氯碱生产工艺方法比较分析

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摘要：氯碱生产工艺方法多种多样，主要有水银法、苛化法、离子膜法、隔膜法等，其中离子膜法和隔膜法两种方法应用最为广泛。本文从氯碱生产角度入手，对离子膜法和隔膜法在化盐工段、电解工段、蒸发工段、氯氢处理工段的生产工艺进行了对比分析，从中窥探出两种生产工艺的优缺点。

关键词：氯碱生产工艺；离子膜法；隔膜法；优缺点

氯碱生产工业是我国基本化学工业中的基础工业，在化工业、纺织业、轻工业、冶炼业等广泛应用。众所周知，氯碱生产采用化学方法，生产制作过程中消耗大量能源，还会产生一定的环境污染问题。介于此，应当对现有氯碱生产工艺方法进行对比分析，为未来氯碱生产工艺方法创新进行借鉴。

1化盐工段

在这一阶段，对盐水标准进行比较分析。普通标准下，精盐水槽里面的氯化钾质量浓度为300～310g/L。采用隔膜法生产氯碱时，该种方法对盐水标准较低，无论有没有硫酸根，化盐中都不会积累硫酸根。所以，很多地下盐丰富地方，可以用卤水制造碱，资源消耗相对小，故资源优势明显[1]。但是，隔膜法使用寿命不长，为延长隔膜法运转时间，需要消除盐水中的钙镁离子、及固体悬浮颗粒物质等含量。部分企业采用氯碱工艺静制盐水，具体方式：第一，溶解盐时，循环使用盐水，溶解后的盐水中反应生成了Mg(OH)2物质；第二，使用碳酸钾，用于沉淀CaCO3；第三，反应后，对精盐水进行澄清；第四，使用砂滤器对澄清盐水进行过滤。通过以上操作，可进一步提升盐水质量。离子膜法在盐水工段的主要工作依然是除硫酸根，结束这一重要工作后，经过干盐饱和，再加入碳酸钾、氢氧化钾、氯化铁等物质，之后使用预处理器、膜过滤器进行处理，加入盐酸中和后，生成一次精盐水。将一次精盐水放置入螯合树脂塔中将钙镁离子控制到20ppb以下，得到二次精盐水，再对二次精盐水进行电解。这过程中，虽然可以达到预期目的，但是有污染问题。对此，对生产工艺进行改造，使用戈尔膜进行过滤，二次精盐水质量得以明显提升，对比发现，隔膜法对盐水标准较低，而离子膜法对盐水标准相对高一些。改造后的隔膜法、离子膜，盐水质量大幅度提升。

2电解工段

在电解阶段，隔膜法一般使用国产电解槽，如KD-55型、C47型、30型、25型等[2]。隔膜材料主要是石棉绒，经吸膜池搅合后为悬浮状，且无结块、无搭桥。成膜后，检查隔膜外形，确认其厚度平衡，表面平整、光滑，没有铁丝露等现象后，将隔膜烘干。这种生产方式操作相对简单，这是隔膜法的主要优点，但是有一个致命性缺点，即有致癌性。若弥补这一缺点，应考虑如何优化工艺，降低生产工艺的致癌性。离子膜法在电解阶段，对盐水标准较高，先一次盐水精制后，再经过螯合树脂塔吸收后进行二次盐水精制。二次精制盐水进入电解槽后进行电解，具体步骤如图1所示。图1离子膜法电解生产工艺示意图离子膜法采用的离子膜，虽然由国内企业提供，但是基本从美国、日本等进口而来，价格较低用，生产工艺成本高。不少企业为降低生产工艺成本，在离子膜研发上投入了很大的资金，目前东岳集团研发工作已经取得突破性成果。该集团使用自行研发的离子膜生产烧碱，每吨消耗的能量，比隔膜法低30%左右。所以，与隔膜法相比，采用国内集团公司研发的离子膜法，可以降低电解能耗。

3蒸发工段

在蒸发工段，隔膜法生产工艺产生的电解液，KOH质量约占10%左右，其中含盐较高。由于隔膜法生产工艺要求高，电解蒸发必须使用相配套的蒸发程序，虽然能够增加电解液质量分数，但是能耗消耗很大。但是使用离子膜法生产出来的电解液，其中的KOH质量分数约30%左右。可以看出，离子膜法生产出来的电解液质量标准很高，可以直接制作成成品。

4氯氢处理工段

电解反应过程中，无论采用隔膜法、离子膜法，都会产生氢气、氯气[3]，这些物质是直接被解离出来的，不用于下一步工序，需要进行氢气、氯气处理。其中，湿氯气腐蚀性比较强，而干氯气腐蚀性相对低一些，对碳钢腐蚀影响较低。所以，电解液传送与应用过程中要对氯气进行干燥处理。氯气处理一般采用两种方式，第一种是使用钛冷却器进行干燥处理，第二种是采用浓硫酸。除了氯气外，氢气处理也是尤为关键的，可以采用水洗，冷却将氢气中氢氧化钾等物质去除。在氯气、氢气处理上，隔膜法、离子膜法虽然有一定的去除效果，但是效果都没有达到非常好的效果，这是这两种方法的主要缺陷。目前，国内一些企业基于隔膜法、离子膜法的基本原理研制了一个配套的氯氢处理设备，合用隔膜法和离子膜法，很好的提高了氯气、氢气去除效果。

5结语

综上所述，隔膜法、离子膜法是氯碱生产常用的两种工艺，对它们的生产工艺及优缺点进行分析，可以进一步优化隔膜法和离子膜法。今后工作中，要加强对氯碱生产工艺方法的对比分析，针对生产工艺缺陷开展技术研发，以弥补缺陷，提高氯碱生产工艺水平。

作者:魏洪鑫 单位:青海盐湖股份有限公司化工分公司氯碱厂

参考文献：

[1]曲红星，褚福林.氯碱生产过程中氯化钾盐水除铵工艺研究[J].科技创新与应用，2014，06：47.

[2]陈秀清.氯碱生产工艺研究探讨[J].广州化工，2011，03：157-159.

[3]刘春玲.氯碱生产工艺中废水回收利用的探讨[J].石河子科技，2013，06：40-42.