氯碱生产过程中氯化钾盐水除铵工艺研究

王晓磊（青海中信国安科技发展有限公司，青海 格尔木 816000）

在化工工业的生产氯碱过程以及除去铵的过程中，一些溶解在氯化钾盐水溶液里的氨气可以在一定的条件下，发生化学反应，铵被分解掉，但是又生成了一种叫做三氯化氮的新物质。在电解氯化钾的溶液过程中，溶解的铵发生反应后生产的三氯化氮很容易导致爆炸的事故，这在化工工业中严重威胁着安全生产。因此，在化工工业上，生产氯碱的过程中就需要对使用到的氯化钾盐水电解前首先进行除氨的过程，从根本上，进一步降低化工生产中的爆炸事故的发生率，从而保证生产的安全。

1 氯化钾盐水中铵的来源

在实验室里，使用的氯化钾盐水中氨的来源主要通过两个途径∶第一：从原料氯化钾本身中混入了氨。第二：来自于反应物中苛化的麸皮水含有铵。根据有关报道，苛化麸皮水带入的氨量占总氨的近三分之一，但其中仅有少量的铵转化为三氯化氮。因此氯化钾盐水中的氨主要还是从原料氯化钾中带入占了很大的比，盐水中过量碱，以KOH来计量2-3g/L；盐水每天的消耗量约300立方米。镁离子、钙离子并没有检出，硫酸根的密度不足5g/L。

2 氯碱生产中除铵的工艺

2.1 工艺选择

当前，氯碱的生产工艺很多，但这里从工业化安全生产的角度分析，根据实验的可操作性，该实验室采用了KCl盐水被氯化的工艺路线，选择在砂滤罐后增加除氨的装置。这种工艺的流程操作简单，原料可就地取材，主要需要的生产设备是氯化器两个、除氯还原槽1个，成本所需少，场地所需面积较小。适合本企业的具体情况。

2.2 除氨的化学反应原理

氯化钾盐水除氨的基本原理如下：

当反应在碱性的条件下，氯与氨会按照如下的化学方程式生产氮气，从而将生成的氮气给予去除。其化学的反应方程式如下：

其中除去过量的氯气则用硫代硫酸钠，发生氧化还原反应，具体反应如下：

3 实验计算

3.1 通氯气的量

按照生产的硬性指标，盐水含无机氨应不大于1mg/L;总氨不足4mg/L，盐水的含氨量平均值在18.0mg/L左右，盐水含氨的最高取值为30mg/L，则需要的氯气的量为177.5mL/L。实际上，通氯量还要视实验的效果，适当地增加至过量。

3.2 过量碱

按照理论3：1的计量数来计算，需KOH的浓度含量应为每升373.3mg。而实际测定，氯化钾盐水中含碱量在2500mg/L左右，远远大于实验所需量，所以不需再加碱。

3.3 硫酸根的代入量

根据上述的化学方程式，过量氯被Na2S2O3还原，势必会引入一定量的SO。假设需还原的氯的量为10-6计算，那么实际带入的SO24-量为6.8mg/L,比SO量5g/L的指标要求低得很多。试验的过程中，基于现实的可操作性，Na2S2O3过量以4*10-3计算，所带入SO的量也只有2.7g/L，考虑到盐水中原有的含量2g/L，硫酸根的总量也符合指标上≤5g/L的要求。

4 实验过程与结论

4.1 实验过程

根据氯化钾盐水除氨的工艺流程，可以看出每一个步骤中的加入的反应物，不能超过预定的量，这就要求在实验前期就要做好数据的计算和预估，针对于实验工程中的氯气通入量、硫代硫酸钠的等待加入量的进行准确的计算。在氯化钾盐水除氨的实验过程中，由于氯气的加入，对盐水量的比值产生了一定的影响，实验过程中也要将这种影响考虑到实验的结果中，由此，根据实际的情况研究后，为了实验结果更加的准确，实验时用多组实验数据来对结果进行验证。实验过程中，选取14组实验，最有能够以盐水直接通过氯的实验有10组通过了验证。通过实验，得到这样的结果：通入适量的氯气，可以将氯化钾的盐水中的氨处理到4mg/L的指标，也就是通氯量的逐渐增大时，盐水中的氨含量也跟着下降，达到了除铵的目的。

4.2 实验结论

通过本实验的过程，表明了通过对氯化钾盐水进行直接氯化的方法，就能够将氯化钾盐水中的氨去除的，而且在实际的操作中，达到了十分理想的实验效果，实验结果完全符合氯化钾除氨的要求，可以应用到实际的氯碱生产过程中的。

5 结语

本文分析了氯碱生产中，氯化钾盐水氨的来源，威胁到了氯碱工业的安全生产管理，怎样来除去氨需要一个比较科学的化工工艺来验证。通过本实验的研究，证明了直接通过加入氯气这种方法是可行的，该方法不仅提高了氯碱生产工艺的水平，而且还确保了氯碱的生产安全，这对化工的发展提供了实验依据。希望通过这样的实验来分析和证明氯化钾盐水除氨的方法的实用性和科学性，能够为氯碱生产安全提供一定的参考意义。

[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(6).

[2]娄德志，氯碱生产过程中的氯化钾盐水除氨.[J]环球市场信息导报，2014(29).

[3]侯颖，浅谈氯碱生产过程中的氯化钾盐水除氨.[J]黑龙江科技信息，2013(2).