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提高氯酸鹽分解槽分解量的方法探討

2017-05-04 06:41馬海濱
中國氯堿 2017年4期
關(guān)鍵詞:氯酸鹽淡鹽水氯氣

馬海濱

(天偉化工有限公司,新疆石河子832000)

提高氯酸鹽分解槽分解量的方法探討

馬海濱

(天偉化工有限公司,新疆石河子832000)

分析了氯酸鹽在氯堿生產(chǎn)中的影響,通過改進(jìn)工藝控制措施、提高設(shè)備使用效率和氯酸鹽分解裝置分解總量,降低了鹽水、堿中氯酸鹽含量,提高了固堿產(chǎn)品品質(zhì)。

氯酸鹽分解槽;工藝改進(jìn);分解量

氯酸鹽是氯堿生產(chǎn)中電解槽內(nèi)出現(xiàn)副反應(yīng)產(chǎn)生的,雖然電解槽加酸能緩解副反應(yīng)的產(chǎn)生,但在膜使用后期,膜效率下降,陰極側(cè)的OH-遷移量增加,陽極側(cè)加入的高純酸受進(jìn)口酸度的限制,不能有效中和陰極側(cè)的OH-遷移量,因此,導(dǎo)致堿液中氯酸鹽含量升高。氯酸鹽的氧化性體現(xiàn)在強(qiáng)酸性條件下,在鹽水系統(tǒng)中氯酸鹽的影響較小,在250℃以上逐漸分解,產(chǎn)生游離態(tài)氧基對堿蒸發(fā)設(shè)備造成腐蝕。

擁有蒸發(fā)片堿工藝的氯堿企業(yè)一般在工藝系統(tǒng)中都設(shè)有氯酸鹽分解裝置來降低鹽水系統(tǒng)中的氯酸鹽含量,從而減少氯酸鹽對片堿蒸發(fā)設(shè)備的腐蝕。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,有企業(yè)將電解槽陽極室加酸控制作為調(diào)節(jié)手段[1],陽極加酸在離子膜初始階段可有效減少陽極副反應(yīng)的產(chǎn)生,但在膜后期,因電解槽陽極入口酸度工藝控制指標(biāo)≤0.15 N的限制,陽極加酸量已不能有效的消除返遷移的OH-。也有企業(yè)對氯酸鹽分解裝置進(jìn)行改造,使淡鹽水在氯酸鹽分解槽內(nèi)停留時間超過2 h。根據(jù)氯酸鹽的分解條件,1 h即可完全分解,一般氯酸鹽分解槽內(nèi)因有擋板的存在,可使淡鹽水在分解槽內(nèi)停留時間超過1 h甚至更長。

1 氯酸鹽分解工藝

氯酸鹽分解槽的淡鹽水流量因工藝設(shè)置的不同而不同,其分解條件基本一致,根據(jù)淡鹽水中氯酸鹽含量提供過量的酸性環(huán)境(<0.6 N),提供85~95℃的鹽水。總體工藝大體分為2種,其一是分解完氯酸鹽的淡鹽水直接返回一次鹽水,氣相進(jìn)入廢氣系統(tǒng)回收處理;其二是將分解完氯酸鹽的淡鹽水重新泵入淡鹽水脫氯塔前,利用其酸度調(diào)節(jié)淡鹽水脫氯塔進(jìn)口鹽水pH值,氣相進(jìn)入氯氣總管達(dá)到節(jié)能降耗的目的。第二個工藝受鹽水總量的限制,不能將大量的淡鹽水送入氯酸鹽分解槽分解。

2 提高氯酸鹽分解總量的方法

氯酸鹽分解槽受淡鹽水溫度、pH值、流量等影響,其分解效率不同。而影響氯酸鹽分解量的不僅僅是分解效率,還有淡鹽水流量等因素。天偉化工有限公司(以下簡稱天偉化工)對氯酸鹽分解槽分解效率進(jìn)行跟蹤比對,找出實(shí)時影響氯酸鹽分解槽分解效率因素,經(jīng)過分析應(yīng)對改善,提高了氯酸鹽分解槽分解效率,見圖1。

圖1 氯酸鹽分解裝置進(jìn)出口濃度及氯酸鹽分解效率

從圖1看出,氯酸鹽分解槽的分解效率基本保持在70%~75%,因此,需從影響其效率的鹽水酸度、溫度等方面著手,改善氯酸鹽運(yùn)行條件來提高氯酸鹽分解槽分解效率。

2.1 合理調(diào)節(jié)氯酸鹽分解裝置流量及酸度

氯酸鹽分解裝置分解流量一般控制為返回淡鹽水總量的5%,隨著系統(tǒng)電解運(yùn)行時間增加,電解槽陽極副反應(yīng)程度增加,鹽水中氯酸鹽含量也相對提高,這時需提高氯酸鹽分解裝置鹽水流量來降低系統(tǒng)中氯酸鹽含量。由于分解完氯酸鹽的淡鹽水進(jìn)入脫氯系統(tǒng)前調(diào)節(jié)淡鹽水pH值在1.0~2.0,因此,需要合理調(diào)節(jié)氯酸鹽流量、酸度來提高氯酸鹽分解效果。

氯酸鹽分解槽內(nèi)部有減速擋板,使淡鹽水停留在分解槽中足夠時間使其充分分解。因此,淡鹽水流量要按工藝規(guī)定執(zhí)行,氯酸鹽分解反應(yīng)方程式為∶

NaClO3+6HCl→NaCl+3Cl2+3H2O

氯酸鹽分解裝置的條件是酸過量的情況下,酸度過低分解槽中易發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)生爆炸性氣體,因此,在日常酸度控制中應(yīng)始終保持酸過量來杜絕副反應(yīng)的產(chǎn)生。

隨著淡鹽水中氯酸鹽含量的增加,需提高氯酸鹽分解裝置的分解量,但是氯酸鹽分解槽中的酸度的控制量與分解槽進(jìn)液量、淡鹽水中氯酸鹽含量都有關(guān)系,都是呈同比增長趨勢。但是在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),氯酸鹽分解裝置酸度低時不足以調(diào)節(jié)脫氯系統(tǒng)pH值,導(dǎo)致脫氯系統(tǒng)紊亂,脫氯效果欠佳。淡鹽水流量與酸度關(guān)系見圖2。

圖2 進(jìn)氯酸鹽分解槽淡鹽水流量與酸度關(guān)系

從圖2中看出,在之前的氯酸鹽流量控制中,由于受淡鹽水脫氯系統(tǒng)脫氯前pH值的限制,氯酸鹽分解槽流量無法提高,將氯酸鹽分解槽淡鹽水酸度逐漸降低至0.45 N時氯酸鹽分解槽淡鹽水流量逐漸提高,相對來提高氯酸鹽分解量。按目前140 m3/h的淡鹽水總量計(jì)算,氯酸鹽滿負(fù)荷運(yùn)行應(yīng)為7 m3/h。淡鹽水流量提高后,氯酸鹽分解槽出口氯酸鹽總量有所提高,分解效率有所下降;但是從分解總量來看,還是降低了系統(tǒng)中的氯酸鹽量,氯酸鹽分解槽分解效率見圖3。

圖3 氯酸鹽分解槽分解效率下降情況

提高氯酸鹽系統(tǒng)進(jìn)口流量降低氯酸鹽酸度后,氯酸鹽分解槽出口氯酸鹽含量微漲,氯酸鹽分解效率稍微下降。根據(jù)圖3數(shù)據(jù),氯酸鹽出口含量上漲了大約1 g/L,因此,通過計(jì)算可以看出氯酸鹽總分解量。

2.2 提高淡鹽水流量后氯酸鹽分解總量計(jì)算

選取2016年8月1日以后的數(shù)據(jù),取平均值。

出口淡鹽水總管NaClO3含量9.45 kg/m3;氯酸鹽分解槽出口NaClO3酸度為0.54 mol/L時,含量為2.48 kg/m3;酸度為0.50 mol/L時,含量為2.82 kg/m3。

由實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)查得氯酸鹽分解槽進(jìn)口流量為4.0 m3/h,氯酸鹽分解系統(tǒng)分解量∶(1)酸度為0.54 mol/L時(9.45-2.48)×4.0=27.88(kg/h);(2)將氯酸鹽分解槽出口、進(jìn)口流量調(diào)節(jié)為6.0 m3/h,酸度調(diào)整為0.450 mol/L時,(9.13-2.82)×6.0=37.9(kg/h)。

計(jì)算得出,氯酸鹽總分解量在流量提高后,盡管氯酸鹽分解槽出口鹽水中氯酸鹽含量微漲0.5 g/L左右,但是氯酸鹽分解總量增加10 kg/h,可有效降低鹽水系統(tǒng)中氯酸鹽含量。

3 提高氯酸鹽分解總量后分解氯氣產(chǎn)生效益

天偉化工氯酸鹽分解后氯氣進(jìn)入氯氣總管?,F(xiàn)計(jì)算每小時氯酸鹽分解槽氯氣產(chǎn)量∶

NaClO3+6HCl=NaCl+Cl2+3H2O

經(jīng)計(jì)算,氯酸鹽進(jìn)口淡鹽水流量為6 m3/h時,氯酸鹽分解裝置淡鹽水進(jìn)出口氯酸鹽含量差值6.31 g/L的條件下,每天氯酸鹽分解槽產(chǎn)生氯氣176.68×3.21=0.567(t/d),按510元/t計(jì)算,氯氣成本為289.17元/d,氯酸鹽分解槽產(chǎn)生氯氣可產(chǎn)生效益289.17×333=9.6(萬元/a)。

4 總結(jié)

氯酸鹽分解裝置為淡鹽水處理中附屬處理裝置,其處理量小,在離子膜后期電流密度高時,產(chǎn)生副反應(yīng)多,鹽水中氯酸鹽總量急劇增加,對同樣處于壽命后期的燒堿蒸發(fā)裝置有致命的腐蝕作用。在實(shí)際生產(chǎn)中,部分廠家增加氯酸鹽分解裝置內(nèi)部擋板來增加鹽水在裝置中停留時間,但是氯酸鹽分解時間在條件足夠的時候1 h即可滿足,因此,提高淡鹽水流量為提高氯酸鹽分解量的主要辦法。目前因淡鹽水脫氯前pH值限制,氯酸鹽分解槽進(jìn)口流量控制較低,提高氯酸鹽分解量的方向應(yīng)該放在如何提高分解裝置分解總量,而不是分解效率上。

[1]田 君.如何有效控制燒堿中氯酸鹽含量.中國氯堿,2013,(10):9-11.

Improve the chlorate decomposition groove decomposition method

MA Hai-bin
(Tianwei Chemical Co.,Ltd.,Shihezi832000,China)

∶To analyze the effect of chlorate in chlor alkali production,by improving the process control measures,improve equipmentefficiency,improve the total decomposition ofchlorate decomposition device,reduce the contentofsodium chlorate,alkali,alkalito improve productquality.

∶chlorate decomposition tank;process improvement;decomposition amount

TQ124.4+4

:B

:1009-1785(2017)04-0027-03

2017-01-20

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