利用聚合氯化铝装置生产氯化钙研究

朱丽莉，刘红民，景涛涛

（河南神马氯碱发展有限责任公司，河南 平顶山467000）

河南神马氯碱发展有限责任公司（氯碱公司）是一个拥有30万t/a烧碱、30万t/a PVC生产能力的化工企业，该企业在PVC生产过程中副产盐酸约10万t/a，副产固体废物（含水30%）电石渣50万t/a；固体光气副产盐酸约3万t/a。企业副产废酸采用补贴运费的方式维持生产平衡。每年盐酸补贴费用至少在1 000万元以上。

1 聚合氯化铝生产概述

2012年，某公司租用该公司场地，投资约3 000万元建设了一套3万t/a的聚合氯化铝（PAC）装置，利用该公司蒸汽和副产盐酸生产聚合氯化铝（PAC），由于受蒸汽压力、技术、管理等条件限制，于2017年4月将该装置租赁给河南神马氯碱公司经营，该装置主要设备见表1。

聚合氯化铝是一种净水材料，无机高分子混凝剂，又被简称为聚铝，化学分子式：Al2Cln（OH）6-n，易溶于水。其主要用途：（1）主要用于净化饮用水和给水的特殊水质处理，如除铁、除氟、除镉、除放射性污染、除漂浮油等。也用于工业废水处理，如印染废水等；（2）聚合氯化铝在表面处理中用作水处理剂；（3）化妆品主要原料；（4）部分絮凝剂可用于食品添加剂。

表1 聚合氯化铝装置一览表

1.1 聚合氯化铝生产工艺

在反应池中加入盐酸、水、铝矾土，经搅拌、蒸汽加热一定时间后，加入铝酸钙粉进行反应达到指标要求，反应完成，进入干燥、包装工序。生产1 t净水，耗盐酸量约为0.8 t，聚合氯化铝生产工艺基本流程示意见图1。

图1 聚合氯化铝生产工艺基本流程示意图

2 研究课题的提出

2.1 改进方法

该装置由神马氯碱承租后，首先对其设备进行更新、维护、更换等。在运行过程中发现：（1）1 t PAC消耗蒸汽约3 t，满负荷生产需耗蒸汽27 t/a左右，公司蒸汽不能满足需要；（2）原料采购不能正常供应，（3）满负荷生产每天仅能消耗盐酸72 t，1个反应池90 m3，每池每天消耗盐酸仅25 t左右，而公司每天副产盐酸210 t左右。

公司专门成立了用盐酸、电石渣生产氯化钙生产研发小组，着手研究生产方案，（1）考虑反应设备的防腐选择；（2）及时将反应热带走；（3）要将反应解析出的酸雾处置合格，满足GB16297标准后达标排放；（4）在不生产固体氯化钙之前，利用液体氯化钙与硫酸根反应去除淡盐水中硫酸根。

新旧方案对比，生产工艺、所需设备、酸雾吸收等情况大部分一样，而且不需消耗蒸汽，在不生产固体氯化钙的情况下，生产工艺比PAC还简单。而且盐酸消耗量比PAC大。经计算，1 t含水30%电石渣能消耗31%的盐酸2 t。1个反应池每池能消耗盐酸至少60 t，且可根据生产需要增加反应次数。

2.2 氯化钙生产工艺简述

打开反应池上的废气吸收装置，根据液位计粗控盐酸加入量，利用酸泵把60 t盐酸从盐酸贮槽里加入到反应池中。开启搅拌机，根据放酸量确定电石渣的用量（盐酸∶电石渣=2∶1）。将电石渣匀速加入反应池，期间严格控制反应温度，根据温度确定电石渣的加入量。反应1.0～2.0 h后用pH值试纸检测反应液pH值，当pH值达到7.0～8.0时稳定不变为反应完成。停搅拌机，利用杆泵将反应池中的液态产品输送至压滤机进行压滤，滤饼进入1＃沉淀池然后运至砖厂做砖，滤液进入5号跑道池，用车运至盐矿去除淡盐水中的硫酸根。液体氯化钙工艺流程示意图见图2。

图2 液体氯化钙工艺流程图

3 生产工艺创新

在利用PAC装置生产氯化钙过程中发现了一些问题，项目组成员经过实验、研究，已全部解决。

（1）将尾气吸收塔由一级改为二级，确保了尾气排放符合国家标准。（2）更改聚合氯化铝生产工艺由先加酸后加电石渣的方式为先加电石渣后加盐酸。（3）利用三氯化铝装置副产的次氯酸钠先与电石渣浆反应消除硫、磷，保证尾气排放合格。（4）利用三氯化铝产生的含铝废液生产PAC，有效降低PAC生产成本。（5）将氯化钙产生的废渣与PAC产生废渣按比例混合后做砖，减少产生的废渣对环境的污染。（6）改单一生产PAC变为一个反应池生产PAC，2个反应池生产氯化钙。

4 效益情况

利用3万t/a的聚合氯化铝装置，优化配置，合理使用该装置设备，一个反应池生产PAC，两个反应池生产氯化钙，保证每天消耗盐酸150 t，年操作时间按330天（8 000 h）计算，液体氯化钙送往神马盐业除淡盐水中硫酸根，盐酸按200元/t计，则每年盐酸减少补贴：150×330×200=9 900 000（元）；硫酸根降低使电解槽电耗的减少也能产生一定的效益。

5 结语

利用现有3万t/a聚合氯化铝生产装置，合理利用公司原料、公用工程，副产盐酸、电石渣生产液体氯化钙，利用氯化钙与硫酸根反应生成硫酸钙沉淀去除硫酸根降低电耗。每年能为公司减少盐酸补贴费用一千万元以上，消耗电石渣3万t。能够保证公司大生产、大平衡，同时降低了电石灰堆积压力，增加安置岗位，为公司带来很好的经济效益、社会及环保效益。