一次盐水全卤优化改造运行总结

王会林

（陕西北元化工集团股份有限公司，陕西 榆林 719319）

陕西北元化工集团股份有限公司（以下简称“北元化工”）80万t/a烧碱项目一次盐水精制工艺选用加压溶气罐、预处理器、凯膜过滤器等设备，通过对粗盐水的预处理和一次膜分离得到满足离子交换树脂塔进料要求的精盐水。为了降低烧碱生产成本，公司合理利用当地丰富的地下盐矿资源，建设2个岩盐开采矿区，为一次盐水装置提供卤水，实现全卤制碱。

1 一次盐水全卤运行工艺简介

盐井开采的卤水经分析（氯化钠含量大于308 g/L、钙含量小于1 000×10-6、镁离子含量小于100×10-6、无机氨含量小于20×10-6）后进入卤水池，经过输卤泵送至卤水换热器，与电解返回的脱氯淡盐水换热升温后送至氨吹除塔。在卤水换热器至氨吹除塔之间管道加入氢氧化钠和次氯酸钠，与卤水中无机氨反应后生成一氯氨、二氯氨气体，通过氨吹除塔风机逆向吹除。除去无机氨的卤水进入化盐水罐，通过加压泵加压后送入气水混合器，溶入一定量空气后加入三氯化铁，通过预处理器沉降作用除去镁及机械杂质。除镁后的粗盐水进入反应槽，加入适量碳酸钠搅拌除去粗盐水中钙离子后自流进入缓冲罐。缓冲罐出口连接凯膜过滤器，通过自压过滤后的盐水在进入折流槽前加入亚硫酸钠，通过折流槽充分混合除去盐水中游离氯后进入一次盐水储罐，供二次盐水及电解使用。

2 除氨效果不佳的原因分析及措施

从2016年起，采矿一区部分盐井卤水无机氨含量由5×10-6急剧上涨为100×10-6，导致送一次盐水卤水无机氨含量达到原来运行的两倍以上，最高可达20×10-6，精盐水指标频繁超标。

图1 一次盐水工艺流程简图

2.1 原因分析

一次盐水装置实现全卤运行后，卤水中钙离子含量达到 800×10－6，较使用原盐时上涨 500×10－6。钙离子含量的上涨导致氨吹除塔填料层结垢严重，除氨塔效果不明显。实验研究氨吹除塔的最佳效果。

（1）实验目的

找出pH值变化对卤水除氨反应的影响。

（2）实验原理

通过调整卤水的pH值，加入适量的次氯酸钠后，分析反应后卤水中无机氨的含量，从而判断pH值对反应的影响。

（3）实验步骤

a.在输卤泵出口取2 L卤水，测出其中无机氨含量；

b.将2L卤水分别倒入A、B、C3个500mL容量瓶中，分别加氢氧化钠溶液调整pH值为9.5、10.5、11.5；

c.在A、B、C中分别加入2mL次氯酸钠（现场送，同一溶液）溶液，在烧杯中搅拌5 min，静置10 min后分别测量A、B、C的无机氨含量。

（4）实验结果

根据实验步骤，共进行了3次实验来调整pH值，pH值分别为9.5、10.5、11.5时，卤水中无机氨的含量见表1。

实验可知，当pH值为9.5～10.5时，次氯酸钠与无机氨的除氨反应较pH值为10.5～11.5更为迅速。当pH值大于11.5后，除氨反应缓慢。

2.2 解决措施

（1）将氨吹除塔填料层厚度由原来的单层4 m改成目前的双层各1 m，在确保反应面积的情况下改善结垢情况；

表1 实验数据mg/L

（2）操作方面，将氨吹除塔填料清理更换频次由3个月1次改为1个月1次，确保除氨效果达到工艺要求；

（3）通过调整碱加入量，将进氨吹除塔前卤水pH值调整为9.5～10.5，氨吹除塔出口游离氯含量控制为无机氨含量的3～5倍。

通过一系列调整，除氨系统运行效果良好，精制盐水无机氨含量能够稳定在1mg/L以内。

3 化盐系统改造

3.1 改造原因

在一次盐水最初设计工艺流程中，化盐水需要经过化盐水换热器加热至（60±5）℃后进入原盐储运装置，使用原盐提高化盐水中氯化钠浓度，再由加压泵送至加压溶气罐。实现全卤运行以来，通过控制盐井返出卤水氯化钠浓度大于308 g/L，卤水在通过一次盐水精制后，氯化钠浓度依然能够稳定在305 g/L以上，不再需要使用原盐。

3.2 改造方案

除氨后的卤水进入化盐水罐，经加压泵加压，并用蒸汽换热器升温后直接送至加压溶气罐。生产流程中减少了原盐储运装置，停用了化盐水泵及粗盐水搅拌。

3.3 改造效益

通过改造，停运了2台45 kW化盐水泵及1台18.5 kW粗盐水搅拌，每年可节约生产用电86.8万kW·h，降低生产成本26万元。

4 淡盐水直输改造

4.1 改造原因

淡盐水原本设计是从氯碱分厂二次盐水输送至一次盐水，通过淡盐水换热器到淡盐水高位槽，然后再从高位槽溢流至化盐水罐，由化盐水泵输送至原盐储运装置进行化盐。全卤运行以后，淡盐水不再需要进入原盐储运装置，而是直接由回井泵输送至淡盐水池，作为盐井生产卤水的原料。

4.2 改造方案

淡盐水高位槽位于一次盐水主厂房4楼，而淡盐水池建于地平面。利用淡盐水高位槽与淡盐水池的高度差，将淡盐水高位槽出口管道直接连接至淡盐水池，省去了淡盐水通过高位槽溢流进入化盐水罐，再经回井泵送至4#淡水池的工序。

4.3 改造效益

改造后回井泵由一天24 h运行缩短为4 h，每年可节约生产用电约50万kW·h，降低生产成本约15万元。

5 结语

通过对氨吹除塔运行的调整，除氨能力能到了大幅的提升，但是盐水中游离氯也随之提高，造成装置内的碳钢设备腐蚀加剧。化盐水改造完成后氢氧化钠加入点减少为1个，需要根据卤水中镁含量合理控制加入量。