氯碱生产化盐过程浅析

【摘 要】化盐是氯碱生产的第一道工序，化盐可以去除相关离子，为后续的电解工段提供符合要求的精制盐水。本文从反应机理等方面介绍了化盐过程的作用、精制方法等。

【关键词】氯碱；化盐；盐水精制

0.引言

氯碱工业是基本化学工业之一，它的产品烧碱和氯气在国民经济中占有重要地位，广泛用于纺织工业、轻工业、冶金和有色冶金工业、化学工业和石油化学工业等部门。

生产烧碱和氯气有着悠久的历史。早在中世纪就发现了存在于湖盐中的纯碱，后来就发明了以纯碱和石灰为原料制取NaOH的方法即苛化法：Na2CO3+Ca（OH）2=2NaOH+CaCO3

因为苛化过程需要加热，因此就将NaOH称为烧碱，以别于天然碱，直到19世纪末世界上一直以苛化法生产烧碱。

食盐电解产生的烧碱、氯气和氢气，在国民经济的所有部门均很需要，除应用于化学工业本身外，在轻工、纺织、石油化工、有色金属冶炼和公用事业等方面均有很大用途，作为基本的化工原料。而且氯气和氢气还可以进一步加工成许多化工产品。所以氯碱工业及相关产品几乎涉及到国民经济及人民生活的各个领域。

1.氯碱生产工艺流程

传统意义上的氯碱生产工艺流程如下：

2.原盐及盐水精制

电解法生产烧碱的主要原料是饱和食盐水溶液，因此盐水工序是保证氯碱厂正常生产的重要工序。其任务是通过固体盐的溶化、粗制盐水的化学精制以及澄清过滤等，供应符合电解槽要求的饱和盐水。

2.1原盐的性质及组成

2.1.1原盐的性质

原盐的主要成分为氯化钠，化学式NaCl，分子量58.5，溶解热为7.25kJ/mol。

纯净的氯化钠很少潮解，工业原盐中因含有CaCl2、MgCl2及Na2SO4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、贮存及使用会带来一定困难。

2.1.2原盐的品种及组成

原盐在自然界中蕴藏量甚大，分布面亦极广。根据来源不同，原盐主要可以分为海盐、井盐、湖盐、矿（岩）盐四大类。就NaCl含量而言，湖盐质量最佳，NaCl含量达96%-99%；井盐、矿盐次之，NaCl含量在93%-98%；海盐的NaCl含量在91%-95%左右，海盐的钙、镁含量最高。

2.1.3选择原盐的主要标准

（1）氯化钠含量要高，一般要求大于90%。

（2）化学杂质要少。Ca2+、Mg2+总量要小于1%，SO42-小于0.5%。

（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。

2.2盐水的精制

原盐溶解后所得的粗盐水中，含有钙、镁、硫酸根等杂质，不能直接用于电槽，需要加以精制。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。

2.2.1盐水精制原理

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砂及机械杂质的目的。

A 钙离子的去除 钙离子一般以氯化钙或硫酸钙的形式存在于原盐中，精制时向粗盐水中加入碳酸钠溶液，其化学反应式为：

CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl

CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4

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%，在不到一小时内就能完成。

B 镁离子和铁离子的去除 镁和铁一般以氯化物存在于原盐中，精制时加入烧碱溶液即可生成难溶于水的氢氧化镁和氢氧化铁，其化学反应式为：

MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2+2NaCl

FeCl3+3NaOH=Fe（OH）3+3NaCl

C 硫酸根的去除 如果盐水中的硫酸根含量大于5g/L，则可用化学方法除去

Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl

但BaCl2不能过多，会生成氢氧化钡沉淀。

2.2.2盐水精制过程

（1）原盐的溶化。

原盐从立式盐仓皮带输送机和计量称连续加入化盐桶。为确保盐水浓度，化盐桶内盐层高度保持3m以上。化盐用水来自洗泥桶的淡盐水和蒸发工段用过的蒸发水，加以回收利用，并用6个配水塔进行储槽。加热过的化盐用水，从化盐桶底部经设有均匀分布的菌状折流帽流出，与盐层呈逆向流动状态溶解原盐并成为饱和的粗盐水。原盐中夹带的草屑等杂质由化盐桶上方的铁栅除去；沉积于桶底的泥砂则定期从化盐桶底部用泵抽出。

为加快溶盐速度，化盐用水应加热到50-60℃，在化盐桶内除原盐溶解外，原盐中的镁离子其他重金属离子还与熟盐水中的氢氧化钠反应，生成不溶性氢氧化物，粗盐水中氢氧化钠通过熟盐水用量来控制。

生产饱和粗盐水约45-50m3/（m2・h），为确保盐水的浓度，盐水在桶内停留时间不小于30min。

（2）粗盐水的精制。

从反应桶中出来含有碳酸钙、氢氧化镁等悬浮物的混浊溶液，必须分离出沉淀颗粒才能得到合格的精盐水。

从澄清桶出来的饱和盐水中，还有少量细微悬浮物，需要经过砂滤进一步净化。从砂滤出来的精盐水再通过中和检测站，将多余的Na2CO3、NaOH用HCl中和，使其PH值为7-8左右，经检测达标合格后，就可以储至精盐水塔供电解工段使用。若盐水中硫酸根含量大于5g/L时，还需要加入氯化钡，制得的混盐水应符合如下质量指标：

4.盐泥的洗涤

经检测，盐泥中含NaCl有多于5%，从盐水澄清设备底部定期用泵抽出，为了节约原盐的消耗，将其中的NaCl回收。

洗泥时，盐泥与洗水的比例控制在1：3～5之间，为了洗涤干净，洗盐水温度保持在40℃～50℃。

【参考文献】

[1]高旭东.我国烧碱工业状况与发展趋势.氯碱工业，2002（10）.

[2]刘自珍.科技进步是氯碱工业发展的基础.氯碱工业，2002（11）.

[3]孙勤.我国氯产品的生产现状及发展前景.氯碱工业，2000（2）.