2），采用0.25MPa的低压饱和蒸汽进行预热至60 ℃以上。由于钛板换热器流道较窄（3 mm），运行3天左右垢层附着在钛板片表面，严重影响到换热效果，造成盐水流量大幅度降低，卤水预热温度达不到规定要求范围，需对钛板换热器进行拆卸清洗，每次处理结垢堵塞状况时除铵系统停运时间为6小时，严重制约了除铵系统的连续稳定运行。

3.在卤水泵吸入管路加注NaOH溶液、NaClO溶液，造成卤水的pH值调节、游离氯含量调节控制极不稳定，严重影响到除铵效果。

4. 2011年6月自烧碱装置开机运行至2012年10月，一次精制盐水总铵（胺）均值在20 ppm以上，液氯中三氯化氮含量均值在100ppm以上，严重超出指标规定值，为整个生产系统埋下重大安全隐患。

三、改造措施

1.把两个卤水贮罐改为串联使用，A罐接收盐矿卤水，液位高度保持85%以上，同时加注NaOH溶液调节卤水pH值5-8。泥沙等杂质在A罐内部得到有效沉积后，自罐体上部溢流至B罐（液位保持30%以上），NaCLO溶液注加至B罐内部，同时在B罐内增设通入空气搅拌管线，然后经卤水泵加压输送至除铵系统。

改造后，来自盐矿地下卤水中的固体杂质及悬浮杂质，在A罐中得到沉积，稳定控制卤水pH值为9-10.5，延长了换热器及除铵塔的使用周期，在B罐内部增设空气搅拌管后，促使除铵化学反应得到充分完成，为除铵工艺的稳定运行奠定了基础。

2.通过综合技术论证及与相关离子膜烧碱生产厂家多次进行技术沟通交流，综合板式换热器在此处的使用利弊后，决定安装投运一台120O的钛列管换热器进行替代板式换热器。

自2102年11月钛列管换热器投运后，运行状况良好未出现结垢堵塞现象，卤水预热温度一直控制在60-70℃，满足了除铵的工艺需求。

3.通过对NaOH溶液、NaCLO溶液注加位置的改造，卤水的pH值稳定控制在9-10.5，卤水中的游离氯含量稳定控制在8-10mg/l，保证了除铵的工艺需要条件。

4.两个返井槽要分开用，一个作为生产罐使用（一个进卤水、一个接收淡盐水等），通过化盐水泵（P-401A/B）把卤水送入化盐水加热器（E-401）进行二次加热达到除铵温度，加热后进入化盐桶（V-402A/B），化盐桶中要保持一定的盐层。饱和盐水从化盐桶中溢流进入折流槽、粗盐水池。

四、改造后取得的效果

我公司通过一系列的工艺改造优化，根据我公司2012年12月-2014年12月的运行数据，除铵效果非常明显，一次精制盐水总铵（胺）均值≤4ppm，液氯中三氯化氮含量均值≤10ppm左右，确保了除铵效果，消除了三氯化氮给系统生产带来的重大安全隐患，确保了系统的安全稳定连续运行。