淡鹽水中氯酸鈉的控制

楊清忠，譚孟榮

（重慶三陽化工有限公司，重慶 萬州　404001）

淡鹽水中氯酸鈉的控制

楊清忠，譚孟榮

（重慶三陽化工有限公司，重慶 萬州404001）

介紹了在氯酸鹽分解系統(tǒng)不進(jìn)行大的改動(dòng)下，如何控制淡鹽水中氯酸鹽的分解及提高分解率的方法。

離子膜電解槽；淡鹽水；氯酸鈉；分解；時(shí)間；溫度

重慶三陽化工有限公司（以下簡稱三陽化工）是一家以氯堿生產(chǎn)為主的化工企業(yè)，現(xiàn)有北化機(jī)（ZMBCH-2.7型）和伍迪（BM2.7型）2套離子膜電解槽（分別簡稱1號電槽和2號電槽），年產(chǎn)燒堿3萬t。2套電解槽的離子膜都已運(yùn)行到后期，時(shí)間短的2年多，長的4年多。系統(tǒng)出槽淡鹽水中氯酸鹽含量較高（鹽水中的氯酸鈉指標(biāo)25 g/L左右波動(dòng)），對電解槽和離子膜造成了不良影響。

1　氯酸鹽分解原理

1.1氯酸鹽分解的工藝流程

將電解槽電解后的部分淡鹽水在酸混合槽經(jīng)過加入一定量的鹽酸混合后，進(jìn)入氯酸鹽分解槽，通過蒸汽加熱到85～95℃而發(fā)生氯酸鹽分解，分解后的高酸鹽水進(jìn)入電槽系統(tǒng)的酸化罐代替鹽酸對出槽淡鹽水酸化，然后進(jìn)入脫氯塔脫氯，從而降低系統(tǒng)氯酸鹽的含量，工藝流程示意圖見圖1。

圖1　　氯酸鹽分解工藝流程示意圖

1.2氯酸鹽分解機(jī)理

NaClO3+6HCl→3Cl2↑+NaCl+3H2O（1）

2NaClO3+4HCl→Cl2↑+2NaCl+2H2O+2ClO2↑（2）

由于二氧化氯產(chǎn)生帶來的危險(xiǎn)，為了避免反應(yīng)（2）的發(fā)生，必須要在氯酸鹽分解器里加入足夠的鹽酸量。

2　現(xiàn)狀

到2014年初，三陽化工結(jié)合《離子膜電解工藝技術(shù)》中的要求和北化機(jī)提供的加酸情況，陽極液加酸量的極限值≤0.15 mol/L。運(yùn)行時(shí)加酸量已達(dá)到最大值（1號電槽加酸量為400 L/h，2號電槽加酸量為450 L/h，分析結(jié)果顯示2號的加酸量值是0.14 mol/L左右，如果稀酸濃度波動(dòng)，有時(shí)加酸量值可達(dá)0.15mol/L左右），在調(diào)整增大電槽加酸量的情況下，出槽淡鹽水中氯酸鹽含量在25 g/L左右波動(dòng)。在氯酸鈉產(chǎn)生的源頭上降低的效果已不明顯。

三陽化工2套電槽氯酸鹽分解系統(tǒng)是使用原伍迪 （BM2.7型）2萬t/a離子膜電解槽氯酸鹽分解裝置。原一套系統(tǒng)進(jìn)入氯酸鹽分解槽鹽水流量規(guī)定為2.5 m3/h，而2005年北化機(jī)電槽開車后，進(jìn)入氯酸鹽分解槽的鹽水流量適當(dāng)調(diào)高到3.5 m3/h左右，造成鹽水在氯酸鹽分解槽內(nèi)反應(yīng)停留時(shí)間不夠而導(dǎo)致分解能力低。

2010年7月，根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行了“添加2號氯酸鹽分解槽”的技改。該槽在工藝路線的布置為：2號氯酸鹽分解槽出槽的鹽水進(jìn)入1號陽極循環(huán)槽。由于2號氯酸鹽分解槽出槽鹽水的壓力、酸度等幾方面的原因造成1號陽極循環(huán)槽液位波動(dòng)很大，經(jīng)常使1號陽極泵泵不上料 （陽極泵氣縛所致），從而威脅到1號電槽的正常運(yùn)行（1號電槽陽極出口液堵），且由于陽極泵要排氣而造成環(huán)境污染，從2號氯酸鹽分解槽的運(yùn)行情況看，其分解效果亦不理想，故未再繼續(xù)使用2號氯酸鹽分解槽。

3　措施確定

根據(jù)氯酸鹽分解原理和現(xiàn)狀，從反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、酸度等3方面來制定措施以解決氯酸鹽高的問題。

（1）延長氯酸鹽分解停留時(shí)間。將現(xiàn)在運(yùn)行的氯酸鹽分解槽的容積增大到10 m3，并改立式分解槽為臥式，這樣可以延長氯酸鹽分解停留時(shí)間，提高氯酸鹽的分解率。

（2）提高反應(yīng)溫度。原氯酸鹽分解槽的加熱蒸汽來自蒸汽總管降壓后的蒸汽，壓力僅有0.3 MPa，熱量達(dá)不到要求，分解的鹽水溫度最高為90℃，氯酸鹽分解效果不理想。因此，必須提高氯酸鹽分解的溫度，以提高氯酸鹽的分解率，但溫度又不能太高。

（3）控制加酸量，穩(wěn)定系統(tǒng)酸度。從氯酸鹽分解的工藝流程圖可以看出，氯酸鹽分解后的高酸鹽水進(jìn)入電槽系統(tǒng)的酸化罐代替鹽酸對出槽淡鹽水酸化，然后進(jìn)入脫氯塔脫氯，鹽酸不足部分再在酸化罐補(bǔ)加，確保出槽鹽水充分酸化后去真空脫氯塔充分脫氯。從氯酸鹽分解的原理來看，在溫度、反應(yīng)時(shí)間等不變的情況下，足量的鹽酸加入是氯酸鹽的分解效率的保證，但是鹽酸加得過多造成電槽系統(tǒng)陽極循環(huán)槽液位波動(dòng)很大，且經(jīng)常使電槽陽極泵泵不上料（陽極泵氣縛所致），且由于陽極泵要排氣而造成環(huán)境污染。

由于三陽化工為老公司，通過現(xiàn)場測量無法改裝，且由于改裝后房屋樓層無法達(dá)到承重要求，所以只好放棄“延長氯酸鹽分解停留時(shí)間”的措施。因此，只有通過控制反應(yīng)溫度和酸度來提高氯酸鹽的分解率。

4　整改與效果

2014年2月，三陽化工通過分析討論后，決定從蒸汽總管上直接引出蒸汽，降壓到0.65 MPa后進(jìn)入氯酸鹽分解槽，工藝流程示意圖見圖2。

圖2　　改造后氯酸鹽分解工藝流程示意圖

改進(jìn)后氯酸鹽分解槽的溫度可以提高到95℃，考慮到氯酸鹽分解槽設(shè)備的設(shè)計(jì)溫度為≤95℃，改進(jìn)后的分解溫度控制在94～95℃，達(dá)到氯酸鹽分解效率的最佳效果，鹽水流量3.5 m3/h，20%鹽酸300 L/h時(shí)，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1　　不同溫度下的氯酸鹽分解情況

如何在氯酸鹽分解槽加入足量的鹽酸來代替在酸化罐補(bǔ)加的鹽酸，同時(shí)又能保證電解系統(tǒng)陽極液貯槽的液位不波動(dòng)。通過反復(fù)試驗(yàn)和探討，摸索出最佳的鹽酸加入量，系統(tǒng)中氯酸鹽程下降趨勢，氯酸鹽分解的效果明顯。鹽水流量3.5 m3/h，20%鹽酸400 L/h時(shí)，具體數(shù)據(jù)見表2。

表2　94.5℃溫度下的氯酸鹽分解情況

5　結(jié)語

通過以上數(shù)據(jù)可以看出，老企業(yè)在受環(huán)境和場地的制約下，在不增加改造投入的情況下，通過優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，也可以達(dá)到工藝要求，保證生產(chǎn)需要。

Sodium perchlorate control in dilute brine

YANG Qing-zhong，TAN Meng-rong
（Chongqing Sanyang Chemical Co.，Ltd.，Wanzhou 404001，China）

The method how to control the decomposition of perchlorate in dilute brine and improving the decomposition rate were introduced.

ion membrane electrolysis cell；dilute brine；sodium perchlorate；decomposition；time；temperature

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號：1009-1785（2015）10-0010-02

2015-04-10