离子膜烧碱生产工艺的优化分析

白茂林

新疆圣雄氯碱有限公司  838100

摘要：对于传统的离子膜烧碱生产工艺而言，其原材料用量比较多，而且具有耗能高等缺点，因此取消原来的脱氯装置、盐水生产加次氯酸钠设备后，脱氯淡盐水可有效保留下来。游离氯一次盐水化盐后，经改造离子膜烧碱制造系统设备、增设在线监测系统，并且有效改进部分生产工艺和操作方法，通过进一步优化工艺等措施，可以有效实现系统的稳定运行，而且操作强度也有了明显的简化，对于提高烧碱生产质量和效率，具有非常重要的作用

关键词：离子膜烧碱；生产工艺；优化

引言：随着世界经济的快速发展，烧碱的需求量也越来越大，虽然我国目前的烧碱的生产总量处于世界的领先地位，但是在相关生产工艺及生产技术方面还处于初始落后阶段。因此合理的进行烧碱生产工艺的改进及优化，能够有效的提高烧碱的生产总量和生产效率，促进我国烧碱产业和生产技术的快速发展。

1.离子膜烧碱生产工艺的过程

1.1配水

在电解过程里，需要除掉盐水中的过量硫酸根。新输送的盐水由两部分构成：第一部分是由自动控制装置调节的盐水;第二部分是将上清液（沉淀后）储存在储罐中。将从其他工艺里回收的淡盐水调节到所使用的水和从盐泥中过滤的滤液，并以一定比例混合以形成化盐水。

1.2化盐和盐水的精制

调节盐水溶液的温度，以逆流方式接触原盐水池底部，添入氢氧化钠溶液与逆流水中液体中的镁离子反应生成沉淀的氢氧化镁，分离出有机物，会逐渐分解成较小的分子。搅拌机加压的粗盐水进入预处置器，盐水中的小分子和悬浮物质作为沉淀和上浮泥除掉。凯膜分离后，反应罐中的剩余水为合格的一次精制盐水。螯合树脂是关键的盐水二次精制工序，将过滤后的盐水送到螯合树脂塔施行离子交换，除掉盐水中多余的Mg2+和Ca2+，然后，将合格的二次精盐水送到电解工序施行电解处置。

1.3电解

在二次精制盐水进入阳极室之后，在电流作用下将其分解，产生氯气和淡盐水，在汽水分离器中氯与淡盐水分离。氯气汇总至氯气处置总管，然后，进入氯气处置工序。淡盐水输入脱氯工序，脱氯分为物理脱氯和化学脱氯。在阴极室电解产生的氢气，被汇总输送到氢气处置装置施行处置。钠离子在电场作用下，从阳极室通过离子膜迁移至阴极室，与阴极室多余的氢氧根结合生成氢氧化钠。图2为离子膜烧碱电解槽。

1.4淡盐水的脱氯

淡盐水必需在离开电解槽后脱氯，因为盐水中蕴含游离氯，氯对管道和设备拥有很强的腐蚀性，尤其可使二次盐水精制时的鳌和树脂中毒失去鳌和能力。为了减少浪费和损失，必需除掉盐水中的游离氯。在盐水中添入亚硫酸钠等还原性物质，以确保完全除去多余的游离氯。盐溶液的pH值需要在进入脱氯塔前施行调节，脱氯塔可脱除盐水中过多的游离氯，脱除的游离氯投送到氯气处置工序。在一次盐水工序，再次施行水的分配和化盐。

2.离子膜烧碱生产工艺优化策略

2.1烧碱生产工艺优化改进方案主要依据

大量实践经验总结得到：离子膜烧碱工艺具有净化能力强，可充分利用游离氯消除混合物中的杂质，并能将游离氯的含量保持一定的固定值，是现阶段最具优势的方法。与其他工艺流程相同，离子膜烧碱工艺也同样要做好防腐，保护设备的永久特性。在节能环保方面，离子膜烧碱工艺主要是在控制游离氯的含量上下功夫，这样可以消除有机杂质，确保Cl2、N2质量达标。在设备安全方面，工艺要求反应过程尽量少排放废物，尽量少的加入添加剂。但离子膜烧碱工艺的缺陷在于国内技术不完善，所以引进了国外的先进技术，弥补缺陷。然而，国外的标准与国内不同，存在较大差异，工艺完成情况收到影响，因此提出以下改进方案。

2.2淡盐水脱氯系统优化

淡盐水从离子膜电解槽流出，经过脱氯处置后返回的淡盐水可以保持相对稳定，也可以减少一次盐水工序的设备腐蚀，但要消耗纯水和人力。一方面，增加了生产设备的投资;另一方面，因为系统硫酸根含量的增加，延长了一次盐水工序工艺链。所以，需要做的是取消脱氯塔后面的亚硫酸钠处置设备。同时，需要进一步完善离子交换膜电解脱氯设备，调整相关工艺的操作流程，改变过程控制指标和自动控制系统。对参数施行控制，使盐水中保留一定量的游离氯，然后，将含一定量游离氯的盐水直接输送到一次盐水工序中。具体改造包括取消亚硫酸钠储罐、准备槽、自动控制阀和进出口管道。进出口管道包括相应的给排水管道，需要匹配相应的离子膜电脱氯系统管道。改进和进一步调整脱氯系统的操作流程和控制指标。脱氯塔取消相应的亚硫酸钠处置装置后，回收的淡盐水中剩余游离氯的含量必需保持在规定的范围内，多余的游离氯必需回收，以保证生产过程系统的正常稳定运行。值得注意的是，对于所述离子交换膜烧碱生产工艺的优化，如果系统中的关键参数需要自动控制和联锁，则整体过程指标范围必需能够保持系统的平稳运转。

2.3一次盐水精制系统的优化

在一次盐水处置中，如果返回盐水中游离氯的含量在规定范围内，则可以取消粗盐水中次氯酸钠的处置设备，从而提升一次盐水的在线pH值。然后，对相应的过程设备施行优化和同步，调整相应的过程操作模式，改变自动控制系统的过程控制指标和控制参数。一次盐水精制系统的优化主要包括消除次氯酸钠配制罐、消除入口和出口管线、修改泵阀、在线监测设置、优化和优化计量装置。增加一次性盐水在线pH值，同时，优化相应的设备和管道。在一次盐水生产过程里，添放次氯酸钠的机械设备必需保证一次盐水生产系统的稳定安全运行。调整并科学设定盐水中游离氯的含量，以保持盐水中游离氯的含量。其目的是将其含量保持在固定范围内，以除去有机物、细菌和藻类。如果一次盐水的质量指标大幅波动，则二次盐水系统也会大幅波动，这也严重影响进入电解槽盐水的质量。

3.优化效果评价

改进后的离子膜烧碱工艺拥有明显的经济效益和社会效益，其中在节约资源，稳定系统，减少成本，保护环境等方面取得了长足的进步，从而提升了国内离子膜烧碱的生产工艺技术，使之达到一个新的水准，具体效果主要映现在以下几点：

3.1经过一系列操作流程和相关设备转换，控制5～50mgL-1中的游离氯盐水满足离子交换膜电解和一次盐水处置之间的参数要求，既节省了原材料，人力和物力，又有益于提升烧碱生产系统的安全性和可靠性。

3.2在粗盐水中不再添放NaClO处置装置，而是使用在线监测设备，可以有效除掉细菌，藻类和有机物，同时，满足相关质量控制指标。

3.3与钡盐法对照，膜法除硝工艺能有效地将硫酸还原到5ppm以下，尤其契合离子膜烧碱的工艺控制要求，尤其是零沥青电解槽保护了离子膜电解槽，大大延长了其使用寿命。

3.4脱硝产品芒硝经脱水干燥后可直接作为化工原料销售，不会造成二次污染，增加二次处置成本。由此可以得出，优化后的离子膜烧碱生产系统简化了工艺操作，减少了资源消耗，节约了人力物力，达到了低投资，高效率，环保的关键生产目标。

总结

总的来说，我国现在推崇绿色环保的发展战略，各行各业都要减少对环境的污染，在保证产品质量的基础上，既要减少对环境的污染还需要增加企业的收益，是企业在行业中生存的基础。因此，企业要不断的完善自己的技术，提高各个物品的循环利用率和减少原材料的投入，变废为宝，是最终的发展趋势。提高对环境的保护力度，为我国的环保事业贡献出一份自己的力量。

参考文献

[1]李云俏.硫氰酸汞光度法测定离子膜烧碱中氯化钠含量的研究[J].生物化工，2017（6）：46-48.

[2]姜锦，辛丹，沙剑，何春文，刘陈.40万t/a离子膜烧碱（二期）项目整流机组技术方案[J].华夏氯碱，2017（2）.

[3]许琼武.烧碱蒸发系统碱性蒸汽冷凝水的循环利用[J].氯碱工业，2017，53（12）：41-42.

[4]李明.膜极距节能技术在烧碱装置的应用[J].氯碱工业，2019（3）：11-13.