CN204097575U - 离子膜烧碱装置中的电解单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种离子膜烧碱装置中的电解单元，包括盐水过滤工序、螯合树脂塔工序、电解工序以及淡盐水脱氯工序；其中，盐水过滤工序，用于将一次盐水进行过滤操作；螯合树脂塔工序，用于将pH值为8.5-9.5之间的过滤盐水通过螯合树脂塔吸附盐水中的杂质金属阳离子，制取合格的精制盐水后送至电解工序；电解工序，用于将合格的二次精制盐水送到电解槽进行电解，阳极产生氯气，阴极产生液碱和氢气；淡盐水脱氯工序，将电解产生的含氯淡盐水进行脱氯操作，将脱氯后的脱氯盐水送化盐操作进行化盐操作。本实用新型可应用于电解操作技术领域，应用本实用新型能够实现制备工艺简化、操作步骤便捷，能够极大的优化现有的制备工序。
Description
技术领域
本实用新型涉及电解操作技术领域，尤其是一种离子膜烧碱装置中的电解单元。
背景技术
20世纪80年代,我国离子膜烧碱装置全部采用引进的技术;20世纪90年代,具有自主知识产权的国产化离子膜法电解槽已逐步推广,但采用引进技术的装置仍居多数。在我国与离子膜电解槽配套的部件也已基本实现了国产化,实现了离子膜法烧碱生产装备的成套供货。离子膜法烧碱的电解技术分为复极式和单极式两种,从国内引进的各公司技术和国产化技术来看,无论是单极槽还是复极槽在技术上都是先进可靠的,各具优势。然而，随着离子膜烧碱装置的长期推广及应用，越来越多的问题就暴露在生产过程中来，如：二次盐水中的PH值控制不当带来的危害，二次盐水中的PH值过低，将对树脂塔已吸附的钙镁离子洗脱，同时将螯合树脂转变成H﹢，丧失吸附能力，造成进电解槽盐水质量严重不合格，对离子膜造成永久性损坏；盐水pH值过高，盐水中钙镁离子成悬浮态，堵塞螯合树脂，造成树脂塔压力上涨；再如，二次盐水中的温度值控制不当带来的危害，盐水温度过高，螯合树脂膨胀，达到膨胀极限，造成树脂破碎；温度过低，螯合树脂的吸附能力下降，等等。目前大多数的离子膜烧碱装置中的电解单元都存在的诸多缺陷，且现有的离子膜烧碱装置中的电解单元工艺繁琐、操作步骤复杂，工人操作的劳动强度大，因此，现有技术中的离子膜烧碱装置中的电解单元需进一步的优化。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是提供一种离子膜烧碱装置中的电解单元,制备工艺简化、操作步骤便捷，能够极大的优化现有的制备工序，能够提供高制备效率的装置。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种离子膜烧碱装置中的电解单元，其特征在于，包括盐水过滤工序、螯合树脂塔工序、电解工序以及淡盐水脱氯工序；其中，
盐水过滤工序，用于将一次盐水进行过滤操作，将固体悬浮物含量降低到1PPm以下，将一次盐水的PH值调节为8.5-9.5后送至螯合树脂塔工序；
螯合树脂塔工序，用于将pH值为8.5-9.5之间的过滤盐水通过螯合树脂塔吸附盐水中的杂质金属阳离子，制取合格的精制盐水后送至电解工序；
电解工序，用于将合格的二次精制盐水送到电解槽进行电解，阳极产生氯气，阴极产生液碱和氢气；
淡盐水脱氯工序，将电解产生的含氯淡盐水进行脱氯操作，将脱氯后的脱氯盐水送化盐操作进行化盐操作。
上述离子膜烧碱装置中的电解单元还可具有如下特点，所述盐水过滤工序包括一次盐水槽、碳素管盐水过滤器、过滤盐水槽；
其中，一次盐水精制岗位来的一次盐水至一次盐水槽，经碳素管盐水过滤器除去固体悬浮物，过滤后的盐水达SS≤1PPm后送过滤盐水槽；
其中，所述过滤盐水温度为60±2℃。
上述离子膜烧碱装置中的电解单元还可具有如下特点，所述螯合树脂塔工序包括螯合树脂塔、二次精制盐水槽；
其中，从过滤盐水槽输送的过滤盐水进入螯合树脂塔，通过树脂的吸附使Ca2+、Mg2+含量≤20PPb，经树脂交换的二次精盐水进入二次精制盐水槽，用二次精盐水泵送入电解工序
其中，二次精制盐水的pH值为8.5～9.5。
上述离子膜烧碱装置中的电解单元还可具有如下特点，所述电解工序包括电解槽、淡盐水循环槽、碱液循环槽；
其中，从螯合树脂塔工序来的二次精盐水进入阳极室达到要求后，溢流出的淡盐水和湿氯气进入电解槽阳极液集液管，湿氯气送往氯处理工序，淡盐水经总管自流到淡盐水循环槽，在淡盐水循环槽中加20%高纯盐酸调节pH值至2-2.5以除去淡盐水中的游离氯,分离释放出的氯气由氯气总管回收；淡盐水循环槽中的一部分淡盐水送至脱氯塔进行脱氯，另一部分淡盐水与二次精盐水一起进入电解槽进行循环；阴极侧出来的碱液和氢气两相进入阴极集液管，氢气由氢总管去氢处理工序，碱液经总管自流到碱液循环槽，经碱液循环泵一部分32%的成品碱送液碱蒸发工序，另一部分加入纯水后经碱换热器用蒸汽或冷却水保持电解槽温度在85-90℃后再次进入电解槽循环；
其中，所述阳极室的PH值为2-2.5。
上述离子膜烧碱装置中的电解单元还可具有如下特点，所述淡盐水脱氯工序包括脱氯塔、蒸汽喷射器；
其中，电解工序来的淡盐水进入脱氯塔中，经蒸汽喷射器抽真空脱氯，再加入NaOH和Na2SO3除去游离氯后，送至盐水一次精制操作工序中；真空脱出的氯气，回收到氯气总管；
其中，脱氯塔真空度为-60--70kPa
本实用新型上述技术方案具有如下有益特点：
本实用新型包括：盐水过滤工序，用于将一次盐水进行过滤操作，将固体悬浮物含量降低到1PPm以下，将一次盐水的PH值调节为8.5-9.5后送至螯合树脂塔工序；螯合树脂塔工序，用于将pH值为8.5-9.5之间的过滤盐水通过螯合树脂塔吸附盐水中的杂质金属阳离子，制取合格的精制盐水后送至电解工序；电解工序，用于将合格的二次精制盐水送到电解槽进行电解，阳极产生氯气，阴极产生液碱和氢气；淡盐水脱氯工序，将电解产生的含氯淡盐水进行脱氯操作，将脱氯后的脱氯盐水送化盐操作进行化盐操作；本实用新型通过上述技术方案能够提供一种制备工艺简化、操作步骤便捷，能够极大的优化现有的制备工序。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本实用新型提供了一种离子膜烧碱装置中的电解单元，其特征在于，包括盐水过滤工序、螯合树脂塔工序、电解工序以及淡盐水脱氯工序；其中，盐水过滤工序，用于将一次盐水进行过滤操作，将固体悬浮物含量降低到1PPm以下，将一次盐水的PH值调节为8.5-9.5后送至螯合树脂塔工序；螯合树脂塔工序，用于将pH值为8.5-9.5之间的过滤盐水通过螯合树脂塔吸附盐水中的杂质金属阳离子，制取合格的精制盐水后送至电解工序；电解工序，用于将合格的二次精制盐水送到电解槽进行电解，阳极产生氯气，阴极产生液碱和氢气；淡盐水脱氯工序，将电解产生的含氯淡盐水进行脱氯操作，将脱氯后的脱氯盐水送化盐操作进行化盐操作。
优选地，本实用新型具体操作中，如图1所示，所述盐水过滤工序包括一次盐水槽1、碳素管盐水过滤器2、过滤盐水槽3；其中，一次盐水精制岗位来的一次盐水至一次盐水槽，经碳素管盐水过滤器除去固体悬浮物，过滤后的盐水达SS≤1PPm后送过滤盐水槽；其中，所述过滤盐水温度为60±2℃。
优选地，本实用新型具体操作中，所述螯合树脂塔工序包括螯合树脂塔4、二次精制盐水槽5；其中，从过滤盐水槽输送的过滤盐水进入螯合树脂塔，通过树脂的吸附使Ca2+、Mg2+含量≤20PPb，经树脂交换的二次精盐水进入二次精制盐水槽，用二次精盐水泵送入电解工序；其中，二次精制盐水的pH值为8.5～9.5。
优选地，本实用新型具体操作中，所述电解工序包括电解槽、淡盐水循环槽9、碱液循环槽8；其中，从螯合树脂塔工序来的二次精盐水进入阳极室6达到要求后，溢流出的淡盐水和湿氯气进入电解槽阳极液集液管，湿氯气送往氯处理工序，淡盐水经总管自流到淡盐水循环槽，在淡盐水循环槽中加20%高纯盐酸调节pH值至2-2.5以除去淡盐水中的游离氯,分离释放出的氯气由氯气总管回收；淡盐水循环槽中的一部分淡盐水送至脱氯塔进行脱氯，另一部分淡盐水与二次精盐水一起进入电解槽进行循环；阴极7侧出来的碱液和氢气两相进入阴极集液管，氢气由氢总管去氢处理工序，碱液经总管自流到碱液循环槽，经碱液循环泵一部分32%的成品碱送液碱蒸发工序，另一部分加入纯水后经碱换热器用蒸汽或冷却水保持电解槽温度在85-90℃后再次进入电解槽循环，其中，所述阳极室的PH值为2-2.5。
优选地，本实用新型具体操作中，所述淡盐水脱氯工序包括脱氯塔10、蒸汽喷射器（图中未示出）；其中，电解工序来的淡盐水进入脱氯塔中，经蒸汽喷射器抽真空脱氯，再加入NaOH和Na2SO3除去游离氯后，送至盐水一次精制操作工序中；真空脱出的氯气，回收到氯气总管；其中，脱氯塔10真空度为-60--70kPa。
本实用新型根据实际生产需要，提供如下一种具体的实施例：
盐水过滤工序
一次盐水精制岗位来的一次盐水至一次盐水槽，经碳素管盐水过滤器除去固体悬浮物，过滤后的盐水达SS≤1PPm后送过滤盐水槽。优选地，为了使过滤效果好，过滤前先把纤维素加入预涂槽与盐水搅拌均匀后用预涂泵把预涂液送到进行循环预涂。预涂结束后，再将盐水至下而上通过碳素过滤器进行过滤，过滤的同时再用主体给料泵把主体给料槽已配好的本体液，作为助体加入进料盐水中，以提高盐水过滤效果并延长过滤器的操作周期。过滤合格的盐水调节pH=9±0.5后进入过滤盐水槽。
螯合树脂塔工序
从过滤盐水槽来的过滤盐水进入螯合树脂塔，通过树脂的吸附使Ca2+Mg2+含量达到≤20PPb，经树脂交换的二次精盐水进入二次精制盐水槽，用二次精盐水送入电解工序。
电解工序
从螯合树脂吸附工序来的二次精盐水分别进入阳极室，淡盐水经总管自流到淡盐水循环槽，在淡盐水循环槽中加20%高纯盐酸调节pH值至2～2.5以除去淡盐水中的游离氯,分离释放出的氯气由氯气总管回收。一部分淡盐水用淡盐水泵送至脱氯塔进行脱氯，而淡盐水循环槽中的部分淡盐水则与二次精盐水一起进入电解槽进行循环。阴极侧出来的碱液和氢气两相进入阴极集液管，并在此分离，氢气由氢总管去氢处理工序，碱液经总管自流到碱液循环槽，经碱液循环泵一部分32%的成品碱送液碱蒸发工段，另一部分加入一定量的纯水后经碱换热器用蒸汽或冷却水保持电解槽温度在85～90℃后再次进入电解槽循环。
淡盐水脱氯工序
电解工序来的淡盐水进入脱氯塔中，经蒸汽喷射器抽真空脱氯，再加入NaOH和Na2SO3使其不含游离氯，送盐水一次精制工段；其中，真空脱出的氯气，回收到氯气总管。
需要注意的是，本实用新型提供的上述技术方案中，二次盐水pH值控制在8.5—9.5；过滤盐水进入过滤盐水槽前加酸，调节盐水pH值8.5—9.5，因为螯合树脂塔在碱性溶液中对钙镁离子才具有吸附能力，同时在此pH值范围内，钙镁离子呈离子态。
如果，盐水PH值过低，将对树脂塔已吸附的钙镁离子洗脱，同时将螯合树脂转变成H﹢，丧失吸附能力，造成进电解槽盐水质量严重不合格，对离子膜造成永久性损坏；盐水pH值过高，盐水中钙镁离子成悬浮态，堵塞螯合树脂，造成树脂塔压力上涨。
需要注意的是，本实用新型提供的上述技术方案中，过滤盐水温度控制在60±2℃；过滤盐水温度60±2℃主要原因是既保持螯合树脂较强的吸附能力，又防止螯合树脂膨胀破碎。
如果，盐水温度过高，螯合树脂膨胀，达到膨胀极限，造成树脂破碎；温度过低，螯合树脂的吸附能力下降。
需要注意的是，本实用新型提供的上述技术方案中，阳极液PH值为2－2.5；控制阳极液PH值的原因是阳极液加酸可以将反渗过来的氢氧根除去，不仅可以提高阳极电解效率，而且可以降低氯气中的氧含量和阳极液中的氯酸盐含量；但是阳极液PH值必须高于一定值，以防止膜电阻上升造成槽电压急剧上升。
其中，阳极液pH值对电流效率的影响如下：阴极液中的氢氧根通过离子膜向阳极反渗，不仅直接降低阴极电流效率，而且反渗到阳极的氢氧根还好与溶解到盐水的氯发生一系列的副反应，这些副反应导致阳极上析氧的消耗，使电流效率下降。采取向阳极添加盐酸的方法，可以将反渗过来的氢氧根与盐酸反应除去，从而提高阳极效率。
其中，PH值对槽电压的影响如下：由于离子膜中全氟羧酸在有－COO﹣Na﹢存在的条件下，具有优良的性能。如果-COO-Na﹢变为-COO-H﹢型，它就不能作为离子膜工作了，因此必须使阳极液的pH值高于一定值，否则膜内部就要因发生水泡而受到破坏，使电阻上升，槽电压急剧上升，因此电解槽加酸要均匀，严格控制阳极液的PH值在2－2.5之间。
需要注意的是，本实用新型提供的上述技术方案中，脱氯塔真空度控制在-60--70kPa；控制脱氯塔真空度的依据是在真空脱氯中，真空度的高低一方面影响了淡盐水的沸腾的温度，另一方面决定脱氯塔内淡盐水溶液表面氯气的分压，根据亨利定律，
PICL2=K*NCL2
式中PCL2---气相中的氯气的分压；
K----------实验测定的常数；
NCL--------溶液中的溶质的摩尔数；
从式中分析只有降低气相中的氯气的分压，才能不停的降低液体中溶解的氯气的含量，从而达到降低淡盐水中的游离氯的含量。
如果，脱氯塔真空度太低，淡盐水中溶解的氯气含量增加，增加化学脱氯的负荷；脱氯塔真空度太高，蒸汽喷射泵负荷增大，而且将导致脱出的氯气下液不畅，造成真空度波动，同时，脱氯塔承压有限，可能造成脱氯塔局部损坏。
本领域的技术人员应该明白，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (1)
1.一种离子膜烧碱装置中的电解单元，其特征在于，包括一次盐水槽、碳素管盐水过滤器、过滤盐水槽、螯合树脂塔、二次精制盐水槽、电解槽、淡盐水循环槽、碱液循环槽、脱氯塔以及蒸汽喷射器；
所述一次盐水槽、所述碳素管盐水过滤器以及所述过滤盐水槽依次连接；所述螯合树脂塔一端与所述二次精制盐水槽连接，所述螯合树脂塔一端另一端与所述过滤盐水槽连接；所述电解槽包括阴极室和阳极室，所述阳极室与所述二次精制盐水槽连接；所述阴极室与所述碱液循环槽之间相互连通，所述阳极室与所述淡盐水循环槽之间相互连通；所述脱氯塔一端与所述淡盐水循环槽连接，所述脱氯塔另一端与所述蒸汽喷射器连接。
Priority Applications (1)
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