鹽水一次精制

1、【實施方法】通過查閱文獻，了解原鹽的國內(nèi)分布及性質(zhì)；回顧無機及分析化學相關(guān)內(nèi)容，制定鹽水精制方案；聯(lián)系化工單元操作技術(shù)等知識，制定鹽水精制工藝路線；結(jié)合對企業(yè)的調(diào)研，比較不同鹽水精制工藝的優(yōu)劣?！救蝿?wù)】任務(wù)一 鹽水精制方案制定任務(wù)二 鹽水一次精制工藝（一）開發(fā) 任務(wù)三 鹽水一次精制工藝（二）開發(fā) 一、原鹽概況 原鹽是氯堿工業(yè)生產(chǎn)的主要原料。各種來源的鹽都含有不同數(shù)量的不利于電解生產(chǎn)的雜質(zhì)，如鈣、鎂、鐵、硫酸鹽和重金屬離子等。在氯堿工業(yè)生產(chǎn)中，原鹽費用為總成本費用的20%30%，是僅次于能源的主要費用。 純凈的氯化鈉很少潮解，工業(yè)原鹽中因含有CaCl2、MgCl2等雜質(zhì)，極易吸收空氣中水分而潮解

2、結(jié)塊。原鹽的潮解對運輸、儲運及使用會帶來一定困難。 二、鹽的來源及類別二、鹽的來源及類別 世界上的鹽大部分存在于海洋中，海洋中氯化鈉的濃度平均為3336g/l。由于地殼變化，海洋的一部分分離成為內(nèi)陸海，經(jīng)過億萬年的自然蒸發(fā)，形成鹽湖（如死海）和鹽池，其沉積在地下成為巖鹽（礦鹽）。因此，原鹽有海鹽、湖鹽、井鹽和礦鹽四種。世界上的主要產(chǎn)鹽國家有美國、中國、德國和印度等國。中國的鹽資源十分豐富，分布在24個省和自治區(qū)。 三、原鹽的組成及性質(zhì)三、原鹽的組成及性質(zhì) 1、我國的原鹽組成 我國的原鹽因品種和產(chǎn)地而異，質(zhì)量不一。就NaCl含量而言，湖鹽質(zhì)量最佳， NaCl 9699%；井礦鹽次之，NaCl 9

3、398%；海鹽一般含水分24%，NaCl 9195%。海鹽中的鈣、鎂含量最高，但重金屬離子則低于湖鹽或井礦鹽。 2、原鹽和鹽水的性質(zhì) (1) 氯化鈉在水中的溶解度 溫度對氯化鈉在水中的溶解度的影響并不大，但提高溫度可加速原鹽的溶解。 (3)氯在不同溫度的水和鹽水中的溶解度 氯在水和鹽水中的溶解度隨著溫度的升高而減小，隨著鹽水濃度的增加而降低。 3、選擇原鹽的主要標準 (1) 氯化鈉含量要高，一般要求大于93%。 (2) 化學雜質(zhì)如：氯化鈣、氯化鎂、硫酸鈉含量要少。 (3) 不溶于水的機械雜質(zhì)要少。 (4) 鹽的顆粒要粗，否則容易結(jié)成塊狀，給運輸和使用帶來困難。此外，鹽的顆粒太細時，鹽粒容易從化

4、鹽桶中泛出，使化鹽和澄清操作難以進行。 (5)菌、藻、腐殖酸等含量要低。 4、原鹽質(zhì)量對生產(chǎn)的影響 (1)每生產(chǎn)1噸100%NaOH約需1.51.7噸100%NaCl（理論值為1.462噸），原鹽的費用僅次于電的費用，占生產(chǎn)成本第二位，而原鹽質(zhì)量影響精制劑的消耗及精制操作，從而增加費用影響生產(chǎn)成本。 (2)響設(shè)備能力的發(fā)揮，如果鹽水中的雜質(zhì)含量高，特別是天然有機物、鎂、鈣、硫酸根等離子，將直接影響化鹽、精制設(shè)備的效率。 5、使用原鹽時的注意事項 (1)原鹽儲存場所應(yīng)保持清潔，避免混入機械雜質(zhì)。 (2)露天存放時應(yīng)注意防雨，以免流失。 (3)新鹽與陳舊鹽質(zhì)量若有差異，精制時應(yīng)加以注意。 (4)原

5、鹽貯存時間過長會結(jié)成硬塊，因此新舊鹽要經(jīng)常倒換使用。 四、鹽水一次精制原理探究四、鹽水一次精制原理探究 由于工業(yè)鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等無機雜質(zhì)、細菌、藻類殘體、腐殖酸等天然有機物和機械雜質(zhì)，這些雜質(zhì)如不徹底去除會造成樹脂塔樹脂結(jié)塊，交換能力下降，進入電解槽導致離子膜效率降低，嚴重破壞電解槽的正常生產(chǎn)，因此必須預(yù)先除去這些雜質(zhì)，以滿足樹脂塔的要求。在工業(yè)上一般采用化學精制方法即加入精制劑，使鹽水中的可溶性雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛群苄〉某恋砦锒蛛x除去，使菌藻類等有機物分解成小分子物質(zhì)。 （一）原鹽中雜質(zhì)對電解的影響 1、Ca2+、Mg2+的影響 如果鹽水中的大量Ca2+、Mg2+不除去

6、，超過了樹脂的處理能力，就可能發(fā)生Ca2+、Mg2+的泄漏，會造成樹脂使用周期縮短，樹脂塔的鹽水處理能力下降，造成進電解槽的鹽水質(zhì)量不合格，在電解過程中Ca2+、Mg2+就會與從陰極室遷移到陽極室的OH-結(jié)合，生成氫氧化物沉淀，這樣不僅消耗了氫氧化鈉，而且這些沉淀還會堵塞離子交換膜的孔隙，使膜電阻增加，槽電壓上升，電流效率下降，產(chǎn)品質(zhì)量下降，離子交換膜性能惡化和壽命縮短，從而破壞電解的正常運行。 2、SO42-的影響 如果鹽水中SO42-含量高，則會在膜層中與Na+生成Na2SO4影響離子膜的交換性能，使電流效率下降，SO42-還會阻礙Cl-放電，促使OH-放電，產(chǎn)生O2，使氯中含氧量增加，氯

7、氣純度降低；此外，O2還會腐蝕陽極。另外，如果SO42-含量太高，還會使食鹽在水中的溶解度降低，并且會影響隔膜堿的蒸發(fā)及隔膜濃堿沉降的操作。 3、Fe3+的影響 精制鹽水中含有Fe3+時，在電解過程中可與OH-形成Fe(OH)3而堵塞離子膜，影響電槽的正常運行，對于隔膜電解槽來講，還會使陽極室中氯中含氫增加，形成不安全因素。 4、銨離子及有機氮的影響 在原鹽中或化鹽用水中，如果含有銨離子或有機氮化合物，在電解槽內(nèi)會被氯轉(zhuǎn)化為極易爆炸的NCl3，伴隨氯氣在液氯工序聚積而可能發(fā)生爆炸。 5、重金屬離子的影響 鹽水中存在重金屬離子，將會對陽極涂層的電化學活性有相當大的影響。例如，鹽水中的錳沉積在陽極

8、表面，會形成不導電的氧化物，使陽極涂層的活性降低，增加電槽的電壓降，使電耗升高。一些重金屬離子對離子膜有不良的影響，其影響程度隨不同離子而異，所以鹽水中重金屬離子也必須除去，以保證電解鹽水的質(zhì)量。 6、菌藻類、腐殖酸及不溶性泥沙等的影響 菌藻類、腐殖酸及不溶性泥沙等機械雜質(zhì)進入鹽水中會造成過濾器處理能力下降、運行周期縮短，增加鹽泥的量。如進入樹脂塔，會造成樹脂塔樹脂結(jié)塊，交換能力下降，導致鹽水的質(zhì)量下降，進入電解槽會影響離子膜的性能，嚴重破壞電解槽的正常運行。 （二）鹽水精制基本理論 鹽水中的可溶性雜質(zhì)，一般采用加入化學精制劑生成幾乎不溶解的化學沉淀物，然后通過澄清、過濾等手段達到精制目的。在

9、澄清過濾的同時也達到去除泥沙及機械雜質(zhì)的目的。 使用理論量的碳酸鈉，需要攪拌數(shù)小時才能使上述反應(yīng)趨于完全。如果加入量超過理論用量0.8g/L時，反應(yīng)在15分鐘內(nèi)即可完成90%，在不到1小時之內(nèi)就能實際完成。 2、鎂離子和鐵離子的去除 鎂和鐵一般以氯化物形式存在于原鹽中，精制時加入燒堿溶液即可生成難溶于水的氫氧化鎂（25溶度積為510-12）和氫氧化鐵（25時溶度積為1.110-35）。 MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl 與碳酸鈉一樣，燒堿的加入量也需要適當過量，一般Mg2+與OH-在PH值約為8時開始反應(yīng)，在PH=11左右時

10、反應(yīng)迅速完成，形成膠狀絮凝物，在生產(chǎn)中一般將NaOH的過堿量控制在0.070.6g/L。 3、硫酸根的去除 如果鹽水中SO42-離子的含量在5g/L以下，若是采用隔膜法生產(chǎn)30%液堿時，原鹽中帶入的硫酸根以硫酸鈉的形式溶解于燒堿中。因此不必另行處理。但在生產(chǎn)42%或50%NaOH的液堿時，由于硫酸鈉在濃堿中的溶解度下降而結(jié)晶析出，存在于蒸發(fā)工序的回收鹽中。為了控制硫酸根的含量，可在蒸發(fā)工序用清水循環(huán)洗滌回收鹽，并排棄一部分飽和硫酸鈉的洗滌水，使鹽水系統(tǒng)的硫酸鈉不致積累。或者利用冷凍設(shè)備，冷凍飽和硫酸鈉洗滌水，使（Na2SO410H2O）析出作為商品。 需要注意，鹽水中SO42-含量大于5g/L，通常在鹽水中加入適量的BaCl2使SO42-轉(zhuǎn)變?yōu)锽a