试论离子膜烧碱工艺中能耗问题.doc
马里 王富高
摘 要： 离子膜烧碱生产工艺是当今世界氯碱生产工艺中不断发展起来的新技术，相对于传统的离子膜烧碱生产工艺来说，一方面质量好，另一方面能耗比较低，氯碱离子膜生产工艺能够从根本上解决对水质的污染以及对工艺人员的健康损害。离子膜烧碱生产工艺是目前世界范围内最先进的制作工艺，文章通过对离子膜烧碱生产工艺设备的优化和改造的描述，进一步的阐述了新技术工艺的主要优点。
关键词： 离子膜；烧碱工艺；能耗；优化
引言：氯碱工艺在国内起源于上世纪90年代，氯碱产品广泛应用于人们的日常生活和国防经济建设中。所采用的原料容易获取，工艺技术生产过程时间短，产能量大，电解法得到的次生产品也可应用于诸多行业。但该工艺在生产过程，面临着两大问题，一个是市场需求与实际产能的对应关系，当发生产能过剩时，产生的附带产品氯气等，具有有毒、易燃、易爆、腐蚀性强等特点，而该类产品在大量存储和运输过程，势必要投入大量的成本，并且具有很高的风险。当市场产能不足时，将影响其它化工行业的原材料供应问题。另一个问题则是在电解法制烧碱过程能耗巨大，电力供应和供电成本影响了企业的生产成本。因此目前许多企业都在寻求能更好的降低能耗的新技术设备，来降低生产成本。
近年来离子膜电解法成为了主流了制烧碱工艺技术，具有生产的产品纯度高、设备投资及占地面积小，能持续生产，产能大等优点。在此基础上发展起来的零极距电解槽，阴阳极极板与离子膜之间的距离几乎为0。减小了极距的电解槽，有效的降低了电子城阴极侧的电压降，可以达到良好的降低能耗的目的。
一、离子膜烧碱的生产工艺过程
1 配水
电解工序中的脱氯淡盐水含有超标的硫酸根，需要将超标部分脱除。送入一次盐水工序的淡盐水由两部分组成。一部分是经过自动控制装置调节的盐水；另一部分是硫酸钡，清除沉淀后的上清液也被置于储槽中储存着。通过其他工序回收的水，从盐泥排出的滤液和调节用水，按照比例调和之后作为化盐水使用。
2 化盐、盐水精制
先将化盐水调节至适宜的温度，从盐池底部逆流接触原盐，流通过程中加入氢氧化钠溶液与混合液中的镁离子生成氢氧化镁，有机质被分解成为小分子。粗盐水在混合器中经过加压，被送入预处理器。盐水中的悬浮物、小分子通过沉淀除去。反应槽中的清盐水进行膜分离。合格的一次盐水要经过二次盐水精制。二次精制所必须的药品是鳌合树脂。一次盐水经过滤后被送入到鳌合树脂塔，运用离子交换的原理使得caZ+、MgZ+等离子含量达到标准值，二次盐水将会被送到电解程序中进行电解。
3 电解
二次盐水被输送到阳极室进行电解，将产生的淡盐水和氯气分离开来，淡盐水被送入脱氯泵，而氯气直接被处理掉了。为保持合适的电解液温度，要对阴极液进行冷却。电解后产生的氢气被送去处理装置。
4 淡盐水脱氯
淡盐水离开电解槽之后需要再次进入化盐系统，淡盐水中含有的游离氯可能会腐蚀生产设备和管道，为避免不必要的损耗和浪费，需要将游离氯脱除。为保证彻底清除，可以加入还原性的物质，像亚硫酸钠等。电解后的淡盐水要调节pH值，在经过脱氯塔抽出游离氯，氯气可做回收利用，淡盐水彻底脱氯后被送回一次盐水处，执行配水、化盐的工序。
二、离子膜烧碱生产工艺的优化方案
1 离子膜烧碱生产工艺的优化理论依据
在原有的制作工艺中，从盐水中出来的粗盐水含有有机物以及菌藻类，所以需要加入相应的溶液将杂物分解除去，如果返回的一次盐水系统中的游离氯的含量控制在了一定的规定范围内，就能够将管粗盐水中存在有机物以及菌藻类等分解除去。在整个生产运行过程中能够发现淡盐水脱氯、盐水精制等系统中存在有工艺复杂、动力消耗大等相应的问题，这些问题对于整个系统的稳定性都有很大的影响，尤其是淡盐水的脱氯以及盐水精制工序，如果质量指标的波动过于大必然会对整个系统造成一定的影响。通过对生产过程进行反复的观察测量之后，能够看出引进的生产工艺和我们国家的盐水品质不能完全匹配，所以没有办法使生产工艺整个过程实现重复和稳定。针对上述情况，本文对现在离子膜烧碱生产工艺的相关运行情况提出了以下两点具体的优化改良方案。
2 淡盐水脱氯系统优化
淡盐水是从离子膜电解槽中流出来的，经过脱氯能够保证经过处理之后返回的淡盐水指标保持相对稳定，同时还能够减轻对于一次盐水工序相关设备的腐蚀，但是需要消耗纯水量以及人工等，一方面增大了生产设备的投资，另一方面，一次盐水的工序可能会因为系统硫酸根含量的增加而增加。所以需要做的是取消脱硫塔后亚硫酸钠的处理设备，同时还需要对离子膜电解以及淡盐水脱氯等设备进行进一步的改造，调整相关工艺的操作流程，变更工艺控制的指标以及自动控制系统的控制参数，使得返回的淡盐水中能够保留一定量的游离氯，之后再将保留一定量游离氯的返回淡盐水直接进入一次性盐水工序。
具体改造包括了取消亚硫酸钠的储存罐，配制槽、自动调节阀以及物料进出管道等，同时物料进出管道包括了相关的供排水管道，还需要对离子膜电解以及脱氯系统的管道进行相应的配套改良，进一步的调整脱氯系统的操作流程以及控制指标。取消脱氯塔后亚硫酸钠的相关处理装置之后，必须把返回的淡盐水中仍然残留的游离氯含量保持在规定的范围之内，还要对多余的游离氯进行回收再利用，还需要将离子膜电解以及脱氯系统等其他相关工艺指标严格控制在合适的范围之内，这样能够保证生产工艺系统的正常稳定运行。需要注意的是如果对离子膜烧碱生产工艺进行本节所述的优化，需要对系统中各项关键参数实施自动控制及连锁，必须保证整个工艺指标的范围能够维持系
3 一次盐水精制系统的优化
在一次盐水工序中，对于返回的淡盐水来说，如果其中的的游离氯的含量在规定的范围内，就能够将粗盐水和次氯酸钠的处理设备取消，然后增加一次盐水在线PH值的检测以及液体物料氧化还原电位的自动检测装置以及自动调节设备，之后对于相应的工艺设备进行同步的优化改造，不断地调整相应的工艺的操作方法以及变更工藝控制指标和自动化控制系统的控制参数。对于一次性盐水精制系统的优化改造内容主要有氯酸钠配制槽的取消设置、物料进出管道的取消设置，输送泵阀门改造、在线监测设置以及计量装置的改造优化。增加一次性盐水的在线PH值以及ORP监控装置等，同时还需要对依稀盐水的相应设备以及管道等进行同步的改造优化。在对一次盐水的生产过程中，对于加次氯酸钠的机械设备装置要保证一次盐水的生产系统能够稳定安全的运行，之后对盐水中的游离氯含量进行合理化的调整设置，然后保持粗盐水中游离氯的含量，将含量保持在固定的范围内，目的是为了能够除去其中含有的有机物以及菌藻类等，如果一次盐水的质量指标出现大幅度的波动，那么二次盐水系统也会出现大幅度的波动，严重的还会影响进入槽中的盐水的质量。
三、结语
随着我国科学技术的不断发展，以及我国整体工业化水平的提高，离子膜烧碱行业的技术也得到了很大的提高，由于我国是世界上最大的离子膜烧碱产量最大的国家，因此具有丰富的离子膜烧碱生产经验，在此基础上我国科技工作者不断的对离子膜烧碱生产工艺技术进行优化设计，极大的提高了我国现有的离子膜烧碱生产工艺。未来我们还需要提高离子膜烧碱的行业占比，提高自主研发能力，争取早日掌握核心技术来推动我国离子膜烧碱生产工艺的提高，进而推动整个工业化水平。
参考文献
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