CN111074293B - 离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，将经氯酸盐换热器至氯酸盐分解槽出口淡盐水由氯酸盐泵送到电解阳极循环槽，可直接送至保护精制盐水总管的淡盐水管线，经流量计、酸浓仪和调节阀控制加入饱和精制盐水总管，从电解阳极循环槽经电解阳极循环泵送至脱氯塔、送至保护精制盐水总管的淡盐水管线、送至氯酸盐分解槽，送至脱氯塔的淡盐水由水环真空泵机组进行真空物理脱氯和化学脱氯，再送到一次盐水化盐，经饱和精制盐水总管的盐水分配至各电解槽，再分配于各电解槽的盐水进行电解，此发明部分氯酸盐出口强酸性淡盐水直接加入循环槽后，氯酸盐出口酸性淡盐水可以充分与电解槽出口淡盐水混合，脱氯系统控制更加稳定。

Description

离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法

技术领域

本发明涉及工业用离子膜法烧碱生产领域中氯酸盐生产工序，尤其是一种离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法。

背景技术

目前，公知的离子膜法烧碱生产工艺技术已经很成熟。离子膜法烧碱生产长周期运行不间歇，其中的盐水会在整个系统中产生氯酸盐，氯酸盐不断积累，浓度较大，则盐水中的氯化钠浓度会有所减少，从而影响电解槽电流效率及电解质量，氯酸盐对整个电解系统危害较大，严重影响生产安全及高效。电解阳极循环泵出口淡盐水（NaCl浓度：205—230g/L）分出一部分（总质量占比约为5%）淡盐水去氯酸盐分解槽装置，通过板式换热器用蒸汽将淡盐水换热到80—88℃，换热后的淡盐水中加入质量浓度为31Wt%的盐酸溶液（酸度控制到0.45—0.55mol/L），再充分混合后进入氯酸盐分解槽。调整合格的淡盐水在氯酸盐分解槽内通过折流延时进行氯酸盐分解（化学反应方程式：NaClO₃+6HCl=3Cl₂+NaCl+3H₂O），反应生产的氯气（纯度≥95%）并入电解氯气总管，如果存在开停车纯度不够的情况下，则氯气去向由去氯气总管切换到废氯除害管线，碱吸收后生产次氯酸钠可供销售或下一工序使用。出口淡盐水由氯酸盐泵送入脱氯塔进行真空脱氯和化学脱氯，然后送往一次盐水工段再化盐循环利用。

目前存在的问题是：

1、因氯酸盐分解槽装置出口酸性淡盐水酸度较大，加入脱氯塔进口与电解未脱氯淡盐水（2≤pH≤4）混合，因脱氯塔有pH指标要求（1.1≤pH≤1.5），氯酸盐分解装置流量无法再提高，否则脱氯塔进口pH会超标，强酸性盐水对脱氯设备造成隐患。

2、当离子膜运行到后期时，电解槽副反应产生的氯酸盐增大，但是氯酸盐分解装置分解流量受限无法再提高，盐水系统氯酸盐含量升高，液碱中氯酸盐含量也升高，影响液碱产品质量，氯酸盐还对后续烧碱蒸发装置设备造成腐蚀伤害，设备维修成本升高，影响氯碱系统的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利于氯酸盐分解、提高利用率、减少设备维修成本的适合离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解的工艺方法。

为了达到上述目的，本发明提出了一种离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，其目的旨在克服现有技术的缺陷，实现氯酸盐分解及后序生产工艺方法，包括以下步骤：

步骤1、将经氯酸盐换热器至氯酸盐分解槽出口的淡盐水由氯酸盐泵部分送到电解阳极循环槽；部分送至保护精制盐水总管的淡盐水管线，经流量计、酸浓仪和调节阀控制加入饱和精制盐水总管；

步骤2、从电解阳极循环槽经电解阳极循环泵分别送至脱氯塔、送至保护精制盐水总管的淡盐水管线、送至氯酸盐分解槽；

步骤3、上述送至脱氯塔的淡盐水由水环真空泵机组进行真空物理脱氯和化学脱氯，再送到一次盐水化盐；

步骤4、经饱和精制盐水总管的盐水分配至各电解槽；

步骤5、上述分配于各电解槽的盐水进行电解，电解后的淡盐水自流至电解阳极循环槽，与氯酸盐分解装置出口部分强酸性淡盐水混合，送到脱氯塔进行真空物理脱氯和化学脱氯，再送到一次盐水化盐，

步骤6、上述电解阳极循环槽出口的阳极循环泵出口至质量分数占比75%的盐水管线去脱氯塔、15%的盐水去精制盐水总管、10%的盐水去往氯酸盐分解槽进口；

进一步的，所述步骤1中来自氯酸盐换热器并控制淡盐水温度换热到88℃，再加入质量浓度为31wt%4的盐酸溶液，使酸度控制在0.45～0.55mol/L的淡盐水溶液进入氯酸盐分解槽。

进一步的，所述步骤1中氯酸盐分解槽液位在1.8～2.0m之间。

进一步的，所述步骤1中氯酸盐分解槽进口淡盐水ClO₃ ^-含量控制在≤5 g/L，氯酸盐分解槽出口淡盐水ClO₃ ^-含量控制在≤7 mg/L。

进一步的，所述步骤1中流量计、酸浓仪和调节阀控制，以流量计进盐水量流量为辅助调节参数，以酸浓仪控制淡盐水酸度为主调参数对调节阀进行调节输出，将调节阀设定为串级调节。

进一步的，上述淡盐水酸度的调节阀控制，控制程序为手动控制与自动控制，当自动控制投入时，预设进入饱和精制盐水总管酸度及流量目标设定值，预设酸度目标值、流量目标值，设定值调节阀小阀位开度值，预设小阀位开度小于25%，由系统自动判断进入饱和精制盐水总管酸度是否在酸度目标值±0.2，如果不在此范围，检查系统装置是否存在异常，将酸度控制在酸度目标值±0.2范围内，同时判断流量是否大于流量目标值，并且流量小于流量目标值的二分之一，则预设调节阀小阀位控制调整为手动并设置开度值打开3倍的小阀位开度值调节，再进入串级控制阶段；如果酸度在酸度目标值±0.2范围内，且流量大于流量目标设定值的四分之三，则预设调节阀小阀位控制调整为手动并设置开度值打开0.8倍的小阀位开度值调节，再进入串级控制阶段进入微调阶段。

进一步的，所述步骤4中的化学脱氯是将淡盐水加入质量浓度为4%的亚硫酸钠溶液。

进一步的，所述步骤6中部分强酸性含氯淡盐水，pH值控制在1.1≤pH≤1.5。

一种用于离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法的制备装置，该装置主要包括：氯酸盐换热器、氯酸盐分解槽、氯酸盐泵A、氯酸盐泵B、电解阳极循环槽、阳极循环泵A、阳极循环泵B，调节阀、流量计、酸浓仪、精制盐水总管，氯酸盐分解槽进口管线前有氯酸盐换热器，出口管线上有氯酸盐泵A、氯酸盐泵B，电解阳极循环槽进口通过氯酸盐泵及附属管线与氯酸盐分解槽相连，电解阳极循环槽出口有阳极循环泵A、阳极循环泵B，阳极循环泵出口管线分配至脱氯塔、精制盐水总管、氯酸盐分解槽进口管线，精盐水总管的淡盐水管线上有流量计、酸浓仪、调节阀。

所述氯酸盐换热器，设置在氯酸盐分解槽进口管线前，其进口为来自一期阳极循环泵淡盐水氯化钠管线、来自二期阳极循环泵淡盐水氯化钠管线。

所述氯酸盐分解槽，设置其进口与氯酸盐换热器出口管线相连，出口与氯酸盐泵相连。

所述氯酸盐泵，设置其进口与氯酸盐分解槽出口管线相连，出口与阳极循环泵出口管线与电解阳极循环槽进口管线相连，或者直接分配至脱氯塔、精制盐水总管、氯酸盐分解槽进口管线，

所述电解阳极循环槽，其进口与氯酸盐分解槽出口淡盐水由氯酸盐泵出口相连，出口分配至脱氯塔、精制盐水总管、氯酸盐分解槽进口管线。

所述流量计、酸浓仪、调节阀，其进口与电解阳极循环槽的阳极循环泵出口相连，或与氯酸盐分解槽出口淡盐水由氯酸盐泵出口直接相连。

优选的，电解阳极循环槽可以根据需要投入氯酸盐分解系统中。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，工艺简单，相较于传统工艺有如下优点：

1、氯酸盐泵出口盐水加入阳极循环槽或去往保护精制盐水总管，可大大增加氯酸盐分解槽的分解量，原来受到pH（1.1—1.5）指标范围的限制无法再提高氯酸盐分解量。

2、部分氯酸盐出口强酸性淡盐水直接加入循环槽后，氯酸盐出口酸性淡盐水可以充分与电解槽出口淡盐水混合，脱氯系统pH控制更加稳定。

3、部分氯酸盐出口强酸性淡盐水去往保护精制盐水总管，代替原来淡盐水，因为进入饱和精制盐水总管进而进入各电解槽的盐水pH降低，可以减少电解槽辅料高纯盐酸的加入量，节省辅料消耗。

4、氯酸盐分解装置的分解量提高后，可以平衡电解槽副反应新增的氯酸盐，提升液碱和片碱产品质量，减缓对后续片碱装置的腐蚀影响，整个氯碱系统保持良性运行，减少异常开停车次数，减少检维修次数，减少设备维修更换方面的投入，减少劳动强度。

5、该工艺改进后将为氯碱企业带来可观的直接经济效益和隐性效益，同时本发明提供的回收制备方法工艺简单、成本低，且直收率高，适于在生产中大规模推广应用。

附图说明

附图1为本发明离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法中流程及所用生产装置示意图。

图1中：1为氯酸盐换热器；2为氯酸盐分解槽；3为氯酸盐泵A；4为氯酸盐泵B；5为电解阳极循环槽；6为阳极循环泵A；7为阳极循环泵B；8为流量计；9为酸浓仪；10为调节阀；11为精制盐水总管。

A为来自一期阳极循环泵淡盐水氯化钠；

B为来自二期阳极循环泵淡盐水氯化钠；

C为氯气去除害总管；

D为氯气去氯气总管；

E为来自离子膜电解槽的淡盐水；

F为质量分数占比75%的盐水去脱氯塔；

G为质量分数占比15%的盐水；

H为质量分数占比10%的盐水去往氯酸盐分解槽进口。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。

参照附图1，本发明实施例1为了达到上述目的，提出了一种离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，其目的旨在克服现有技术的缺陷，实现氯酸盐分解及后序生产工艺方法，包括以下步骤：

步骤1、将经氯酸盐换热器1至氯酸盐分解槽2出口的淡盐水由氯酸盐泵A3或氯酸盐泵B4部分送至电解阳极循环槽5；部分送至保护精制盐水总管的淡盐水管线，经流量计8、酸浓仪9、调节阀10控制加入饱和精制盐水总管11；

步骤2、从电解阳极循环槽5经电解阳极循环泵6或7送至脱氯塔、送至保护精制盐水总管的淡盐水管线、送至氯酸盐分解槽；

步骤3、上述送至脱氯塔的淡盐水由水环真空泵机组进行真空物理脱氯和化学脱氯，再送到一次盐水化盐；

步骤4、经饱和精制盐水总管的盐水分配至各电解槽；

步骤5、上述分配于各电解槽的盐水进行电解，电解后的淡盐水自流至电解阳极循环槽，与氯酸盐装置出口部分强酸性淡盐水混合，送到脱氯塔进行真空物理脱氯和化学脱氯，再送到一次盐水化盐。

步骤6、上述电解阳极循环槽5出口的阳极循环泵6或7出口至质量分数占比75%的盐水管线去脱氯塔、15%的盐水去精制盐水总管、10%的盐水去往氯酸盐分解槽进口。

进一步的，所述步骤1中来自氯酸盐换热器1并控制淡盐水温度换热到88℃，再加入质量浓度为31wt%的盐酸溶液，使酸度控制在0.45～0.55mol/L的淡盐水溶液进入氯酸盐分解槽。

进一步的，所述步骤1中氯酸盐分解槽2液位在1.8～2.0m之间。

进一步的，所述步骤1中氯酸盐分解槽2进口淡盐水ClO₃ ^-含量控制在≤5 g/L，氯酸盐分解槽2出口淡盐水ClO₃ ^-含量控制在≤7 mg/L。

进一步的，上述步骤中流量计8、酸浓仪9和调节阀10控制，以流量计8进盐水量流量为辅助调节参数，以酸浓仪9控制淡盐水酸度为主调参数对调节阀10进行调节输出，将调节阀10设定为串级调节。

进一步的，上述淡盐水酸度的调节阀控制，自动控制程序为手动控制与自动控制，当自动控制投入时，预设进入饱和精制盐水总管酸度及流量目标设定值，预设酸度目标值、流量目标值，设定值调节阀10小阀位开度值，一般预设小阀位开度小于25%，由系统自动判断进入饱和精制盐水总管酸度是否在酸度目标值±0.2，如果不在此范围，检查系统装置是否存在异常，将酸度控制在酸度目标值±0.2范围内，同时判断流量是否大于流量目标值，并且流量小于流量目标值的二分之一，则预设调节阀10小阀位控制调整为手动并设置开度值打开3倍的小阀位开度值调节，再进入串级控制阶段；如果酸度在酸度目标值±0.2范围内，且流量大于流量目标设定值的四分之三，则预设调节阀10小阀位控制调整为手动并设置开度值打开0.8倍的小阀位开度值调节，再进入串级控制阶段进入微调阶段。例如，预设酸度目标值为1.3、流量目标值15m³/h，设定值调节阀10小阀位开度值20%，一般预设小阀位开度小于25%，由系统自动判断进入饱和精制盐水总管酸度是否在1.3±0.2，如果不在此范围，检查系统装置是否存在异常，如果酸度在1.3±0.2范围内，同时判断流量是否大于20m³/h，并且流量小于目标设定值的二分之一10 m³/h，则预设调节阀10小阀位控制调整为手动并设置开度值打开3倍的小阀位开度值为60%调节，再进入串级控制阶段；如果如果酸度在1.3±0.2范围内，且流量目标设定值的四分之三15m³/h，则预设调节阀10小阀位控制调整为手动并设置开度值打开0.8倍的小阀位开度值16%调节，再进入串级控制阶段进入微调阶段。

进一步的，所述步骤4中的化学脱氯是将淡盐水加入质量浓度为4%的亚硫酸钠溶液。

进一步的，所述步骤6中部分强酸性含氯淡盐水，pH值控制在1.1≤pH≤1.5。

一种用于离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法的制备装置，该装置主要包括：氯酸盐换热器1、氯酸盐分解槽2、氯酸盐泵A3、氯酸盐泵B4、电解阳极循环槽5、阳极循环泵A6、阳极循环泵B7，流量计8、酸浓仪9、调节阀10、精制盐水总管11，氯酸盐分解槽2进口管线前有氯酸盐换热器1，出口管线上有氯酸盐泵A3、氯酸盐泵B4，电解阳极循环槽5进口通过氯酸盐泵3或4及附属管线与氯酸盐分解槽2相连，电解阳极循环槽5出口有阳极循环泵A6、阳极循环泵B7，阳极循环泵6或7出口管线分配至脱氯塔、精制盐水总管11、氯酸盐分解槽进口管线，精盐水总管11的盐水管线上有流量计8、酸浓仪9、调节阀10。

所述氯酸盐换热器1，设置在氯酸盐分解槽2进口管线前，其进口为来自一期阳极循环泵淡盐水氯化钠管线、来自二期阳极循环泵淡盐水氯化钠管线。

所述氯酸盐分解槽2，设置其进口与氯酸盐换热器1出口管线相连，出口与氯酸盐泵3或4相连。

所述氯酸盐泵3或4，设置其进口与氯酸盐分解槽2出口管线相连，出口与阳极循环泵6或7出口管线与电解阳极循环槽5进口管线相连，或者直接分配至脱氯塔、精制盐水总管11、氯酸盐分解槽进口管线。

所述电解阳极循环槽5，其进口与氯酸盐分解槽出口淡盐水由氯酸盐泵出口相连，出口分配至脱氯塔、精制盐水总管11、氯酸盐分解槽进口管线。

所述流量计8、酸浓仪9、调节阀10，其进口与电解阳极循环槽5的阳极循环泵6或7出口相连，或与氯酸盐分解槽2出口淡盐水由氯酸盐泵3或4出口直接相连。

优选的，电解阳极循环槽2可以根据需要投入氯酸盐分解系统中。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰是为了更好地说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适用于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，其特征在于：实现氯酸盐分解及后序生产工艺方法，包括以下步骤：

步骤1、将经氯酸盐换热器至氯酸盐分解槽出口的淡盐水由氯酸盐泵部分送至电解阳极循环槽；部分送至保护精制盐水总管的淡盐水管线，经流量计、酸浓仪和调节阀控制加入饱和精制盐水总管；

步骤2、从电解阳极循环槽经电解阳极循环泵分别送至脱氯塔、送至保护精制盐水总管的淡盐水管线、送至氯酸盐分解槽；

步骤3、上述送至脱氯塔的淡盐水由水环真空泵机组进行真空物理脱氯和化学脱氯，再送到一次盐水化盐；

步骤4、经饱和精制盐水总管的盐水分配至各电解槽；

步骤5、上述分配于各电解槽的盐水进行电解，电解后的淡盐水自流至电解阳极循环槽，与氯酸盐分解装置出口部分强酸性淡盐水混合，送到脱氯塔进行真空物理脱氯和化学脱氯，再送到一次盐水化盐，

步骤6、上述电解阳极循环槽出口的阳极循环泵出口至质量分数占比75%的盐水管线去脱氯塔、15%的盐水去精制盐水总管、10%的盐水去往氯酸盐分解槽进口。

2.根据权利要求1所述的离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，其特征在于：所述步骤1中来自氯酸盐换热器并控制淡盐水温度换热到88℃，再加入质量浓度为31wt%的盐酸溶液，使酸度控制在0.45～0.55mol/L的淡盐水溶液进入氯酸盐分解槽。

3.根据权利要求1所述的离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，其特征在于：所述步骤1中氯酸盐分解槽液位在1.8～2.0m之间。

4.根据权利要求1所述的离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，其特征在于：所述步骤1中氯酸盐分解槽进口淡盐水ClO₃ ^-含量控制在≤5 g/L，氯酸盐分解槽出口淡盐水ClO₃ ^-含量控制在≤7 mg/L。

5.根据权利要求1所述的离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，其特征在于：所述步骤1中流量计、酸浓仪和调节阀控制，以流量计进盐水量流量为辅助调节参数，以酸浓仪控制淡盐水酸度为主调参数对调节阀进行调节输出，将调节阀设定为串级调节。

6.根据权利要求5所述的离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，其特征在于：所述淡盐水酸度的调节阀控制，控制程序为手动控制与自动控制，当自动控制投入时，预设进入饱和精制盐水总管酸度及流量目标设定值，预设酸度目标值、流量目标值，设定值调节阀小阀位开度值，预设小阀位开度小于25%，由系统自动判断进入饱和精制盐水总管酸度是否在酸度目标值±0.2，如果不在此范围，检查系统装置是否存在异常，将酸度控制在酸度目标值±0.2范围内，同时判断流量是否大于流量目标值，并且流量小于流量目标值的二分之一，则预设调节阀小阀位控制调整为手动并设置开度值打开3倍的小阀位开度值调节，再进入串级控制阶段；如果酸度在酸度目标值±0.2范围内，且流量大于流量目标设定值的四分之三，则预设调节阀小阀位控制调整为手动并设置开度值打开0.8倍的小阀位开度值调节，再进入串级控制阶段进入微调阶段。

7.根据权利要求1所述的离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，其特征在于：所述步骤3中的化学脱氯是将淡盐水加入质量浓度为4%的亚硫酸钠溶液。

8.根据权利要求1所述的离子膜法烧碱生产中氯酸盐分解工艺方法，其特征在于：所述步骤5中部分强酸性含氯淡盐水，pH值控制在1.1≤pH≤1.5。

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