探究离子膜法烧碱生产中氯酸盐的产生原因及解决措施

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　　[摘要]离子膜烧碱生产工艺采用的是离子交换的方法对食盐水进行电解，从而制取氢氧化钠即烧碱的过程。该过程产量大，生产投资费用低，产物纯度较高，且生产过程中不会产生大量的污染，因此，一直以来为工业制碱过程所广泛应用。然而，传统的离子膜烧堿工艺原材料消耗量较大，且制备过程中能耗高，很大程度上制约了制碱过程的长期发展。因此，在旧有的制备工艺基础上，行业内不断进行技术革新，引入了新的生产设备，促进离子膜烧碱工艺的不断完善。本文即对离子膜烧碱生产工艺做出相关阐述，并对其目前市场及发展前景进行了分析。
　　[关键词]离子膜；烧碱；工艺
　　中图分类号：TQ114.262 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0094-01
　　我国的烧碱产业经历了从最初的隔膜电解方法到后来的具有吸附沉淀作用的隔膜电解槽以及改革开放以后迅速发展的来源于日本的离子膜烧碱生产法这样复杂的过程。尽管目前我国的烧碱生产总量是世界之最，但是在生产技术方面我们还是比较落后的。今后我们的努力方向就是提高我们的烧碱生产水平。目前我们所采用的离子膜法存在着原料浪费的问题，而且由于工艺复杂，还存在着一定的安全隐患，这些问题都有待于解决。在此，根据离子膜烧碱工艺暴露出的种种缺陷，合理地优化系统设备，改造影响产率的部件，保证系统的稳定运行。另一方面，从效益出发，减少检修的次数和不必要的人力物力消耗，合理规划材料和产品比率，严格把控生产标准，设定合理的规格要求，降低劳动强度。
　　1、离子膜烧碱的生产工艺过程
　　1.1 配水
　　电解工序中的脱氯淡盐水含有超标的硫酸根，需要将超标部分脱除。送入一次盐水工序的淡盐水由两部分组成。一部分是经过自动控制装置调节的盐水；另一部分是硫酸钡，清除沉淀后的上清液也被置于储槽中储存着。通过其他工序回收的水，从盐泥排出的滤液和调节用水，按照比例调和之后作为化盐水使用。
　　1.2 化盐、盐水精制
　　先将化盐水调节至适宜的温度，从盐池底部逆流接触原盐，流通过程中加入氢氧化钠溶液与混合液中的镁离子生成氢氧化镁，有机质被分解成为小分子。粗盐水在混合器中经过加压，被送入预处理器。盐水中的悬浮物、小分子通过沉淀除去。反应槽中的清盐水进行膜分离。合格的一次盐水要经过二次盐水精制。二次精制所必须的药品是螯合树脂。一次盐水经过滤后被送入到螯合树脂塔，运用离子交换的原理使得Ca2+、Mg2+等离子含量达到标准值，二次盐水将会被送到电解程序中进行电解。
　　1.3 电解
　　二次盐水被输送到阳极室进行电解，将产生的淡盐水和氯气分离开来，淡盐水被送入脱氯泵，而氯气直接被处理掉了。为保持合适的电解液温度，要对阴极液进行冷却。电解后产生的氢气被送去处理装置。
　　1.4 淡盐水脱氯
　　淡盐水离开电解槽之后需要再次进入化盐系统，淡盐水中含有的游离氯可能会腐蚀生产设备和管道，为避免不必要的损耗和浪费，需要将游离氯脱除。为保证彻底清除，可以加入还原性的物质，像亚硫酸钠等。电解后的淡盐水要调节pH值，在经过脱氯塔抽出游离氯，氯气可做回收利用，淡盐水彻底脱氯后被送回一次盐水处，执行配水、化盐的工序。
　　2、离子膜烧碱生产工艺的优化处理
　　2.1 工艺优化依据
　　离子膜烧碱工艺具有传统工艺所无法达到的净化效果。按照原有工艺，大量的菌藻类和有机物存在于粗盐水中；而离子膜烧碱工艺，会将游离氯控制在一定的范围之内，这些游离氯会轻松地除掉粗盐水中混合的有机物等杂质。
　　在生产设备投放运行前，将可能会受到游离氯腐蚀的部位做好防腐处理。同时也可以在生产过程中合理地控制游离氯的含量，避免腐蚀程度加深。
　　合理控制投放回淡盐水的游离氯含量不仅有利于清除菌藻杂质，还可以保证盐水的优化要求，在标准参数控制范围内，保证排放的氯气、氮气质量达标，为整个产业链的运行提供条件，同时又实现节约能源、减少排放量的目标。
　　在整个工艺运行的过程中，淡盐水脱氯环节会存在大量使用各种添加剂的情况，导致废物排放量明显增多，消耗大量能源，增大了工艺操作和维修的难度，这些都是影响设备安全运营的重要因素。我国因技术限制，大多引进外国工艺。但国内盐水条件与工艺标准相差很大，工艺过程的稳定性受到严重制约，以下改进方案或许能缓解目前的紧张局面。
　　2.2 优化方案
　　2.2.1改进淡盐水脱氯系统
　　离子膜电解后的淡盐水通过脱氯能够保证淡盐水的质量稳定，并能够有效地缓解对设备的腐蚀程度。但是脱氯过程需要投入大量的人力物力，消耗大量原料，还会增加整个体系中硫酸根的比例，同时会增加一次盐水处理的氯化钡使用量，排出的盐泥也会显著增多。针对这一弊端，采用以下措施处理：原料经过脱氯塔后不再经亚硫酸钠处理，离子膜电解设备进行重新改造，重新设定淡盐水脱氯系统，将原有工艺操作调整，设定新的控制指标，控制参数设成自动，保证返回的淡盐水中含有规定的游离氯，将该盐液进行一次盐水处理。
　　脱氯塔虽然被取消，但是淡盐水中的多余游离氯仍旧严格控制，从节能减排的方面考虑，合理回收游离氯是非常必要的。游离氯偏高，会加重设备的腐蚀，消耗大量的氯化钡，还会影响一次盐水的正常进行，给环境带来巨大压力，浪费了很多可以有效利用的氯气。游离氯偏低，盐液中的有机物没有办法除去，菌藻类的泛滥会加重过滤装置、电解槽和螯合树脂的损坏程度。特别的是，整个生产程序中会有许多联锁装置，如果不严格把控生产指标，可能会导致整个生产链条的瘫痪。
　　2.2 合理优化次盐水精制系统
　　具体的改进操作是停止配置次氯酸钠，切断物料进出口，关闭输送泵和阀门，监测、计量装置也没有存在的必要。监测、控制一次盐水的相关设备合理改进，调整一次盐水精制系统的控制条件，关于温度、压力方面的指标，无实质作用即可取消。合理调整游离氯含量以保证系统的正常运行，为除去盐液中的有机物，合理控制游离氯的范围，做好设备的防腐工作，减少不必要的投入。系统的各个操作是相互关联的，牵一发而动全身。
　　3、工艺优化效果
　　3.1 优化流程
　　淡盐水先经电解，调节pH值后真空脱氯，再测pH值后进行一次盐水处理。去除盐液中的硫酸根，使其成合格的盐水，将其调至适当温度后，原盐混合其中，化盐完成后经过加压、加三氯化铁、溶气后出去杂质得到清盐水；在经过一步沉淀、过滤，得到高纯度盐，调整合适的pH值，进行二次盐水处理。
　　3.2 优化效果
　　（1）工艺操作简化，设备数量减少，取消了不必要的监测装置。
　　（2）响应节能减排的号召，减少电耗和药剂的使用量以及盐泥的排放量，缓解了环境压力，节约了大量的人力物力，成本量缩小。
　　（3）系统性能稳定，产品质量较高，尤其在脱氯工艺方面有显著进步，各项工艺指标均符合相关规定的标准，工艺技术更加精益求精。
　　（4）小投资、高回报，经济效益良好，环保效益显著，系统运营稳定、正常，波动次数明显减弱，安全系数较高，相关危险因素被合理控制。
　　4、结束语
　　总之，烧碱是当今工业中十分重要的原材料之一，离子膜烧碱生产工艺作为目前国内最为重要的制碱技术，必须实现其不断的完善与改进方能满足日益增长的行业需求。我国目前离子膜烧碱生产工艺仍处于发展的初步阶段，与发达国家差距较大，因此必须不断加强科研投入，培养更多掌握过硬制碱技术的专业人员，最终实现我国制碱工业的不断进步。
　　参考文献
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