離子膜電解中淡鹽水脫氯工序的清潔生產(chǎn)工藝控制

離子膜電解中淡鹽水脫氯工序的清潔生產(chǎn)工藝控制摘要:清潔生產(chǎn)越來越迫切的成為現(xiàn)在企業(yè)發(fā)展需要實現(xiàn)的一個基本目標(biāo)。 關(guān)鍵詞:淡鹽水脫氯 真空空氣吹除 清潔生產(chǎn) 1概述氯堿工業(yè)特點,除原料易得,生產(chǎn)流程較短外,環(huán)保和節(jié)能已經(jīng)成為其持續(xù)發(fā)展中兩個重要的制約因素,而離子膜燒堿,以其低能耗、產(chǎn)品質(zhì)量高,無汞、石棉等污染,將逐步取代汞法和隔膜法,成為該行業(yè)中的主要發(fā)展方向。在離子膜生產(chǎn)過程中,精制飽和鹽水進入電解槽后,鹽水中的NaCl約有50%被分解,成為濃度較低的鹽水,故稱為淡鹽水。出槽的淡鹽水濃度,一般在200g/L左右。鹽水在降低濃度的同時被電解過程中產(chǎn)生的氯氣所飽和,因此在出槽的淡鹽水中常含有一定量的游離氯,而且溫較高。正常生產(chǎn)條件下,淡鹽水的游離氯含量在400mg/L以下,在淡鹽水進入重飽和工序之前,必須先經(jīng)過脫氯工序以除去其中的游離氯,主要作用是防止螯合樹脂和炭素過濾器發(fā)生氯中毒,減少對設(shè)備管道的腐蝕,節(jié)約重精制處理費用,回收部分氯氣,提高資源利用率等。 目前,淡鹽水的脫氯方法有:化學(xué)除氯,空氣汽提,真空脫氯及活性碳吸附等 ,在實際生產(chǎn)中,特別是較大規(guī)模的生產(chǎn),常常采用兩種方法聯(lián)合使用 ,以期達到節(jié)約能源,回收資源,處理效果穩(wěn)定有效的目的。我公司氯堿系統(tǒng)最早采用空氣汽提法,流程比較簡單,淡鹽水的脫氯效果也比較好,但吹除的氣體中氯氣含量很低,不能進入氯氣總網(wǎng),這部分含氯廢氣只能去副產(chǎn)次鈉,隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大,該工序的廢氣量更是成倍增加,最終導(dǎo)致次鈉的生產(chǎn)成本大幅升高,甚至遠遠高于市場銷價。針對這一實際問題,公司經(jīng)過大量的調(diào)查論證后,決定實施全工序的清潔生產(chǎn)改造,以降低生產(chǎn)消耗,減少污染,回收資源提高物料利用率為目的,對淡鹽水的脫氯采用真空脫氯方法進行工藝改造,新裝置投入運行后取得的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益是很明的。2原有空氣汽提工藝簡介淡鹽水由脫氯塔給料泵從陽極液循環(huán)槽抽出,流量約43m3/h,溫度為80-85℃,加入31wt%的鹽酸調(diào)節(jié)pH值后,送入脫氯塔上部,淡水在塔中與空氣鼓風(fēng)機送來的空氣逆流接觸,汽水比通?？刂圃?-7:1,淡鹽水中的游離氯被空氣吹除,吹除的含氯廢氣在約200mmH2O的壓力下送至廢氣處理工序。脫氯后的淡鹽水游離氯含量很低,一般在5mg/L以下,然后加入30wt%的液堿,調(diào)節(jié)pH值至9-11,燒堿的加入量由RHRCA274控制,對中和后的淡鹽水,在出口管內(nèi)計量加入10wt%的Na2SO3溶液,以完全除去淡鹽水中的游離氯,脫氯后的淡鹽水送至鹽水工段。送至廢氣工序的含氯廢氣,首先進入板式換熱器進行冷卻,然后進入廢氣吸收塔下部,與循環(huán)堿液在塔中逆流吸收,待堿液槽內(nèi)的次鈉有效氯達到4.27%,由堿液泵送入循環(huán)槽中,做為降膜系統(tǒng)的吸收劑,尾氣由鼓風(fēng)機排出。2.1工藝特點及缺陷采用空氣汽提法對淡鹽水進行脫氯主要有以下特點:2.1.1脫氯原理及過程較為簡單,主體設(shè)備為填料塔,操作方便。2.1.2脫氯的效果比較好,淡鹽水的游離氯含量通常在5mg/L以下,后部的化學(xué)完全脫氯運行費用較低。2.1.3含氯廢氣量較大,為鹽水量的5-7倍,且含氯低,不能并入氯氣管網(wǎng)。2.1.4由于氯含量低,處理工藝必須采用堿液循環(huán)吸收,而且吸收液再經(jīng)過降膜吸收塔與其它廢氯氣進一步吸收后,才能制得次鈉成品,同時為保證反應(yīng)熱的及時傳遞 ,還必須設(shè)置反應(yīng)的冷卻系統(tǒng)。 3真空脫氯的工藝改造 雖然空氣汽提脫氯的效果比較好,但該工藝中產(chǎn)生了大量低濃度的含氯廢氣 ,物料的利用范圍較窄,而用大量液堿吸收副產(chǎn)次鈉,又面臨生產(chǎn)成本過高,生產(chǎn)周期較長等一系列問題,特別是近年來,生產(chǎn)規(guī)模的擴大與市場的銷售變化,使該產(chǎn)品的競爭力大為下降。為此公司上下轉(zhuǎn)變了以往單純以生產(chǎn)產(chǎn)品為目的的生產(chǎn)方式,樹立了以降低生產(chǎn)消耗,減少環(huán)境污染,提高物料的利用率,尤其是對二次資源開發(fā)利用的經(jīng)營思想,積極開展切實可行的工藝技術(shù)改造,實現(xiàn)資源的合理配置,從而提高企業(yè)總體的技術(shù)水平和經(jīng)濟實力。3.1工藝原理真空脫氯就是應(yīng)用氯氣在鹽水中在不同的壓力下有不同溶解度這一原理,即享利(Henry)定律,使溶解在鹽水中的氯氣在減壓的情況下逸出,在減壓時鹽水液面上的水蒸氣分壓與氯氣分壓之比即為氣相部分的組成。借助于真空泵將混合氣體抽經(jīng)冷凝器時,水蒸氣大部分冷凝成水,氯氣則通過真空泵回收利用,而且回收的氯氣純度較高,可達到95%以上,直接匯入氯氣總管,進入氯產(chǎn)品合成車間直接利用,物料利用率較高,整個生產(chǎn)工藝中無廢氣產(chǎn)生。3.2工藝流程脫氯鹽水給料泵將來自電槽的淡鹽水送入真空脫氯塔,在真空度約460mmHg,溫度為85℃的情況下,淡鹽水中的游離氯釋放出來,脫氯后的淡鹽水自流進入脫氯鹽水受槽,經(jīng)調(diào)節(jié)后送入一次鹽水工段。脫氯塔出來的含氯蒸汽經(jīng)脫氯塔冷卻器,不凝性氣體經(jīng)過脫氯塔真空泵抽吸送入氯氣總管,進入氯產(chǎn)品車間,冷凝液返回真空脫氯塔。脫氯真空泵為液環(huán)式,采用氯氣處理工序產(chǎn)生的氯水做為密封液,經(jīng)過氯水泵,冷卻器被吸入真空泵,然后進入分離器,循環(huán)進行,脫出的氯氣進入氯氣總管全部回收。4裝置的工藝控制及運行狀況4.1淡鹽水脫氯前的PH調(diào)節(jié)氯氣在鹽水中溶解的情況,以下面的反應(yīng)式表示:H2O+CL2→H++Cl+HOCl當(dāng)?shù)}水的pH值較大時,溶液中的氯以HOCL的形式存在,在這樣的條件下,用真空脫溶的方法是難以將游離氯脫除的,為使脫氯能有效進行,通常用加入鹽酸的方法來調(diào)節(jié)淡鹽水的pH值,在實際操作中,一般控制進入脫氯塔的淡鹽水的pH值在2-2.5之間,這樣真空脫氯效果是比較理想的。4.2脫氯真空度的控制實際運行表明,脫氯真空度越高,淡鹽水的游離氯脫除效果越好,但過高會使真空泵的吸氣量有所降低,影響真空的穩(wěn)定性,生產(chǎn)中通?？刂圃?60-540mmHg的范圍內(nèi)。4.3淡鹽水脫氯的二級控制二級控制采用化學(xué)藥劑除氯,一般采用10%的亞硫酸鈉溶液,由于其為強堿弱酸鹽,極易在酸性條件下發(fā)生水解,而降低除氯效果,為保證淡鹽水的完全脫氯,在真空脫氯之后,操作中加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至10左右,然后進行化學(xué)脫氯,以確保游離氯的含量為零。4.