工艺过程分析

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第1621页（2225字）

(一)海水酸化

1L海水加入不同量的硫酸后，其pH值的变化见表6－3－21。

表6－3－21 1L海水加入不同量的硫酸时海水的PH值

海水酸化至不同pH值后，配氯率与溴离子的氧化率的关系见表6－3－22。由表可见，未经酸化或酸化后pH值过高(pH＞5．5)的海水，即使通入较多的氯气，氧化率也是较低的。为了使氧化率达到90%以上，又不使氯气消耗过大，应控制酸化后的海水pH值为4．5左右为宜。

表6－3－22 在不同PH值时配氯率与氧化率的关系

(二)海水氧化

酸化后的海水通入氯气，可将溴离子氧化成游离溴。由于溴的少量水解和海水中碱性物质及有机物的作用，氯气实际用量必须高于溴离子完全氧化的理论用量。通常用测定通氯后的氧化电位来控制配氯率的高低。海水的pH值、氧化电位、配氯率与氧化率的关系见表6－3－23。

表6－3－23 在不同pH时、氯气的氧化电位、配氯率及氧化率之间的关系

实验数据表明：当pH值≤4．6、氧化电位控制在1010～1060mV时，溴离子的氧化率可达90%以上。

(三)吸附

吸附过程在固定床式的离子交换柱内进行。柱内装填强碱型阴树脂(如上海产的717型阴树脂或浙江省生产的201×7型阴树脂)。中国科学院青海盐湖所与南开大学树脂实验室合作研制的大孔8号树脂，具有抗溴的腐蚀氧化、抗有机物的污染、延长使用寿命等明显优点。

树脂对溴的吸附量随原料液中含溴量的增加而增加。717型树脂及大孔8号树脂对不同原料液的吸附量见表6－3－24、表6－3－25。

表6－3－24 717型树脂对澳的吸附量

表6－3－25 大孔8号树脂对溴的吸附量

如氧化时有过量的游离氯存在，也会发生游离氯的吸附过程。

故配氯率不宜过高。

根据轻工业部制盐研究所及浙江省舟山地区盐业科学研究所的试验数据表明：对于含溴量为40～65mg／L的海水，树脂的饱和吸附量为0．1g溴／g干树脂，运转中实际载澳能力为0．096g溴／g干树脂，溴的吸附率达90%以上，柱的空塔流速为90～116m³／(m²·h)，树脂的填充高度为0．7～1m。

温度对树脂吸附量的影响较小，在0℃时树脂对溴的吸附量仍能达到0．1g溴／g干树脂。

(四)树脂的洗脱与再生

洗脱又称淋洗，是将载溴树脂上的溴用还原剂还原成溴离子。再生是将树脂恢复到原来的氯型树脂(RN⁺Cl^－)的过程。

还原剂可用亚硫酸、亚硫酸氢钠、氢氧化钠及碳酸钠。再生剂用氯化钠、氯化镁、硫酸钠和盐酸。也可用水蒸汽或有机溶剂直接处理树脂而得到游离溴。但试验表明，用亚硫酸作为还原剂，用盐酸作为再生剂，效果最好，还原反应速度快，副产物HCl与H₂SO₄混合酸可返回系统作再生剂或用于酸化海水，树脂长期在酸性环境中工作也比较稳定。

用亚硫酸作还原剂时，其浓度为77～82g／L(以SO₂计)，淋洗液空塔流速1．5～2．5m³／(m²·h)。反应如下：

因所得洗脱液中Br^－浓度较高，可与氯型树脂发生交换反应。

即洗脱下来的溴一部分被交换到树脂上，一部分转入洗脱液中。可用盐酸或蒸馏废液(即盐酸和硫酸的混合酸)作为树脂的再生剂，反应如下：

随着再生剂用量及浓度的提高，溴的洗脱率也将提高。有关数据见表6－3－26。

表6－3－26 盐酸浓度与澳的洗脱率的关系

实际上采用浓度在2mo1／L以上的蒸馏废液作为再生剂时，溴的洗脱率可达90%以上；洗脱完成液中主要含有HBr，HCl和H₂SO₄，含溴量可达9g／L以上，浓度在2mol／L以上，可送蒸馏工序提溴。

关于吸收完成液蒸馏提溴部分的工艺操作，见本章第一、二节。