氯酸鹽分解槽的投用及注意事項

魏曉佩

（新疆華泰重化工有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830019）

1 氯酸鹽產生的原因

氯酸鹽鹽水電解過程的副反應產生的，其濃度隨堿液蒸發濃縮而增高。

在電解過程中，陽極產生的氯氣，有少部分在陽極液中與水作用生成鹽酸和次氯酸鈉，陰極室中的少量氫氧化鈉通過隔膜進入陽極室，與次氯酸生成次氯酸鈉，并隨著時間積累而濃度增高，同時，在酸性條件下，次氯酸鈉很快變為氯酸鈉。

Cl2+H2O=HCl+HClO

NaOH+HCl=NaClO+H2O

NaClO+2HClO=NaClO3+2HCl

造成氯酸鹽含量增高的原因主要是進入電解槽的精鹽水質量不合格，特別是其中的鈣鎂離子過量超標，隨著電解槽運行時間增長，精鹽水中對隔膜的堵塞物越積越多，使隔膜滲透率明顯下降，電解溶液中NaOH濃度過高，OH-反滲透到陽極室，造成副反應加劇，氯酸鹽濃度劇增。

其他造成氯酸鹽濃度增高的因素有電流波動過大或突然停電、精鹽水濃度太低以及隔膜吸附質量不好等。

2 氯酸鹽的危害

在離子膜法燒堿生產過程中，由于電化學和化學副反應產生并積累，在陽極液中存在微量的氯酸鈉。目前，在用的羧酸磺酸離子膜還不能完全阻擋氯酸根的遷移。氯酸鈉通過離子膜進行移動，污染陰極室的燒堿，且不利于堿液的進一步濃縮。氯酸鹽在陽極側累積，容易腐蝕單元槽陽極大墊片及出口小墊片，進而腐蝕單元槽密封面，造成電解槽泄漏。另外，在鹽水溶解過程中，氯化鈉濃度容易受氯酸鹽濃度的協同影響，當氯酸鹽濃度較高（超過30 g/L）時，易造成陽極液濃度偏低，水遷移量變大，離子膜起泡。

在實際生產過程中，離子膜不同程度的泄漏，特別是出現孔洞、撕裂等損壞事故時，鹽水中氯酸鹽將在很短時間內大幅度增多，并直接導致陰極側32%堿中從陽極鹽水中反滲漏的氯酸根含量上升，腐蝕燒堿漿膜管，并最終導致成品片堿氯化物超標[1]。

離子膜法電解使用的鹽水閉路循環，氯酸鹽在鹽水系統中積累并逐漸積累到相當高的濃度。隨著氯酸鈉含量的增加，鹽水中的氯化物含量減少，電流效率下降，據估算，氯化鈉的飽和度每降低10 g/L，電流效率就會下降1%,由于氯酸鈉具有較強的氧化性，尤其是在pH值小于9時，對碳素燒結管、螯合樹脂的危害巨大。因此，離子膜法燒堿裝置配套適宜的氯酸鹽分解裝置是必要的。

3 氯酸鹽分解槽的工作原理

各氯堿企業所用的氯酸鹽分解裝置大體相同，一般加入合成鹽酸，在一定的溫度條件下，使氯酸鹽分解[2]，反應方程式如下：

在實際生產中，希望按（1）式反應進行，即c（HCl）／c（NaClO3）≥6。 如果 c（HCl）／c（NaClO3）≤2，反應將按（2）式進行，甚至不分解。當氣相帶入二氧化氯的體積分數超過9.5%時[3]，在光和熱等條件下，存在爆炸危險，反應式為：

研究表明，二氧化氯不存在爆炸上限。當二氧化氯體積分數超過10%時，隨著濃度的增大，最大爆炸壓力也增高。二氧化氯壓力達到41 kPa時，也會發生爆炸[4]。

當 c（HCl）/c（NaClO3）≈14 時，由于鹽酸濃度較高，不能瞬時混合均勻，有3%～4%二氧化氯混入。

當溶液中二氧化氯濃度高于10%（Wt/V）或在空氣中大于10%（V/V）時，易發生低水平爆炸，在有機蒸氣存在下，這種爆炸可能變得強烈。壓縮或貯存二氧化氯的一切嘗試無論是單獨或同其他氣體結合，在工業上均未成功。因為爆炸危險，在氯酸鹽分解槽投用過程中一定要注意避免其產生。二氧化氯不穩定，受熱或遇光易分解成氧和氯，引起爆炸；遇到有機物等能促進氧化作用的物質時也可產生爆炸。氣體二氧化氯用空氣沖稀到10%（V/V）以下的濃度時，較為安全；二氧化氯水溶液中二氧化氯的質量濃度低于8～10 g/L時，將不產生足夠引起爆炸危險的高蒸氣壓。在水處理的實踐中，二氧化氯濃度很少超過4 g/L，處理水平一般為0.1～5.0 mg/L的范圍內。

各企業使用的氯酸鹽分解槽種類不同，但使用原理相同，均需在氯酸鹽分解過程中，盡量避免產生二氧化氯。

4 氯酸鹽分解槽投用流程及注意事項

氯酸鹽分解槽裝置工藝流程圖見圖1。

氯酸鹽必須在較高的溫度、較強的酸性條件下分解，滿足這2個條件，要消耗大量的蒸汽，加入大量的酸。在氯酸鹽分解槽投用時，一定要注意鹽酸和蒸汽的加入順序，加入順序錯誤或者鹽水流量過大、空氣氣量不足都可能導致氯酸鹽分解槽爆炸[5]。

氯酸鹽分解槽的鹽水來自淡鹽水泵，出氯酸鹽分解槽的鹽水流至氯水罐，氣相平衡管連至廢氯吸收裝置。該設備設計上禁止負壓操作，目前，利用罐頂的預留口，連接了U型壓力計，試投用時，需確認分解槽內不為負壓才能投用。

在操作中，控制從淡鹽水泵出口的淡鹽水管線中分一部分進氯酸鹽分解槽，投用前補液位時，鹽水流量（FIT266）控制為5 m3/h;正常運行時，鹽水循環流量初步設定為6 m3/h，根據氯酸鈉分解情況進行相應調整。在進氯酸鹽分解槽的鹽水中加入31%鹽酸，其加入量與鹽水量的關系如下：酸流量（m3/h）=2.79×10-2鹽水流量（m3/h）。

蒸汽的加入量根據TE343溫度顯示調節TCV343，溫度控制≤93℃，在 89～92℃時最佳；高純酸加入量由FCV-372氣動閥控制。

將氯酸鹽分解槽罐底部排盡閥關閉，通過溢流管控制氯酸鹽分解槽的液位，以投用時溢流實際顯示液位值為準。

在氯酸鹽分解槽投用前，確認蒸汽氣動閥TCV343、加酸氣動閥FCV-372閥位現場與DCS相符，可正常投用，并確認各氣動閥關閉，將TICZA-343連鎖掛接。

在氯酸鹽分解槽投用時，依次打開FCV266、FCV372，并通過電腦顯示TE343的溫度指示調節TCV343，按工藝要求將各項指標控制在范圍內。當系統出現問題或電槽緊急停車需將氯酸鹽分解槽與系統斷開時，關閉 TCV343、FCV372、FCV266，根據停車時間決定氯酸鹽分解槽內鹽水是否排凈。

氯酸鹽分解槽首次投用或排空后再次投用時，FIT-266流量調至5 m3/h向槽內充淡鹽水至溢流后，將FIT266的流量調至6 m3/h，再打開罐頂部平衡管去廢氯總管的閥門。打開FCV372，向系統中加酸，將pH值控制在0.5左右；逐漸打開TCV343（注意：氯酸鹽分解槽投用時，先加酸后加蒸汽，順序不能反。），通過電腦顯示TE343的溫度指示在DCS上調節TCV343，按工藝要求將各項指標控制在范圍內。氯酸鹽分解槽投用后，在溢流管取樣閥處取樣分析氯酸鹽含量及酸度監測氯酸鹽分解槽的效果。根據氯酸鹽含量再調節FCV372開度，控制加酸量。

氯酸鹽分解槽投用時，鹽水補液位至溢流后，在加酸及投蒸汽前，一定要確保平衡管閥門打開。控制理論流量見表1。

表1 理論酸流量及鹽水流量 m3/h

實際鹽水流量、加酸量可根據氯酸鹽分解情況進行調整。

4.2 注意事項

（1）必須確認分解槽氯氣出口管與氯氣總管（或者廢氯總管）的連通閥打開后，才能打開進分解槽淡鹽水調節閥向分解槽內送入鹽水，否則，可能造成氯酸鹽分解槽的破裂。

（2）氯氣出口管與氯氣總管（或者廢氯總管）的連通閥應當緩慢打開，以防止氯總管壓力發生較大波動。

（4）如果氯酸鹽分解槽去的是廢氯總管，分解槽內應通入氮氣或者蒸汽以便及時帶走其中的二氧化氯。

（5）因系統停車而需執行氯酸鹽分解裝置的停車操作時，必須在系統停車前將氯酸鹽分解裝置停車，并確認關閉氯氣總管閥門后才能打開去廢氯氣吸收管的閥門，并開啟放空閥，確認有空氣吸入。

［1］崔學清.降低鹽水中氯酸鹽含量的有效途徑.中國氯堿，2004（9）：4－5.

［2］郭軍生.氯酸鹽對燒堿生產的影響及應對措施.山西化工，2002，22（3）：45－46.

［3］張紅衛.氯酸鹽分解槽的工藝技術改進實踐.濟源職業技術學院學報，2012，11（1）：26－28.

［4］仇志勇，李 明.氯酸鹽分解系統的指標與優化.氯堿工業，2009，45（4）：8－10.

［5］王 利.氯酸鹽分解工藝探討.氯堿工業，2011，47（10）：17－21.

［6］山杰濤.氯酸鹽分解工藝技術比較.氯堿工業，2011，47（10）：22－24.