一次鹽水全鹵優(yōu)化改造運(yùn)行總結(jié)

王會(huì)林

（陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司，陜西 榆林 719319）

陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司（以下簡稱“北元化工”）80萬t/a燒堿項(xiàng)目一次鹽水精制工藝選用加壓溶氣罐、預(yù)處理器、凱膜過濾器等設(shè)備，通過對粗鹽水的預(yù)處理和一次膜分離得到滿足離子交換樹脂塔進(jìn)料要求的精鹽水。為了降低燒堿生產(chǎn)成本，公司合理利用當(dāng)?shù)刎S富的地下鹽礦資源，建設(shè)2個(gè)巖鹽開采礦區(qū)，為一次鹽水裝置提供鹵水，實(shí)現(xiàn)全鹵制堿。

1 一次鹽水全鹵運(yùn)行工藝簡介

鹽井開采的鹵水經(jīng)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(jī)氨含量小于20×10-6）后進(jìn)入鹵水池，經(jīng)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(jī)氨反應(yīng)后生成一氯氨、二氯氨氣體，通過氨吹除塔風(fēng)機(jī)逆向吹除。除去無機(jī)氨的鹵水進(jìn)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(yù)處理器沉降作用除去鎂及機(jī)械雜質(zhì)。除鎂后的粗鹽水進(jìn)入反應(yīng)槽，加入適量碳酸鈉攪拌除去粗鹽水中鈣離子后自流進(jìn)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(jìn)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(jìn)入一次鹽水儲(chǔ)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(qū)部分鹽井鹵水無機(jī)氨含量由5×10-6急劇上漲為100×10-6，導(dǎo)致送一次鹽水鹵水無機(jī)氨含量達(dá)到原來運(yùn)行的兩倍以上，最高可達(dá)20×10-6，精鹽水指標(biāo)頻繁超標(biāo)。

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(shí)現(xiàn)全鹵運(yùn)行后，鹵水中鈣離子含量達(dá)到 800×10－6，較使用原鹽時(shí)上漲 500×10－6。鈣離子含量的上漲導(dǎo)致氨吹除塔填料層結(jié)垢嚴(yán)重，除氨塔效果不明顯。實(shí)驗(yàn)研究氨吹除塔的最佳效果。

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

找出pH值變化對鹵水除氨反應(yīng)的影響。

（2）實(shí)驗(yàn)原理

通過調(diào)整鹵水的pH值，加入適量的次氯酸鈉后，分析反應(yīng)后鹵水中無機(jī)氨的含量，從而判斷pH值對反應(yīng)的影響。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟

a.在輸鹵泵出口取2 L鹵水，測出其中無機(jī)氨含量；

b.將2L鹵水分別倒入A、B、C3個(gè)500mL容量瓶中，分別加氫氧化鈉溶液調(diào)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(xiàn)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(jī)氨含量。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，共進(jìn)行了3次實(shí)驗(yàn)來調(diào)整pH值，pH值分別為9.5、10.5、11.5時(shí)，鹵水中無機(jī)氨的含量見表1。

實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)pH值為9.5～10.5時(shí)，次氯酸鈉與無機(jī)氨的除氨反應(yīng)較pH值為10.5～11.5更為迅速。當(dāng)pH值大于11.5后，除氨反應(yīng)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(yīng)面積的情況下改善結(jié)垢情況；

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)mg/L

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

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

通過一系列調(diào)整，除氨系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，精制鹽水無機(jī)氨含量能夠穩(wěn)定在1mg/L以內(nèi)。

3 化鹽系統(tǒng)改造

3.1 改造原因

在一次鹽水最初設(shè)計(jì)工藝流程中，化鹽水需要經(jīng)過化鹽水換熱器加熱至（60±5）℃后進(jìn)入原鹽儲(chǔ)運(yùn)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(shí)現(xiàn)全鹵運(yùn)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(wěn)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(jìn)入化鹽水罐，經(jīng)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(chǎn)流程中減少了原鹽儲(chǔ)運(yùn)裝置，停用了化鹽水泵及粗鹽水?dāng)嚢琛?/p>

3.3 改造效益

通過改造，停運(yùn)了2臺(tái)45 kW化鹽水泵及1臺(tái)18.5 kW粗鹽水?dāng)嚢瑁磕昕晒?jié)約生產(chǎn)用電86.8萬kW·h，降低生產(chǎn)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(shè)計(jì)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(chǔ)運(yùn)裝置進(jìn)行化鹽。全鹵運(yùn)行以后，淡鹽水不再需要進(jìn)入原鹽儲(chǔ)運(yùn)裝置，而是直接由回井泵輸送至淡鹽水池，作為鹽井生產(chǎn)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(jìn)入化鹽水罐，再經(jīng)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(yùn)行縮短為4 h，每年可節(jié)約生產(chǎn)用電約50萬kW·h，降低生產(chǎn)成本約15萬元。

5 結(jié)語

通過對氨吹除塔運(yùn)行的調(diào)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(nèi)的碳鋼設(shè)備腐蝕加劇?；}水改造完成后氫氧化鈉加入點(diǎn)減少為1個(gè)，需要根據(jù)鹵水中鎂含量合理控制加入量。