馬海濱

（天偉化工有限公司，新疆石河子832000）

提高氯酸鹽分解槽分解量的方法探討

馬海濱

（天偉化工有限公司，新疆石河子832000）

分析了氯酸鹽在氯堿生產(chǎn)中的影響，通過改進(jìn)工藝控制措施、提高設(shè)備使用效率和氯酸鹽分解裝置分解總量，降低了鹽水、堿中氯酸鹽含量，提高了固堿產(chǎn)品品質(zhì)。

氯酸鹽分解槽；工藝改進(jìn)；分解量

氯酸鹽是氯堿生產(chǎn)中電解槽內(nèi)出現(xiàn)副反應(yīng)產(chǎn)生的，雖然電解槽加酸能緩解副反應(yīng)的產(chǎn)生，但在膜使用后期，膜效率下降，陰極側(cè)的OH-遷移量增加，陽極側(cè)加入的高純酸受進(jìn)口酸度的限制，不能有效中和陰極側(cè)的OH-遷移量，因此，導(dǎo)致堿液中氯酸鹽含量升高。氯酸鹽的氧化性體現(xiàn)在強(qiáng)酸性條件下，在鹽水系統(tǒng)中氯酸鹽的影響較小，在250℃以上逐漸分解，產(chǎn)生游離態(tài)氧基對堿蒸發(fā)設(shè)備造成腐蝕。

擁有蒸發(fā)片堿工藝的氯堿企業(yè)一般在工藝系統(tǒng)中都設(shè)有氯酸鹽分解裝置來降低鹽水系統(tǒng)中的氯酸鹽含量，從而減少氯酸鹽對片堿蒸發(fā)設(shè)備的腐蝕。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，有企業(yè)將電解槽陽極室加酸控制作為調(diào)節(jié)手段[1]，陽極加酸在離子膜初始階段可有效減少陽極副反應(yīng)的產(chǎn)生，但在膜后期，因電解槽陽極入口酸度工藝控制指標(biāo)≤0.15 N的限制，陽極加酸量已不能有效的消除返遷移的OH-。也有企業(yè)對氯酸鹽分解裝置進(jìn)行改造，使淡鹽水在氯酸鹽分解槽內(nèi)停留時間超過2 h。根據(jù)氯酸鹽的分解條件，1 h即可完全分解，一般氯酸鹽分解槽內(nèi)因有擋板的存在，可使淡鹽水在分解槽內(nèi)停留時間超過1 h甚至更長。

1 氯酸鹽分解工藝

氯酸鹽分解槽的淡鹽水流量因工藝設(shè)置的不同而不同，其分解條件基本一致，根據(jù)淡鹽水中氯酸鹽含量提供過量的酸性環(huán)境（＜0.6 N），提供85～95℃的鹽水?？傮w工藝大體分為2種，其一是分解完氯酸鹽的淡鹽水直接返回一次鹽水，氣相進(jìn)入廢氣系統(tǒng)回收處理；其二是將分解完氯酸鹽的淡鹽水重新泵入淡鹽水脫氯塔前，利用其酸度調(diào)節(jié)淡鹽水脫氯塔進(jìn)口鹽水pH值，氣相進(jìn)入氯氣總管達(dá)到節(jié)能降耗的目的。第二個工藝受鹽水總量的限制，不能將大量的淡鹽水送入氯酸鹽分解槽分解。

2 提高氯酸鹽分解總量的方法

氯酸鹽分解槽受淡鹽水溫度、pH值、流量等影響，其分解效率不同。而影響氯酸鹽分解量的不僅僅是分解效率，還有淡鹽水流量等因素。天偉化工有限公司（以下簡稱天偉化工）對氯酸鹽分解槽分解效率進(jìn)行跟蹤比對，找出實(shí)時影響氯酸鹽分解槽分解效率因素，經(jīng)過分析應(yīng)對改善，提高了氯酸鹽分解槽分解效率，見圖1。

圖1 氯酸鹽分解裝置進(jìn)出口濃度及氯酸鹽分解效率

從圖1看出，氯酸鹽分解槽的分解效率基本保持在70%～75%，因此，需從影響其效率的鹽水酸度、溫度等方面著手，改善氯酸鹽運(yùn)行條件來提高氯酸鹽分解槽分解效率。

2.1 合理調(diào)節(jié)氯酸鹽分解裝置流量及酸度

氯酸鹽分解裝置分解流量一般控制為返回淡鹽水總量的5%，隨著系統(tǒng)電解運(yùn)行時間增加，電解槽陽極副反應(yīng)程度增加，鹽水中氯酸鹽含量也相對提高，這時需提高氯酸鹽分解裝置鹽水流量來降低系統(tǒng)中氯酸鹽含量。由于分解完氯酸鹽的淡鹽水進(jìn)入脫氯系統(tǒng)前調(diào)節(jié)淡鹽水pH值在1.0～2.0，因此，需要合理調(diào)節(jié)氯酸鹽流量、酸度來提高氯酸鹽分解效果。

氯酸鹽分解槽內(nèi)部有減速擋板，使淡鹽水停留在分解槽中足夠時間使其充分分解。因此，淡鹽水流量要按工藝規(guī)定執(zhí)行，氯酸鹽分解反應(yīng)方程式為∶

NaClO3+6HCl→NaCl+3Cl2+3H2O

氯酸鹽分解裝置的條件是酸過量的情況下，酸度過低分解槽中易發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)生爆炸性氣體，因此，在日常酸度控制中應(yīng)始終保持酸過量來杜絕副反應(yīng)的產(chǎn)生。

隨著淡鹽水中氯酸鹽含量的增加，需提高氯酸鹽分解裝置的分解量，但是氯酸鹽分解槽中的酸度的控制量與分解槽進(jìn)液量、淡鹽水中氯酸鹽含量都有關(guān)系，都是呈同比增長趨勢。但是在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，氯酸鹽分解裝置酸度低時不足以調(diào)節(jié)脫氯系統(tǒng)pH值，導(dǎo)致脫氯系統(tǒng)紊亂，脫氯效果欠佳。淡鹽水流量與酸度關(guān)系見圖2。

圖2 進(jìn)氯酸鹽分解槽淡鹽水流量與酸度關(guān)系

從圖2中看出，在之前的氯酸鹽流量控制中，由于受淡鹽水脫氯系統(tǒng)脫氯前pH值的限制，氯酸鹽分解槽流量無法提高，將氯酸鹽分解槽淡鹽水酸度逐漸降低至0.45 N時氯酸鹽分解槽淡鹽水流量逐漸提高，相對來提高氯酸鹽分解量。按目前140 m3/h的淡鹽水總量計算，氯酸鹽滿負(fù)荷運(yùn)行應(yīng)為7 m3/h。淡鹽水流量提高后，氯酸鹽分解槽出口氯酸鹽總量有所提高，分解效率有所下降；但是從分解總量來看，還是降低了系統(tǒng)中的氯酸鹽量，氯酸鹽分解槽分解效率見圖3。

圖3 氯酸鹽分解槽分解效率下降情況

提高氯酸鹽系統(tǒng)進(jìn)口流量降低氯酸鹽酸度后，氯酸鹽分解槽出口氯酸鹽含量微漲，氯酸鹽分解效率稍微下降。根據(jù)圖3數(shù)據(jù)，氯酸鹽出口含量上漲了大約1 g/L，因此，通過計算可以看出氯酸鹽總分解量。

2.2 提高淡鹽水流量后氯酸鹽分解總量計算

選取2016年8月1日以后的數(shù)據(jù)，取平均值。

出口淡鹽水總管NaClO3含量9.45 kg/m3；氯酸鹽分解槽出口NaClO3酸度為0.54 mol/L時，含量為2.48 kg/m3；酸度為0.50 mol/L時，含量為2.82 kg/m3。

由實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)查得氯酸鹽分解槽進(jìn)口流量為4.0 m3/h，氯酸鹽分解系統(tǒng)分解量∶（1）酸度為0.54 mol/L時（9.45-2.48）×4.0=27.88（kg/h）；（2）將氯酸鹽分解槽出口、進(jìn)口流量調(diào)節(jié)為6.0 m3/h，酸度調(diào)整為0.450 mol/L時，（9.13-2.82）×6.0=37.9（kg/h）。

計算得出，氯酸鹽總分解量在流量提高后，盡管氯酸鹽分解槽出口鹽水中氯酸鹽含量微漲0.5 g/L左右，但是氯酸鹽分解總量增加10 kg/h，可有效降低鹽水系統(tǒng)中氯酸鹽含量。

3 提高氯酸鹽分解總量后分解氯氣產(chǎn)生效益

天偉化工氯酸鹽分解后氯氣進(jìn)入氯氣總管?，F(xiàn)計算每小時氯酸鹽分解槽氯氣產(chǎn)量∶

NaClO3+6HCl=NaCl+Cl2+3H2O

經(jīng)計算，氯酸鹽進(jìn)口淡鹽水流量為6 m3/h時，氯酸鹽分解裝置淡鹽水進(jìn)出口氯酸鹽含量差值6.31 g/L的條件下，每天氯酸鹽分解槽產(chǎn)生氯氣176.68×3.21=0.567（t/d），按510元/t計算，氯氣成本為289.17元/d，氯酸鹽分解槽產(chǎn)生氯氣可產(chǎn)生效益289.17×333=9.6（萬元/a）。

4 總結(jié)

氯酸鹽分解裝置為淡鹽水處理中附屬處理裝置，其處理量小，在離子膜后期電流密度高時，產(chǎn)生副反應(yīng)多，鹽水中氯酸鹽總量急劇增加，對同樣處于壽命后期的燒堿蒸發(fā)裝置有致命的腐蝕作用。在實(shí)際生產(chǎn)中，部分廠家增加氯酸鹽分解裝置內(nèi)部擋板來增加鹽水在裝置中停留時間，但是氯酸鹽分解時間在條件足夠的時候1 h即可滿足，因此，提高淡鹽水流量為提高氯酸鹽分解量的主要辦法。目前因淡鹽水脫氯前pH值限制，氯酸鹽分解槽進(jìn)口流量控制較低，提高氯酸鹽分解量的方向應(yīng)該放在如何提高分解裝置分解總量，而不是分解效率上。

［1］田 君．如何有效控制燒堿中氯酸鹽含量．中國氯堿，2013，（10）：9－11．

Improve the chlorate decomposition groove decomposition method

MA Hai-bin
（Tianwei Chemical Co.,Ltd.,Shihezi832000，China）

∶To analyze the effect of chlorate in chlor alkali production，by improving the process control measures，improve equipmentefficiency，improve the total decomposition ofchlorate decomposition device，reduce the contentofsodium chlorate，alkali，alkalito improve productquality.

∶chlorate decomposition tank；process improvement；decomposition amount

TQ124.4+4

：B

：1009－1785(2017)04-0027-03

2017-01-20