海水淡化浓盐水联产烧碱、纯碱工艺

2022-12-27彭赛军

盐科学与化工 2022年12期

关键词：纳滤纯碱淡盐水

李燕，彭赛军

(中国中轻国际工程有限公司，北京 100026)

1 问题的提出

1.1 渤海湾地区海水淡化

渤海湾地区唐山、北京、天津、青岛等地淡水资源缺乏;根据国家海水淡化规划资料表明：天津、河北和山东“十三五”期间海水淡化目标110万m3/d～125万m3/d。

1.2 渤海湾地区海盐生产情况

渤海湾地区辽宁复州湾，河北唐山、沧州,天津塘沽、汉沽，山东东营、青岛、潍坊等沿海有大量的滩涂用于生产海盐。我国环渤海盐区盐田萎缩情况见表1。

表1 我国环渤海盐区盐田萎缩情况

根据全国2020年盐产量9 640万t，其中环渤海盐区辽宁、天津、河北和山东产盐量约3 200万t/a。

1.3 渤海湾地区盐化工产品情况

(1)2020年全国钾肥年产量(折纯)610.47万t、钾肥需求量1 213万t。缺口约600余万t。

(2)2020年全国溴素产量10.5万t、溴素消费量约15.5万t，缺口约5万t。

(3)氯化镁。全国氯化镁产能大，主要在青海；氯化镁市场销售量约120余万t，产能余量大。

(4)2020年全国烧碱产量3 643.2万t、纯碱产量3 239万t，其中渤海湾地区有大连碱厂、唐山碱厂、天津碱厂、山东海化、青岛碱业、连云港碱厂等纯碱、烧碱企业，渤海湾地区提供海盐为两碱原料盐，海盐生产占用土地约7 000 km2。

渤海湾地区分析:淡水缺乏;两碱工业用盐量大;海盐生产规模大占用土地多、海盐场土地退出较快；海盐副产氯化钾、溴素为短线产品，氯化镁为长线产品。文章提出海水淡化浓盐水联产烧碱纯碱工艺：以海水为原料,采用反渗透、纳滤海水淡化得到淡水、淡盐水和浓盐水；浓盐水蒸发、除镁得到轻质碳酸镁产品和除镁母液，除镁母液循环至纳滤；淡盐水蒸发浓缩、空气吹溴、净化得到精制盐水、氢氧化镁和碳酸钙；精制盐水离子膜电解、合成得到液体烧碱产品和氯化氢；精制盐水吸氨碳酸化得到重碱和重碱母液，重碱煅烧得到纯碱产品；重碱母液与氯化氢反应得到脱氨母液，脱氨母液高温蒸发得到精制盐和制盐母液，制盐母液低温蒸发得到氯化铵产品和制铵母液，精制盐循环至淡盐水蒸发浓缩或成为产品。形成海水、淡水、盐、盐化工产业链, 电为主要能源、节省稀缺土地资源,是环保、可持续发展的绿色低碳创新工艺路线。

2 问题分析

2.1 循环经济产业链

海水淡化浓盐水联产烧碱、纯碱工艺流程见图1。

图1 海水淡化浓盐水联产烧碱、纯碱工艺流程图

2.2 工艺流程描述

海水淡化采用反渗透工艺。3.5 °Be′海水反渗透浓缩得到7 °Be′浓盐水；海水淡化浓盐水分离采用纳滤工艺。7 °Be′纳滤分离一价、二价离子，得到含硫酸镁、氯化镁浓度较高的浓盐水和含氯化钠浓度较高的淡盐水；采用机械压缩蒸发纳滤淡盐水、浓盐水浓缩工艺。纳滤淡盐水、浓盐水分别经冷凝水热交换升温度至沸点进入机械压缩蒸发装置分别浓缩至25 °Be′饱和卤水；淡盐水浓缩25 °Be′饱和卤水采用空气吹出法溴素生产工艺。饱和卤水经酸化、氧化、吹出、碱液吸收、蒸馏得到溴素和制溴废液；制溴废液采用氯化钙法除去硫酸根离子、两碱法除去钙镁离子。制溴废液分别加入氯化钙，烧碱,纯碱二步反应，固液分离分别得到氢氧化镁,碳酸钙和一次精制卤水；一次精制盐水采用树脂吸附法吸附钙镁离子得到二次盐水，二次盐水离子膜电解得到液体烧碱、氢气和氯气；氢气和氯气合成得到氯化氢输送至纯碱生产工序；一次精制卤水采用吸收氨水、二氧化碳碳酸化，得到重碱和重碱母液，重碱煅烧得到纯碱产品；重碱母液与氯化氢反应得到脱氨母液，脱氨母液高温蒸发得到精制盐和制盐母液，制盐母液低温蒸发得到氯化铵产品和制铵母液，精制盐循环至淡盐水蒸发浓缩或成为产品；纳滤浓盐水饱和卤水加入纯碱得到轻质碳酸镁产品和除镁卤水，除镁卤水循环至纳滤工序。