氯酸盐分解装置工艺技术比较

氯酸盐分解装置工艺技术比较 氯酸盐分解装置工艺技术比较 l工程技术 GONGCHENGJISHU 氯酸盐分解装置工艺技术比较 李红建(新疆中泰化学(集团)股份有限公司新疆乌鲁木齐830000) 摘要本文详细分析了盐水电解过程中氯酸盐产生原因,介绍了氯工程和北化机工艺中氯酸盐分解槽设计存在的优缺点,及与 原有工艺衔接过程中存在的问题,改进措施. 关键词氯酸盐分解工艺技术 一 ,盐水中氯酸盐产生的原因 氯酸盐是电解装置生产过程中的必然产物,其主要是从阴 极反迁过来的OH一与阳极氯气反应生成次氯酸盐,次氯酸盐在 阳极室又发生歧化反应,生成氯酸盐.它的产生速度跟电流效 率有很大关系,电流效率越低从阴极反迁到阳极的OH一越多, 盐水中的氯酸盐多了,将影响氯化钠的饱和度;同时淡盐水如 果由于操作原因PH<7时,氯酸盐将与HC1反应放出氯气,腐 蚀设备危害树脂;盐水中的氯酸盐含量将影响碱中的氯酸盐含 量,腐蚀碱系统的管线及设备. 二氯酸盐分解装置工艺分析 为了确保一次精制盐水的饱和度,后续碱液处理工序设备 的使用寿命及保证成品碱的质量,各企业通过增加氯酸盐分解 装置,创造高温,强酸的条件来让盐水中的氯酸盐分解,在氯酸 盐分解槽中主要存在以下两个反应: NaCIO3+6HClNaCI+3C12+3H20(1) --.—..........-—4 NaCIO3+2HC1NaCI+I/2C12+CIO+HO(2) —-—-?-—-—.-----+ 当反应1进行时,同时伴随反应2进行,为了除掉反应中伴 生的CIO:反应条件需求如下:高温,强酸,高氯酸盐含量 中泰化学米东工业园电解车间目前装置能力为年产22万 吨烧碱,分别采用日本氯工程电解槽(年产能:11万吨)及北化 机电解槽(年产能:11万吨),以下为两套装置使用氯酸盐分解 槽时工艺设计,与现有工艺衔接过程中存在的优缺点及公司内 部改进措施 1.直接用蒸汽预热盐水分解氯酸盐.工艺流程为:出阳极 液循环槽的盐水分为三路:一路去电槽增大循环,一路去脱氯 塔,一路去氯酸盐分解槽.输送到分解装置的氯酸盐先与酸混 合,然后进入氯酸盐分解槽,通人蒸汽,压缩空气,促使氯酸盐 分解.产生的氯气进入废氯吸收系统,分解后的淡盐水进入氯 水罐后并入脱氯塔. (1)装置主要设备,管线设计.由于盐水属于高温强酸的 介质,国内许多厂家如氯酸盐分解槽由于材质选择不好,使用 时间不长,发生泄漏,氯酸盐分解槽选材尤为重要,选择材质要 考虑6项内容:工艺操作条件,化学品种类,浓度,使用温度,设 备的机械性能要求,设备的形状,生产工艺种类.从氯酸盐分 解槽的使用工况可知,引起腐蚀的主要因素是高温和氧化性极 强的ClOf.ClO一. DerKane一470树脂是美国陶式化学公司开发生产的环氧 大瞎桥视野DlLu口lA口5HlYE鱼:!工兰旦 乙烯基酯树脂,是一种由环氧树脂与甲基丙烯酸反应制成的自 由基引发热固性树脂,用苯乙烯稀释.这种树脂结合了环氧树 脂高热力学性能和耐化学性以及不饱和聚酯树脂的速固化和 易操作性能.适用于复合材料中制作中的所有工艺,如手糊成 型,喷射成型,纤维机械缠绕.据资料介绍,它具有在溶剂,化 学品及氧化性酸等混合环境下的特殊耐腐蚀性以及高温下强 度和韧性的较佳保持性.《氯酸盐分解槽材质探讨》在经过反复 参考后DerKane-470树脂制成的玻璃钢来作为制作氯酸盐分 解槽的原材料.氯酸盐分解槽内有四根分布器,分别吹入压缩 空气和蒸汽. 设计初期进出氯酸盐分解的盐水管线选用CPVC管材,氯 气管线出氯酸盐分解槽的部分采用UPVC,反应后氯气进入废 氯系统;因系统通人一定量的压缩空气且蒸汽与盐水直接接 触,分布器出口的部分蒸汽被压缩空气带入废氯管线,而此部 分设计为UPVC管线后更改为CPVC管线,同时因氯气进人废 氯吸收时温度较高,而废氯总管材质为碳钢,湿氯气对其有腐 蚀作用,后停压缩空气将其由废氯系统改为原氯系统,因氯工 程电解槽阳极系统较为接近大气压,故整个系统压力稳定.但 会对氯酸盐的分解率有一定影响. (2)装置启动要点.装置启动时控制从阳极液循环泵出口 的淡盐水管线中分一部分进氯酸盐分勰槽,在进氯酸盐分解槽 的盐水中加人31%的高纯酸,其加入量与盐水量的关系如下: VHcl=2.79xl0VbB V.为酸流量(mVh),V.为盐水流量(m). 注:加酸量可根据盐水中氯酸盐含量及膜运行情况适当增 加. 蒸汽的加入量根据温度显示调节气动阀,温度正常值在 90?,最高温度不能超过95?(此控制在DCS上完成) 液位控制:将氯酸盐分解槽出口管线上的阀门X一1打开, X一2关闭,通过溢流管控制氯酸盐分解槽的液位. 电解装置已运行三年多,通过氯酸盐分解槽近一年的运 行,下表为从2009年1月至6月氯酸盐分解装置的分解情况: 月份1月2月3月4月5月6月 分解槽入口14.213.714.7l17.8817.19l6.79 分解槽出口10.761l_5311.512.44l1.498.68 分解率24.23%l6.1O%21.9O%30.4O%33.20%48I3O% 通过控制调节进氯酸盐分解槽的盐水量,加酸量,盐水温 度来不断提高氯酸盐分解率. (3)分解装置的管理及系统目前运行优缺点.因盐水中的 氯酸盐是在膜运行至中后期时逐渐产生的,因此大部分企业会 在系统运行一定时期后增设此套系统,故要充分考虑与现有装 置的衔接,同时因氯酸盐分解槽内为高温强酸介质,故要准确 选择监测温度热电偶的材质,当电槽出现异常情况时,需迅速 将氯酸盐分解槽从系统中切出,后将分解槽内的盐水排净.氯 酸盐分解槽只能分解盐水中的氯酸盐含量,要有效控制,必须 从源头抓起,抓好离子膜的工艺管理. 此套装置是在2008年7月投用的,整体设计较为简便,目 前运行良好,这个系统盐水中的氯酸盐,碱中氯酸盐得到有效 控制;但仍存在一定问题:出分解槽选择CPVC管材,造成氯酸 盐分解槽盐水温度不能达到最佳范围,这个装置为年产l0万 吨烧碱,但溢流管设计为DN40仍需改进. 2.蒸汽板换预热盐水后分解氯酸盐.此套工艺是在接用 蒸汽预热盐水分解氯酸盐工艺的基础上进行的改进,整体设计 较为精细,它的处理盐水能力及自动化成都均大于第一套装置 工程技术 GoNGCHENGJISHU (1)装置主要设备,管线设计.因此套氯酸盐分解槽用 于北化机电解装置,整个装置阳极系统属于正压控制,废氯 系统仍存在管线材质不承受高温氯气问题,故将分解产生的 氯气仍并入原氯系统,因此在选购氯酸盐分解槽时对其耐压 有较高要求,氯酸盐分解槽材质仍选用DerKane一470树脂制 成的玻璃钢;出板式换热器及氯酸盐分解槽的盐水均选用钛 材,避免因盐水温度过高危及系统稳定,通过板式换热器预 热盐水代替分布器通人蒸汽预热盐水,提高热量利用率,增 加在线分析系统有效监控运行情况;增加静态混合器使盐水 与盐酸充分反应. (2)蒸汽板换预热盐水后分解氯酸盐的不足及改进措施. 因出氯酸盐分解槽盐水通过位差进入脱氯系统,且其与原氯系 统相连,需严格监控氯水罐液位及U型设计高度,避免压力过 高顶液封. 三,结束语 直接用蒸汽预热盐水分解氯酸盐工艺简洁投入性小,但处 理能力有限;蒸汽板换预热盐水后分解氯酸盐工艺监测精度及 热能有效利用均有所提高,处理能力提高. (上接第171页)干扰问题的形成是因为有干扰源的存在,并通 过一定的耦合渠道对仪器仪表产生影响.为减少这些影响,在 设计仪表时就应考虑对干扰的抑制问题,尽量提高其抗干扰的 能力.在实际应用中,要找出并结合绞扭,屏蔽,接地,平衡,滤 波,隔离等方法,切断耦合通道以抑制干扰.同时,要求显示仪 表具有耐高温,低温,高压,腐蚀,高黏度等性能和较好的动态 特性,以减少被测参数的测量误差. 1.串模干扰的抑制方法(串模干扰是在仪器仪表的输入端 叠加到被检测信号上的干扰电压).串模干扰可能产生在信号 源,也很可能是从引线上感应或接收而来.由于串模干扰与被 测信号所处地位相同,所以一旦产生了串模干扰之后,它的有 害作用往往不大容易消除,所以应该首先防止它的产生.(1)信 号线的绞扭.对于电磁感应来说,尽量将导线远离强电设备及 动力网,调整走线方向及减小导线回路面积都1是必要的,仅 调整走线方向及两信号线以短的节距绞合,干扰电压就能降为 原有的1/10,1/100.(2)屏蔽.为了进一步防止电场的干扰,可 ,再在外面包上一层绝缘 把信号线用金属网(或金属皮)包起来 物或信号线直接采用屏蔽电缆,屏蔽层接地.(3)滤波.对变化 速度很慢的直流信号,在仪器仪表输入端加入滤波电路,以使 混杂于有效信号的干扰衰减到最小.常在输入级前加二至三 级R—C滤波电路,而以采用内阻较低的双T型滤波器效果更 好.(4)对消.双积分型和脉冲调宽型等数字仪表,对输人信号 的平均值而不是瞬时值进行A/D转换,能把一些串模干扰平均 掉.(5)尽量使信号线与电源线分开敷设. 2.共模干扰的抑制(共模干扰是加在仪器仪表任一输入jj;= 与大地之间的干扰).(1)正确接地.为了安8,仪器仪表 和信号源外壳都接大地,保持零电位.但当接地的方式处理不 好,将形成地回路把干扰引入仪器仪表.为提高仪器仪表抗干 扰能力,通常在低电平测量仪表中都把放大器与仪器仪表外壳 (大地)绝缘(即把放大器"浮地"),以切断共模干扰电压的泄漏 途径,使干扰无法进人.当有一个接地信号源与一个不接地放 大器相连时,即使信号源端接的不是大地,信号线屏蔽层也应 接至信号源的公共端,使之保持零电位,可有效切断电位的泄 漏电流,提高测量信号的抗干扰能力,这是测量系统中常用的 方法. (2)仪表采用双层屏蔽浮地保护技术.为提高仪器仪表 抗共模干扰能力,在放大器输入部分浮地的同时,仪器仪表 采用双层屏蔽浮地保护.除利用表壳作一层屏蔽外,在仪器 仪表内再用一个内屏蔽罩将放大器输入部分屏蔽起来.在 两屏蔽层之间,在放大器输入部分和内屏蔽层之间都不作电 气上的连接. (3)应用平衡电路.一个系统的稳定程度取决于信号源, 信号引线,负载的平衡以及其他杂散分布参数的平衡.为提高 仪器仪表抗共模干扰能力,采用平衡措施使两线路上所转换的 电压相等,以此来降低耦合到负载上的该部分共模电压. (4)电源引入干扰的抑制.为防止电源变压器引人干扰, 采用三层屏蔽结构即电源变压器初级屏蔽层直接与表壳接地, 供电装置的次级绕组与所有屏蔽层相接,放大器电源的次级绕 组屏蔽层与放大器地处于等电位状态.由电源引起的脉冲状 干扰,对数字电路有较大影响,应在电源线路上加装高频滤波 器,滤波器应装在输入和输出引线都经过穿心电容进行滤波的 铁制屏蔽盒内. !:!兰旦口ALUDIA口EIHIYE大陆桥视野