离子膜烧碱浓硝盐水脱硝工艺研究

摘要

在离子膜烧碱生产中，由于盐水中的高浓度硫酸根离子严重影响离子膜烧碱的电解过程，因此必须控制盐水中硫酸根离子的浓度。由于还没有低成本的盐水脱硝方法，目前只好采用成本较高的氯化钡法或者膜法+冷冻法。由于膜法工艺具有很多优点，近年来该工艺在氯碱企业中得到了广泛应用。盐水经过纳米过滤膜选择性过滤后产生低硝盐水和浓硝盐水。低硝盐水因为去除了大部分的硫酸根，因而可直接用于盐水工段。而浓硝盐水的后续处理工艺采用冷冻法并不经济，各厂家仍旧在寻找经济、可靠的浓硝盐水处理工艺。为降低生产成本，本研究以膜法脱硝后的浓硝盐水为研究对象，分别用单因素法研究了氯化钙法、碳酸钡法、热法脱除浓硝盐水的硫酸根;在此研究的基础上进行工艺技术和技术经济分析比较，找出最佳脱硝方法，然后用正交实验考察最佳脱硝方法的主次因素及因素间的相互作用，并优化工艺条件。最后得出氯化钙法为最佳方法，最佳工艺条件为反应钙硫比为1.15，反应温度30℃，反应时间15min。在最佳工艺条件下脱硝率可达到93.4％，盐水中残留钙离子浓度为2.21g·L-1，运行费用只是氯化钡法的19.7％，膜法+冷冻法的59.0％。在脱硝能力为462kg·h-1条件下，较氯化钡法节约运行费用1197.1万元·a-1，较膜法+冷冻法节约运行费用203.8万元·a-1。与其它的工艺相比，该法的工艺原料价廉易得，设备相对简单，投资费用相对较低，脱硝率高，并杜绝使用有毒化学品氯化钡，经济效益、环保效益十分显著。本研究的结果可为进一步优化浓硝盐水氯化钙法脱硝工艺、提高产品的质量提供基础数据。

目录

声明

摘要

符号说明

1．1 离子膜烧碱生产概况

1．1．1 全球离子膜烧碱生产概况

1．1．2 国内离子膜烧碱生产概况

1．2 盐水中硫酸根的累积与危害

1．2．1 盐水中硫酸根的累积

1．2．2 盐水中硫酸根的危害

1．3 文献综述

1．3．1 氯化钡法脱硝

1．3．2 氯化钙法脱硝

1．3．3 碳酸钡法脱硝

1．3．4 冷冻法脱硝

1．3．5 离子交换法脱硝

1．3．6 膜分离法脱硝

1．3．7 其它方法脱硝

1．3．8 其它有关含硝盐水的研究情况

1．4 研究的内容及意义

1．4．1 目前盐水脱硝工艺存在的问题

1．4．2 研究的选题和研究的内容

1．4．3 研究的意义

2．1 实验部分

2．1．1 试验试剂和实验设备

2．1．2 分析方法

2．2 氯化钙法脱硝

2．2．1 实验理论基础

2．2．2 钙硫比的影响

2．2．3 反应温度的影响

2．2．4 反应时间的影响

2．2．5 硫酸钠浓度的影响

2．2．6 副产物形貌分析

2．3 碳酸钡法脱硝

2．3．1 实验理论基础

2．3．2 反应温度的影响

2．3．3 反应时间的影响

2．3．4 反应配比的影响

2．3．5 硫酸钠浓度的影响

2．3．6 副产物形貌分析

2．4 热法脱硝研究

2．4．1 热法脱硝的理论基础

2．4．2 反应温度的影响

2．4．3 硫酸钠浓度的影响

2．4．4 真空度的影响

2．4．5 副产物形貌分析

2．5 本章小结

第三章 脱硝工艺的技术经济分析

3．1 技术经济分析计算的基础和依据

3．1．1 固定资产投资费用编制依据

3．1．2 运行费用编制依据

3．1．3 系统硫酸根累积量计算

3．2 传统脱硝方法技术经济分析

3．2．1 氯化钡法脱硝技术经济分析

3．2．2 膜法+冷冻法脱硝技术经济分析

3．3 本研究的脱硝方法技术经济分析

3．3．1 氯化钙法脱硝的技术经济分析

3．3．2 碳酸钡法脱硝的技术经济分析

3．3．3 热法脱硝技术经济分析

3．4 本章小结

第四章 氯化钙法脱硝工艺优化

4．1 正交实验

4．2 优化实验

4．3 浓硝盐水钙法脱硝工艺流程

4．4 优化结果的技术经济分析

4．5 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文