王守霞,王廣鵬

(中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善 750336)

1 前言

中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司制鈉廠(以下簡稱“公司”)擁有國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先、世界產(chǎn)能最大的6.5萬t/a金屬鈉生產(chǎn)線，副產(chǎn)氯氣10.075萬t/a。金屬鈉生產(chǎn)線主要生產(chǎn)工序由電解工序、鹽干燥工序、精制鑄鈉工序、氯處理工序、公用工程組成。

金屬鈉的電解工藝為鹽法電解，屬熔融電化學(xué)范疇，主要化學(xué)反應(yīng)：

2NaCl—2Na+Cl2↑+Q

熔融氯化鈉電解法生產(chǎn)工藝是熔融的氯化鈉、氯化鋇、氯化鈣三元電解質(zhì)被電解生成金屬鈉和氯氣。氯氣被氯氣泵抽出，經(jīng)冷凍液化包裝或輸送至其他后續(xù)工序。氯氣在電解槽內(nèi)升騰的過程中攜帶了較多的電解質(zhì)細(xì)微顆粒粉塵，給后續(xù)工序帶來了不利影響。

熔融法電解有別于離子膜電解工藝，電解產(chǎn)生的氯氣攜帶大量粉塵，較離子膜電解工藝產(chǎn)生的氯氣含塵量及雜質(zhì)含量大很多，熔融法電解產(chǎn)生氯氣含塵量大的主要原因如下：在電解槽運(yùn)行過程中，氯離子在陽極區(qū)因分解反應(yīng)生成氯氣，細(xì)微的鹽粉塵以及因陽極腐蝕脫落的碳分子與氯氣混合，隨著氯氣負(fù)壓系統(tǒng)帶出電解槽；對電解槽進(jìn)行換跨接件等操作時，部分瀝青及空氣中的鹽粉塵會隨著氯氣被帶到后續(xù)系統(tǒng)。

2 原有氯處理工藝簡介(如圖1)

原有氯處理工藝采用水洗和酸脫水工藝，雖然可以去除粉塵，但運(yùn)行成本較高，除塵效果不佳，且產(chǎn)生的廢氯水處理成本高，處理難度大；泵后選用的絲網(wǎng)酸霧捕集器酸捕集效果差，縮短了后續(xù)設(shè)備使用壽命，同時對液氯品質(zhì)也造成非常不好的影響。圖1中雙箭頭表示氯氣流向，單箭頭表示硫酸及氯水流向。

圖1 原有氯處理工藝流程簡圖Fig.1 Original chlorine treatment process flow diagram

3 改進(jìn)后的氯處理工藝簡介

鑒于原有水洗工藝流程長，運(yùn)行成本高，除塵效果差等原因，項目擴(kuò)建時對泵前泵后氯氣處理工藝全部進(jìn)行了升級改造，即將泵前氯氣水洗和酸脫水工藝改為干法除塵工藝，大大提高了除塵效率，并使廢氯水排放量降為零，泵后絲網(wǎng)酸霧捕集器采用了兩級高效酸霧捕集器，酸霧捕集效率大大提高，液氯品質(zhì)也得到了提升。改進(jìn)后的氯處理工藝流程如圖2。圖2中雙箭頭表示氯氣流向，單箭頭表示硫酸流向。

圖2 改進(jìn)后的氯處理工藝流程簡圖Fig.2 Improved chlorine treatment process flow diagram

4 氯處理工藝技術(shù)創(chuàng)新

4.1 氯氣除塵方箱技術(shù)創(chuàng)新

對氯氣除塵方箱進(jìn)行了重新設(shè)計改造。即在氯氣除塵方箱內(nèi)安裝由梯形鋼板組成的規(guī)整填料來脫除粉塵。這種規(guī)整填料脫除粉塵的機(jī)理為：當(dāng)氣體夾帶固體粉塵由垂直流道流至傾斜流道時，固體粉塵撞到傾斜的鋼板時速度會大大降低，而隨后接踵而至的固體粉塵碰上這些已經(jīng)被滯速的粉塵顆粒以后就可能凝聚在一起，從而增大固體粉塵的粒徑，提高其沉降速度，從而在隨氣相最終流出規(guī)整填料以后與氣相分離，掉到除塵箱底部。改造后氯氣除塵方箱除塵效果大大增加，塵量由原先固體粉塵半年不到600 kg/a，增加到現(xiàn)在的150 kg/月，氯氣除塵方箱所產(chǎn)生的壓降也由原先的40 Pa/a左右增加到800 Pa/月左右。

4.2 氯氣布袋除塵器創(chuàng)新

依據(jù)項目液氯最大產(chǎn)量3.1萬t/a，對脈沖式氯氣布袋除塵器進(jìn)行重新設(shè)計，設(shè)計產(chǎn)能為含空氣氯氣量1 700 m3/h～2 000 m3/h，除塵面積300 m2/臺，粉塵粒徑達(dá)到3 μm以下的全部濾除，同時實(shí)現(xiàn)了自動噴吹，且脈沖閥的噴吹時間在0.01 s～0.05 s之間，噴吹間隔10 s以上,此除塵采用英國技術(shù)的粉塵極化裝置。該裝置的原理是當(dāng)氯氣經(jīng)過裝置的電場后，粉塵均被荷電后極化，彼此不再吸附聚集，當(dāng)?shù)竭_(dá)布袋后，荷電消失，粉塵呈疏松結(jié)構(gòu)，既不粘袋又容易被吹落。

4.3 酸洗系統(tǒng)創(chuàng)新

采用的硫酸洗滌塔全容積由原先的6.25 m3增至20 m3，且實(shí)現(xiàn)了三臺硫酸洗滌塔兩級串聯(lián)與另一臺互為備用的運(yùn)行方式，同時塔內(nèi)填料采用雙層填料方式，即底層為300 mm高的Φ38小直徑鮑爾環(huán)填料，上層設(shè)置1 200 mm高的Φ50大直徑鮑爾環(huán)填料， 85%～98%濃硫酸自上而下淋洗由塔下部上流的氯氣，經(jīng)過兩周的運(yùn)行，硫酸吸收少量的水分和粉塵，濃度降至94%左右，設(shè)備體積增大后，增加接觸面積，延長反應(yīng)時間，降低了塔阻，提高了填料塔的運(yùn)行效率，使氯氣中的水分和小部分氯塵得以高效去除。

4.4 酸霧捕集系統(tǒng)創(chuàng)新

酸霧捕集系統(tǒng)增大了設(shè)備容積，由原先2.33 m3增至7.46 m3，且采用新型的兩極除霧裝置，除霧效果明顯提高，減少了后續(xù)工藝氯氣中的含酸量，大大降低了后續(xù)設(shè)備的腐蝕速度，同時滿足了用氯客戶對氯氣含酸量的要求。

5 經(jīng)濟(jì)效益

氯處理工藝技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，一次水及液堿零消耗，電消耗降低58 400.5 kW·h/月，實(shí)現(xiàn)了減員增效，具體結(jié)果見表1。

表1 項目實(shí)施前后效果對比Tab.1 Comparison of effects before and after project implementation

6 結(jié)論

改造后，取消了原有水洗系統(tǒng)，不僅消除了原有除塵系統(tǒng)(水洗系統(tǒng))存在的缺點(diǎn)和弊端，較原有水洗系統(tǒng)大大降低了氯氣中的含塵量、降低了運(yùn)行成本、實(shí)現(xiàn)了廢水零排放，達(dá)到了環(huán)保生產(chǎn)的目的；同時改造后的除塵方箱和脈沖式布袋除塵器運(yùn)行周期有了大幅增長，減少了設(shè)備內(nèi)部氯塵的清理次數(shù)，不僅節(jié)約了清理費(fèi)用，也大大降低了員工的清理強(qiáng)度和難度，保障了員工的職業(yè)健康；其次液氯產(chǎn)品質(zhì)量大大提高，滿足了客戶的要求，贏得了一致的認(rèn)可和贊同。

該技術(shù)也獲得了實(shí)用新型專利——熔融氯化鈉電解法生產(chǎn)工藝副產(chǎn)品氯氣的除塵凈化系統(tǒng)實(shí)用新型專利(ZL 2019 2 1625152.5 ) 。