氯酸鈉生產工藝物料控制技術的應用

馮建民，鞠紅艷，徐國慶，孟曉亮，付瑞民，趙世明

(內蒙古蘭太實業(yè)股份有限公司，內蒙古阿拉善 750336)

1 概述

內蒙古蘭太鈉業(yè)有限責任公司氯酸鈉廠(以下簡稱“氯酸鈉廠”)以再生鹽或精制鹽為原料，經鹵水過濾系統(tǒng)得到精制鹽水，然后在精制鹽水中加入重鉻酸鈉、鹽酸，調節(jié)pH值后送入電解槽中進行電解，電解得到的氯酸鈉溶液，經過脫次氯酸鈉、結晶、干燥得到結晶氯酸鈉成品。氯酸鈉廠始建于2005年引進自加拿大斯特林公司全套工藝設備，設計產能5萬t/a，在2009年5萬t/a氯酸鈉擴建項目順利通過驗收，并且對設備進行了國產化。

氯酸鈉在生產過程中，對各種物料的控制相當重要，好多領域都有不斷探索改進的空間，氯酸鈉生產線由于以前對一些反應過程了解不夠深入，造成生產線控制過程不夠成熟，生產成本比較高。隨著現(xiàn)代工控技術在工業(yè)領域運用越來越廣泛，如何讓這些技術更好的服務于工業(yè)領域是企業(yè)基層技術人員越來越應該關注的事情。工程技術人員在氯酸鈉生產中不斷的把新技術運用于生產過程，使生產工藝過程更加容易控制，實現(xiàn)生產智能化的同時達到節(jié)能目的。

2 實施背景

以前氯酸鈉廠生產過程中一些物料的加入和流量通過手動調節(jié)閥門開度來控制，這樣加入量不好控制，而且員工勞動強度大，生產不穩(wěn)定；一些物料的加入量控制不好，會引起生產耗電量增加或者增加發(fā)生事故的幾率。氯酸鈉生產過程物料控制技術的特點就是利用現(xiàn)有設備上的監(jiān)視儀表或者在一些設備上增加溫度控制器或者流量控制器等智能儀表，并且把一些泵的電氣主電路由接觸器控制改為調速平滑的高品質變頻器控制，關鍵控制點增加自動調節(jié)閥和變頻器配合工作，通過DCS編程，利用壓力、流量等信號即可以智能調節(jié)自動調節(jié)閥的開度和變頻器的轉速，也可以根據(jù)工藝要求單獨在DCS畫面手動調節(jié)變頻器轉速和自動閥開度，在控制物料的加入量的同時實現(xiàn)了電能的節(jié)約。

3 實施簡述

氯酸鈉生產流程是氯化鈉通過加水(簡稱“鹵水”)，在電解槽中進行電解后經過脫次氯酸和硫酸根離子，然后干燥結晶成產品。下面介紹在改造生產過程中兩個工藝環(huán)節(jié)部分物料控制方法。

電解反應器中的電解液的氯化鈉濃度控制在100 g/L±5 g/L，氯化鈉混合物在電解槽電解反應后，通過管道流入電解液緩沖罐，電解液緩沖罐的內部有擋板，將其分成一個大的混合區(qū)和一個小的產品區(qū)?；旌蠀^(qū)接收從電解線的每個反應器內的氣體分離擋板自流而來的電解液。電解液循環(huán)泵從電解液緩沖罐的混合區(qū)通過另一個管道系統(tǒng)將電解液輸送到電解液冷卻器，然后再返回到反應器中繼續(xù)參加反應。生產過程中經過反復摸索，發(fā)現(xiàn)反應器中的電解液中的氯化鈉的濃度要維持在一定值，氯化鈉濃度降低會造成氧氣產生量增大，從而浪費電能，并對電解槽的陽極涂層造成不可修復的損壞，這就需要關閉電解線，拆除更換所有的陽極板，這樣會造成巨大的損失，并長時間的影響生產。氯化鈉的濃度升高會造成氯化鈉在結晶器中鹽析出來，從而使產品不合格。以前氯化鈉的濃度通過手動閥根據(jù)經驗來調節(jié)流量，現(xiàn)在把以前的手動閥改為自動調節(jié)閥，氯化鈉輸送泵接觸器電路改為變頻器控制，氯化鈉的濃度通過成熟的配比和取樣分析驗證濃度后，通過DCS編程運用流量顯示控制器數(shù)字信號調節(jié)自動調節(jié)閥開度和變頻器轉速來精確控制鹵水加入到電解液輸送泵前端的流量。

最初電解氯化鈉的電流都是按額定電流工作，后來因為銷售的原因，需要降低電流控制產量，不同的電解電流需要電解槽的溫度要控制不同的范圍。電解槽溫度升高會造成對陽極基板在墊圈開口處的腐蝕，產生更多的副產品氧氣，從而浪費電能，同時電解槽的溫度升高會增大電解尾氣總管的壓力，導致更多的水蒸汽在鹵水洗滌塔中冷凝，而冷凝下來的水分必須在電解槽中蒸發(fā)出去。電解槽的溫度降低會增大電解槽的電壓，從而顯著地增大電能消耗。直流電通過電解槽的電極和電極之間的電解液時會產生熱量，而且化學反應也放出熱量。這樣就必須通過電解液冷卻器用冷卻水冷卻電解液。因此，在保留原來反應器現(xiàn)場溫度表和手動閥的同時，增加溫度顯示控制器和自動調節(jié)閥，冷卻水輸送泵改為變頻器控制，在電流為不同值的條件下，循環(huán)電解液的溫度通過溫度顯示控制器控制自動調節(jié)閥的開度和冷卻水輸送泵的轉速，從而控制冷卻水的流量而維持電解液溫度在合適值，通過轉速的調節(jié)可以使電解槽溫度的控制更加準確。

4 實施效果

通過長時間的生產運行，提高了反應物料控制精度，減少了生產物料浪費，節(jié)約電能(電能的節(jié)約一方面是電機通過變頻器控制轉速實現(xiàn)的電能節(jié)約，另一方面是通過精確物料加入量控制，物料配比科學，在電解反應過程中節(jié)約電能，因為在氯酸鈉生產過程中，電解反應過程電能的消耗是產品成本一個重要因素)，而且產品質量明顯挺高。

5 結語

氯酸鈉生產工藝控制技術和類似工藝的物料控制技術，特點是在生產流程中，通過特定位置安裝智能儀表，自動調節(jié)閥和泵的變頻控制，通過DCS編程實現(xiàn)物料的合理控制，工藝控制方式的發(fā)明創(chuàng)新，從而實現(xiàn)生產過程物料加入減少，產品生產時間縮短，生產成本大幅度降低，設備維護周期縮短，人員數(shù)量減少，達到了生產穩(wěn)定、產品合格并達到節(jié)能減排目的。