離子膜制燒堿工藝降低能耗技術(shù)優(yōu)化

馬里　王富高

摘 要： 離子膜燒堿生產(chǎn)工藝是當(dāng)今世界氯堿生產(chǎn)工藝中不斷發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的離子膜燒堿生產(chǎn)工藝來(lái)說(shuō)，一方面質(zhì)量好，另一方面能耗比較低，氯堿離子膜生產(chǎn)工藝能夠從根本上解決對(duì)水質(zhì)的污染以及對(duì)工藝人員的健康損害。離子膜燒堿生產(chǎn)工藝是目前世界范圍內(nèi)最先進(jìn)的制作工藝，文章通過(guò)對(duì)離子膜燒堿生產(chǎn)工藝設(shè)備的優(yōu)化和改造的描述，進(jìn)一步的闡述了新技術(shù)工藝的主要優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 離子膜；燒堿工藝；能耗；優(yōu)化

引言：氯堿工藝在國(guó)內(nèi)起源于上世紀(jì)90年代，氯堿產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于人們的日常生活和國(guó)防經(jīng)濟(jì)建設(shè)中。所采用的原料容易獲取，工藝技術(shù)生產(chǎn)過(guò)程時(shí)間短，產(chǎn)能量大，電解法得到的次生產(chǎn)品也可應(yīng)用于諸多行業(yè)。但該工藝在生產(chǎn)過(guò)程，面臨著兩大問(wèn)題，一個(gè)是市場(chǎng)需求與實(shí)際產(chǎn)能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)發(fā)生產(chǎn)能過(guò)剩時(shí)，產(chǎn)生的附帶產(chǎn)品氯氣等，具有有毒、易燃、易爆、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，而該類產(chǎn)品在大量存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程，勢(shì)必要投入大量的成本，并且具有很高的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)市場(chǎng)產(chǎn)能不足時(shí)，將影響其它化工行業(yè)的原材料供應(yīng)問(wèn)題。另一個(gè)問(wèn)題則是在電解法制燒堿過(guò)程能耗巨大，電力供應(yīng)和供電成本影響了企業(yè)的生產(chǎn)成本。因此目前許多企業(yè)都在尋求能更好的降低能耗的新技術(shù)設(shè)備，來(lái)降低生產(chǎn)成本。

近年來(lái)離子膜電解法成為了主流了制燒堿工藝技術(shù)，具有生產(chǎn)的產(chǎn)品純度高、設(shè)備投資及占地面積小，能持續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)能大等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的零極距電解槽，陰陽(yáng)極極板與離子膜之間的距離幾乎為0。減小了極距的電解槽，有效的降低了電子城陰極側(cè)的電壓降，可以達(dá)到良好的降低能耗的目的。

一、離子膜燒堿的生產(chǎn)工藝過(guò)程

1 配水

電解工序中的脫氯淡鹽水含有超標(biāo)的硫酸根，需要將超標(biāo)部分脫除。送入一次鹽水工序的淡鹽水由兩部分組成。一部分是經(jīng)過(guò)自動(dòng)控制裝置調(diào)節(jié)的鹽水；另一部分是硫酸鋇，清除沉淀后的上清液也被置于儲(chǔ)槽中儲(chǔ)存著。通過(guò)其他工序回收的水，從鹽泥排出的濾液和調(diào)節(jié)用水，按照比例調(diào)和之后作為化鹽水使用。

2 化鹽、鹽水精制

先將化鹽水調(diào)節(jié)至適宜的溫度，從鹽池底部逆流接觸原鹽，流通過(guò)程中加入氫氧化鈉溶液與混合液中的鎂離子生成氫氧化鎂，有機(jī)質(zhì)被分解成為小分子。粗鹽水在混合器中經(jīng)過(guò)加壓，被送入預(yù)處理器。鹽水中的懸浮物、小分子通過(guò)沉淀除去。反應(yīng)槽中的清鹽水進(jìn)行膜分離。合格的一次鹽水要經(jīng)過(guò)二次鹽水精制。二次精制所必須的藥品是鰲合樹(shù)脂。一次鹽水經(jīng)過(guò)濾后被送入到鰲合樹(shù)脂塔，運(yùn)用離子交換的原理使得caZ+、MgZ+等離子含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，二次鹽水將會(huì)被送到電解程序中進(jìn)行電解。

3 電解

二次鹽水被輸送到陽(yáng)極室進(jìn)行電解，將產(chǎn)生的淡鹽水和氯氣分離開(kāi)來(lái)，淡鹽水被送入脫氯泵，而氯氣直接被處理掉了。為保持合適的電解液溫度，要對(duì)陰極液進(jìn)行冷卻。電解后產(chǎn)生的氫氣被送去處理裝置。

4 淡鹽水脫氯

淡鹽水離開(kāi)電解槽之后需要再次進(jìn)入化鹽系統(tǒng)，淡鹽水中含有的游離氯可能會(huì)腐蝕生產(chǎn)設(shè)備和管道，為避免不必要的損耗和浪費(fèi)，需要將游離氯脫除。為保證徹底清除，可以加入還原性的物質(zhì)，像亞硫酸鈉等。電解后的淡鹽水要調(diào)節(jié)pH值，在經(jīng)過(guò)脫氯塔抽出游離氯，氯氣可做回收利用，淡鹽水徹底脫氯后被送回一次鹽水處，執(zhí)行配水、化鹽的工序。

二、離子膜燒堿生產(chǎn)工藝的優(yōu)化方案

1 離子膜燒堿生產(chǎn)工藝的優(yōu)化理論依據(jù)

在原有的制作工藝中，從鹽水中出來(lái)的粗鹽水含有有機(jī)物以及菌藻類，所以需要加入相應(yīng)的溶液將雜物分解除去，如果返回的一次鹽水系統(tǒng)中的游離氯的含量控制在了一定的規(guī)定范圍內(nèi)，就能夠?qū)⒐艽蛀}水中存在有機(jī)物以及菌藻類等分解除去。在整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中能夠發(fā)現(xiàn)淡鹽水脫氯、鹽水精制等系統(tǒng)中存在有工藝復(fù)雜、動(dòng)力消耗大等相應(yīng)的問(wèn)題，這些問(wèn)題對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性都有很大的影響，尤其是淡鹽水的脫氯以及鹽水精制工序，如果質(zhì)量指標(biāo)的波動(dòng)過(guò)于大必然會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成一定的影響。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行反復(fù)的觀察測(cè)量之后，能夠看出引進(jìn)的生產(chǎn)工藝和我們國(guó)家的鹽水品質(zhì)不能完全匹配，所以沒(méi)有辦法使生產(chǎn)工藝整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)重復(fù)和穩(wěn)定。針對(duì)上述情況，本文對(duì)現(xiàn)在離子膜燒堿生產(chǎn)工藝的相關(guān)運(yùn)行情況提出了以下兩點(diǎn)具體的優(yōu)化改良方案。

2 淡鹽水脫氯系統(tǒng)優(yōu)化

淡鹽水是從離子膜電解槽中流出來(lái)的，經(jīng)過(guò)脫氯能夠保證經(jīng)過(guò)處理之后返回的淡鹽水指標(biāo)保持相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)還能夠減輕對(duì)于一次鹽水工序相關(guān)設(shè)備的腐蝕，但是需要消耗純水量以及人工等，一方面增大了生產(chǎn)設(shè)備的投資，另一方面，一次鹽水的工序可能會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)硫酸根含量的增加而增加。所以需要做的是取消脫硫塔后亞硫酸鈉的處理設(shè)備，同時(shí)還需要對(duì)離子膜電解以及淡鹽水脫氯等設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的改造，調(diào)整相關(guān)工藝的操作流程，變更工藝控制的指標(biāo)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制參數(shù)，使得返回的淡鹽水中能夠保留一定量的游離氯，之后再將保留一定量游離氯的返回淡鹽水直接進(jìn)入一次性鹽水工序。

具體改造包括了取消亞硫酸鈉的儲(chǔ)存罐，配制槽、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥以及物料進(jìn)出管道等，同時(shí)物料進(jìn)出管道包括了相關(guān)的供排水管道，還需要對(duì)離子膜電解以及脫氯系統(tǒng)的管道進(jìn)行相應(yīng)的配套改良，進(jìn)一步的調(diào)整脫氯系統(tǒng)的操作流程以及控制指標(biāo)。取消脫氯塔后亞硫酸鈉的相關(guān)處理裝置之后，必須把返回的淡鹽水中仍然殘留的游離氯含量保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，還要對(duì)多余的游離氯進(jìn)行回收再利用，還需要將離子膜電解以及脫氯系統(tǒng)等其他相關(guān)工藝指標(biāo)嚴(yán)格控制在合適的范圍之內(nèi)，這樣能夠保證生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。需要注意的是如果對(duì)離子膜燒堿生產(chǎn)工藝進(jìn)行本節(jié)所述的優(yōu)化，需要對(duì)系統(tǒng)中各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)實(shí)施自動(dòng)控制及連鎖，必須保證整個(gè)工藝指標(biāo)的范圍能夠維持系

3 一次鹽水精制系統(tǒng)的優(yōu)化

在一次鹽水工序中，對(duì)于返回的淡鹽水來(lái)說(shuō)，如果其中的的游離氯的含量在規(guī)定的范圍內(nèi)，就能夠?qū)⒋蛀}水和次氯酸鈉的處理設(shè)備取消，然后增加一次鹽水在線PH值的檢測(cè)以及液體物料氧化還原電位的自動(dòng)檢測(cè)裝置以及自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備，之后對(duì)于相應(yīng)的工藝設(shè)備進(jìn)行同步的優(yōu)化改造，不斷地調(diào)整相應(yīng)的工藝的操作方法以及變更工藝控制指標(biāo)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制參數(shù)。對(duì)于一次性鹽水精制系統(tǒng)的優(yōu)化改造內(nèi)容主要有氯酸鈉配制槽的取消設(shè)置、物料進(jìn)出管道的取消設(shè)置，輸送泵閥門(mén)改造、在線監(jiān)測(cè)設(shè)置以及計(jì)量裝置的改造優(yōu)化。增加一次性鹽水的在線PH值以及ORP監(jiān)控裝置等，同時(shí)還需要對(duì)依稀鹽水的相應(yīng)設(shè)備以及管道等進(jìn)行同步的改造優(yōu)化。在對(duì)一次鹽水的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于加次氯酸鈉的機(jī)械設(shè)備裝置要保證一次鹽水的生產(chǎn)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定安全的運(yùn)行，之后對(duì)鹽水中的游離氯含量進(jìn)行合理化的調(diào)整設(shè)置，然后保持粗鹽水中游離氯的含量，將含量保持在固定的范圍內(nèi)，目的是為了能夠除去其中含有的有機(jī)物以及菌藻類等，如果一次鹽水的質(zhì)量指標(biāo)出現(xiàn)大幅度的波動(dòng)，那么二次鹽水系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)大幅度的波動(dòng)，嚴(yán)重的還會(huì)影響進(jìn)入槽中的鹽水的質(zhì)量。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及我國(guó)整體工業(yè)化水平的提高，離子膜燒堿行業(yè)的技術(shù)也得到了很大的提高，由于我國(guó)是世界上最大的離子膜燒堿產(chǎn)量最大的國(guó)家，因此具有豐富的離子膜燒堿生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上我國(guó)科技工作者不斷的對(duì)離子膜燒堿生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，極大的提高了我國(guó)現(xiàn)有的離子膜燒堿生產(chǎn)工藝。未來(lái)我們還需要提高離子膜燒堿的行業(yè)占比，提高自主研發(fā)能力，爭(zhēng)取早日掌握核心技術(shù)來(lái)推動(dòng)我國(guó)離子膜燒堿生產(chǎn)工藝的提高，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)工業(yè)化水平。

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