氯碱企业电解工艺优化研究

摘 要：本文主要介绍了氯碱企业通过对电解槽槽温控制、进电解槽精制盐水质量严格控制、加装单元槽和满负荷生产等多种优化措施，不断提高氯碱企业的电解槽生产效率，稳定生产。

关键词：氯碱企业；电解；工艺优化

一、前言

电解槽是氯碱企业生产的核心设备，决定着烧碱吨碱消耗的高低，现以日本旭化成复极式零极距离子膜电解槽为例，该设备为进口日本旭化成化学株式会社，是目前国内最先进的高电密、零极距离子膜电解槽，技术含量高，开车操作要求极其严苛。电解槽的一次送电成功和长周期高效的稳定运行得到旭化成专家松本先生的肯定，直流电单耗达到省内乃至全国行业先进水平，为充分发挥电解槽的能力，对电解槽进行了增加单元槽的改造，每台新增6个单元槽，阴极框、阳极框垫片，阴极液、阳极液透明软管和垫片均采用国内厂家配套，单元槽的增加改造可提高4000吨/年烧碱生产能力，按目前烧碱市场价2100元/吨计算，年创效840万元。

烧碱分厂对电解槽进行了多方面优化：电解槽的槽温与电耗有直接关系，以往电解槽槽温控制在84-85℃，现在槽温控制在86-87℃，提高了电解槽的温度；进电解槽的精制盐水指标ICP分析严格控制在20PPb以下，硫酸根控制在5g/l以下；电槽的开停机，计划平均一年停两次；操作工每班测量一次槽电压，每小时对电解槽巡检一次，各项数据每小时统计一次，发现异常立即处理，各个环节的精心操作保证了电解槽的良好运行；一次盐水的各项工艺指标控制到位，凯膜过滤器出来的一次盐水各种指标严格控制，针对预处理器制定了严细的操作规程，确保预处理出水质量。

现在经过优化电解槽的各种工艺参数后，吨碱耗电在2200度，达到同行业先进水平，与同行业比较电解槽吨碱节约100度电，年节约电费约600万。

二、一次盐水系统工艺优化实施阶段

严格控制一次盐水指标由盐矿送来的卤水进入V-431卤水罐，在卤水罐中沉降加入次钠，卤水罐中卤水浓度约310g/l，最低300g/l最高310.1g/L，PH值在5～8之间，游离氯5～15mg/L，通过卤水泵（P-431A/B）卤水泵压力在0.4MPa输送至卤水加热器Ⅰ（E-402）（利用脱氯淡盐水的余热）和卤水加热器Ⅱ（E-403）（蒸汽加热），调节蒸汽量保证卤水出口温度在60±5℃后进入卤水高位槽（V-427），卤水通过高位槽溢流入氨吹除塔（T-401），在氨吹除塔中，卤水与鼓风机（C-401A/B）产生的压缩空气逆流，卤水中的NH2Cl 、NHCl2气体被吹出排空，卤水从除铵塔进入返井槽V-432A，通过化盐水泵（P-401A/B）压力一般在0.2～0.4MPa，把卤水送入化盐水加热器（E-401）温度为55～65度，加热后进入化盐桶V-402A，饱和盐水从化盐桶中溢流进入折流槽、粗盐水池，进入折流槽加次钠和烧碱溶液，保持PH=10.5～11之间，进入粗盐水池（V-404）搅拌，搅拌后V-404粗盐水指标为：浓度在305g/L，高的为310g/L低的为300g/L，游离氯为5～10ppm之间，氢氧化钠过量值0.2-0.26g/L之间，PH值为10.56～11.21之间，用加压泵（P-404A/B）把粗盐水加压后经过汽水混合器（M-402A/B/C）送入加压容气罐（Z-402），在加压容气罐内通过空气缓冲罐（Z-401）的压缩空气保持加压容气罐的压力在0.2～0.3MpG，出加压容气罐的盐水通过文丘里混合器（M-401）加FeCl3进入预处理器（V-405），本周预处理水质出现一次返浑现象，从预处理进入反应槽（R-401A/B）。

盐水进入反应槽（R-401A）同时加入Na2CO3，经过搅拌后，从反应槽（R-401B）溢流进入缓冲槽（V-406），缓冲槽的盐水通过位差自流进入凯膜过滤器（N-401A/B/C），凯膜运行正常，三台凯膜压力在0.01～0.04MPa之间，运行情况较好，过滤后的合格盐水用盐酸调节阀（AV-5101）加入适量的盐酸，盐水进入V-409精盐水罐，精盐水罐的指标，浓度为高的307.4g/L，低的为304.5g/L，钙镁离子和游离氯为未检出，碳酸钠过量值高的为0.4g/L，低的为0.3g/L，硫酸根为6.3g/L，铁离子0.02mg/L，SS为0.7g/L，V-409含铵6.3mg/L，PH值为10.36～10.91之间。

三、螯合树脂塔工艺优化系统施工阶段

离子交换树脂塔（T-160）内装填的螯合树脂能与金属离子形成稳定的六元环状结构络合物，当一次盐水经过螯合树脂时，盐水中的Ca2+、Mg2+扩散到树脂内被吸附，从而达到进一步除Ca2+、Mg2+的目的；二次盐水中Ca2+、Mg2+总量要求小于20PPb。其吸附方程式为（以胺基磷酸型树脂为例）：

2RCH2NHCH2PO3Na2+Ca2+ （RCH2NHCH2PO3）2CaNa2+2Na+

吸附速率的大小主要决定于Ca2+、Mg2+从溶液中扩散到树脂表面的扩散过程。升温有利于扩散进行，但温度太高，又会使螯合树脂发生变性、结构破坏，失去螯合交换能力，所以实际生产中，树脂塔工作温度在55～65℃。螯合树脂对二价金属离子吸附能力还随溶液PH值而变，其吸附Ca2+、Mg2+等二价离子的最佳PH值是9～11。

四、下一步的研究发展目标

1.进一步对离子膜电解槽进行优化，通过控制离子膜电解槽的原料盐水指标使离子膜电解槽的电耗进一步降低。

2.进一步降低离子膜的污染速度，延长离子膜的使用寿命。