盐水一次精制

项目二一次精制盐水的生产【实施方法】通过查阅文献，了解原盐的国内分布及性质；回顾无机及分析化学相关内容，制定盐水精制方案；联系化工单元操作技术等知识，制定盐水精制工艺路线；结合对企业的调研，比较不同盐水精制工艺的优劣。【任务】任务一盐水精制方案制定任务二盐水一次精制工艺（一）开发任务三盐水一次精制工艺（二）开发任务一盐水精制方案制定一、原盐概况原盐是氯碱工业生产的主要原料。各种来源的盐都含有不同数量的不利于电解生产的杂质，如钙、镁、铁、硫酸盐和重金属离子等。在氯碱工业生产中，原盐费用为总成本费用的20%～30%，是仅次于能源的主要费用。纯净的氯化钠很少潮解，工业原盐中因含有CaCl2、MgCl2等杂质，极易吸收空气中水分而潮解结块。原盐的潮解对运输、储运及使用会带来一定困难。任务一盐水精制方案制定二、盐的来源及类别世界上的盐大部分存在于海洋中，海洋中氯化钠的浓度平均为33～36g/l。由于地壳变化，海洋的一部分分离成为内陆海，经过亿万年的自然蒸发，形成盐湖（如死海）和盐池，其沉积在地下成为岩盐（矿盐）。因此，原盐有海盐、湖盐、井盐和矿盐四种。世界上的主要产盐国家有美国、中国、德国和印度等国。中国的盐资源十分丰富，分布在24个省和自治区。任务一盐水精制方案制定三、原盐的组成及性质1、我国的原盐组成我国的原盐因品种和产地而异，质量不一。就NaCl含量而言，湖盐质量最佳，NaCl96～99%；井矿盐次之，NaCl93～98%；海盐一般含水分2～4%，NaCl91～95%。海盐中的钙、镁含量最高，但重金属离子则低于湖盐或井矿盐。任务一盐水精制方案制定2、原盐和盐水的性质(1)氯化钠在水中的溶解度温度对氯化钠在水中的溶解度的影响并不大，但提高温度可加速原盐的溶解。(2)氯化钠水溶液的密度氯化钠水溶液的密度随溶液温度的升高而降低，随着溶液浓度的增大而增大。任务一盐水精制方案制定(3)氯在不同温度的水和盐水中的溶解度氯在水和盐水中的溶解度随着温度的升高而减小，随着盐水浓度的增加而降低。(4)盐水的电导率盐水的电导率随温度、浓度的增加而增大。任务一盐水精制方案制定3、选择原盐的主要标准(1)氯化钠含量要高，一般要求大于93%。(2)化学杂质如：氯化钙、氯化镁、硫酸钠含量要少。(3)不溶于水的机械杂质要少。(4)盐的颗粒要粗，否则容易结成块状，给运输和使用带来困难。此外，盐的颗粒太细时，盐粒容易从化盐桶中泛出，使化盐和澄清操作难以进行。(5)菌、藻、腐殖酸等含量要低。任务一盐水精制方案制定4、原盐质量对生产的影响(1)每生产1吨100%NaOH约需1.5～1.7吨100%NaCl（理论值为1.462吨），原盐的费用仅次于电的费用，占生产成本第二位，而原盐质量影响精制剂的消耗及精制操作，从而增加费用影响生产成本。(2)响设备能力的发挥，如果盐水中的杂质含量高，特别是天然有机物、镁、钙、硫酸根等离子，将直接影响化盐、精制设备的效率。任务一盐水精制方案制定5、使用原盐时的注意事项(1)原盐储存场所应保持清洁，避免混入机械杂质。(2)露天存放时应注意防雨，以免流失。(3)新盐与陈旧盐质量若有差异，精制时应加以注意。(4)原盐贮存时间过长会结成硬块，因此新旧盐要经常倒换使用。任务一盐水精制方案制定任务一盐水精制方案制定四、盐水一次精制原理探究由于工业盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等无机杂质、细菌、藻类残体、腐殖酸等天然有机物和机械杂质，这些杂质如不彻底去除会造成树脂塔树脂结块，交换能力下降，进入电解槽导致离子膜效率降低，严重破坏电解槽的正常生产，因此必须预先除去这些杂质，以满足树脂塔的要求。在工业上一般采用化学精制方法即加入精制剂，使盐水中的可溶性杂质转变为溶解度很小的沉淀物而分离除去，使菌藻类等有机物分解成小分子物质。任务一盐水精制方案制定（一）原盐中杂质对电解的影响1、Ca2+、Mg2+的影响如果盐水中的大量Ca2+、Mg2+不除去，超过了树脂的处理能力，就可能发生Ca2+、Mg2+的泄漏，会造成树脂使用周期缩短，树脂塔的盐水处理能力下降，造成进电解槽的盐水质量不合格，在电解过程中Ca2+、Mg2+就会与从阴极室迁移到阳极室的OH-结合，生成氢氧化物沉淀，这样不仅消耗了氢氧化钠，而且这些沉淀还会堵塞离子交换膜的孔隙，使膜电阻增加，槽电压上升，电流效率下降，产品质量下降，离子交换膜性能恶化和寿命缩短，从而破坏电解的正常运行。任务一盐水精制方案制定2、SO42-的影响如果盐水中SO42-含量高，则会在膜层中与Na+生成Na2SO4影响离子膜的交换性能，使电流效率下降，SO42-还会阻碍Cl-放电，促使OH-放电，产生O2，使氯中含氧量增加，氯气纯度降低；此外，O2还会腐蚀阳极。另外，如果SO42-含量太高，还会使食盐在水中的溶解度降低，并且会影响隔膜碱的蒸发及隔膜浓碱沉降的操作。任务一盐水精制方案制定3、Fe3+的影响精制盐水中含有Fe3+时，在电解过程中可与OH-形成Fe(OH)3而堵塞离子膜，影响电槽的正常运行，对于隔膜电解槽来讲，还会使阳极室中氯中含氢增加，形成不安全因素。4、铵离子及有机氮的影响在原盐中或化盐用水中，如果含有铵离子或有机氮化合物，在电解槽内会被氯转化为极易爆炸的NCl3，伴随氯气在液氯工序聚积而可能发生爆炸。任务一盐水精制方案制定5、重金属离子的影响盐水中存在重金属离子，将会对阳极涂层的电化学活性有相当大的影响。例如，盐水中的锰沉积在阳极表面，会形成不导电的氧化物，使阳极涂层的活性降低，增加电槽的电压降，使电耗升高。一些重金属离子对离子膜有不良的影响，其影响程度随不同离子而异，所以盐水中重金属离子也必须除去，以保证电解盐水的质量。任务一盐水精制方案制定6、菌藻类、腐殖酸及不溶性泥沙等的影响菌藻类、腐殖酸及不溶性泥沙等机械杂质进入盐水中会造成过滤器处理能力下降、运行周期缩短，增加盐泥的量。如进入树脂塔，会造成树脂塔树脂结块，交换能力下降，导致盐水的质量下降，进入电解槽会影响离子膜的性能，严重破坏电解槽的正常运行。任务一盐水精制方案制定（二）盐水精制基本理论盐水中的可溶性杂质，一般采用加入化学精制剂生成几乎不溶解的化学沉淀物，然后通过澄清、过滤等手段达到精制目的。在澄清过滤的同时也达到去除泥沙及机械杂质的目的。1、钙离子的去除精制剂：碳酸钠溶液，25℃时CaCO3溶度积8×10-8CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaClCaSO4+Na2CO3=CaCO3↓+Na2SO4任务一盐水精制方案制定使用理论量的碳酸钠，需要搅拌数小时才能使上述反应趋于完全。如果加入量超过理论用量0.8g/L时，反应在15分钟内即可完成90%，在不到1小时之内就能实际完成。任务一盐水精制方案制定2、镁离子和铁离子的去除镁和铁一般以氯化物形式存在于原盐中，精制时加入烧碱溶液即可生成难溶于水的氢氧化镁（25℃溶度积为5×10-12）和氢氧化铁（25℃时溶度积为1.1×10-35）。MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaClFeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl与碳酸钠一样，烧碱的加入量也需要适当过量，一般Mg2+与OH-在PH值约为8时开始反应，在PH=11左右时反应迅速完成，形成胶状絮凝物，在生产中一般将NaOH的过碱量控制在0.07—0.6g/L。任务一盐水精制方案制定3、硫酸根的去除如果盐水中SO42-离子的含量在5g/L以下，若是采用隔膜法生产30%液碱时，原盐中带入的硫酸根以硫酸钠的形式溶解于烧碱中。因此不必另行处理。但在生产42%或50%NaOH的液碱时，由于硫酸钠在浓碱中的溶解度下降而结晶析出，存在于蒸发工序的回收盐中。为了控制硫酸根的含量，可在蒸发工序用清水循环洗涤回收盐，并排弃一部分饱和硫酸钠的洗涤水，使盐水系统的硫酸钠不致积累。或者利用冷冻设备，冷冻饱和硫酸钠洗涤水，使（Na2SO4·10H2O）析出作为商品。任务一盐水精制方案制定需要注意，盐水中SO42-含量大于5g/L，通常在盐水中加入适量的BaCl2使SO42-转变为BaSO4沉淀除去，Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl但是氯化钡加入量不应过多，因为过剩的氯化钡在电解槽中会与NaOH反应生成Ba(OH)2沉淀，堵塞离子膜。4、菌藻类及其它有机物的去除盐水中的菌藻类被未脱氯淡盐水中的游离氯杀死，腐殖酸等有机物被未脱氯淡盐水溶液中的游离氯氧化分解成为小分子而除去。