馮建民，鞠紅艷，徐國(guó)慶，孟曉亮，付瑞民，趙世明

(內(nèi)蒙古蘭太實(shí)業(yè)股份有限公司，內(nèi)蒙古阿拉善 750336)

1 概述

內(nèi)蒙古蘭太鈉業(yè)有限責(zé)任公司氯酸鈉廠(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“氯酸鈉廠”)以再生鹽或精制鹽為原料，經(jīng)鹵水過(guò)濾系統(tǒng)得到精制鹽水，然后在精制鹽水中加入重鉻酸鈉、鹽酸，調(diào)節(jié)pH值后送入電解槽中進(jìn)行電解，電解得到的氯酸鈉溶液，經(jīng)過(guò)脫次氯酸鈉、結(jié)晶、干燥得到結(jié)晶氯酸鈉成品。氯酸鈉廠始建于2005年引進(jìn)自加拿大斯特林公司全套工藝設(shè)備，設(shè)計(jì)產(chǎn)能5萬(wàn)t/a，在2009年5萬(wàn)t/a氯酸鈉擴(kuò)建項(xiàng)目順利通過(guò)驗(yàn)收，并且對(duì)設(shè)備進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化。

氯酸鈉在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)各種物料的控制相當(dāng)重要，好多領(lǐng)域都有不斷探索改進(jìn)的空間，氯酸鈉生產(chǎn)線(xiàn)由于以前對(duì)一些反應(yīng)過(guò)程了解不夠深入，造成生產(chǎn)線(xiàn)控制過(guò)程不夠成熟，生產(chǎn)成本比較高。隨著現(xiàn)代工控技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域運(yùn)用越來(lái)越廣泛，如何讓這些技術(shù)更好的服務(wù)于工業(yè)領(lǐng)域是企業(yè)基層技術(shù)人員越來(lái)越應(yīng)該關(guān)注的事情。工程技術(shù)人員在氯酸鈉生產(chǎn)中不斷的把新技術(shù)運(yùn)用于生產(chǎn)過(guò)程，使生產(chǎn)工藝過(guò)程更加容易控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能化的同時(shí)達(dá)到節(jié)能目的。

2 實(shí)施背景

以前氯酸鈉廠生產(chǎn)過(guò)程中一些物料的加入和流量通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度來(lái)控制，這樣加入量不好控制，而且員工勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)不穩(wěn)定；一些物料的加入量控制不好，會(huì)引起生產(chǎn)耗電量增加或者增加發(fā)生事故的幾率。氯酸鈉生產(chǎn)過(guò)程物料控制技術(shù)的特點(diǎn)就是利用現(xiàn)有設(shè)備上的監(jiān)視儀表或者在一些設(shè)備上增加溫度控制器或者流量控制器等智能儀表，并且把一些泵的電氣主電路由接觸器控制改為調(diào)速平滑的高品質(zhì)變頻器控制，關(guān)鍵控制點(diǎn)增加自動(dòng)調(diào)節(jié)閥和變頻器配合工作，通過(guò)DCS編程，利用壓力、流量等信號(hào)即可以智能調(diào)節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度和變頻器的轉(zhuǎn)速，也可以根據(jù)工藝要求單獨(dú)在DCS畫(huà)面手動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器轉(zhuǎn)速和自動(dòng)閥開(kāi)度，在控制物料的加入量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電能的節(jié)約。

3 實(shí)施簡(jiǎn)述

氯酸鈉生產(chǎn)流程是氯化鈉通過(guò)加水(簡(jiǎn)稱(chēng)“鹵水”)，在電解槽中進(jìn)行電解后經(jīng)過(guò)脫次氯酸和硫酸根離子，然后干燥結(jié)晶成產(chǎn)品。下面介紹在改造生產(chǎn)過(guò)程中兩個(gè)工藝環(huán)節(jié)部分物料控制方法。

電解反應(yīng)器中的電解液的氯化鈉濃度控制在100 g/L±5 g/L，氯化鈉混合物在電解槽電解反應(yīng)后，通過(guò)管道流入電解液緩沖罐，電解液緩沖罐的內(nèi)部有擋板，將其分成一個(gè)大的混合區(qū)和一個(gè)小的產(chǎn)品區(qū)?；旌蠀^(qū)接收從電解線(xiàn)的每個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的氣體分離擋板自流而來(lái)的電解液。電解液循環(huán)泵從電解液緩沖罐的混合區(qū)通過(guò)另一個(gè)管道系統(tǒng)將電解液輸送到電解液冷卻器，然后再返回到反應(yīng)器中繼續(xù)參加反應(yīng)。生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)反復(fù)摸索，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器中的電解液中的氯化鈉的濃度要維持在一定值，氯化鈉濃度降低會(huì)造成氧氣產(chǎn)生量增大，從而浪費(fèi)電能，并對(duì)電解槽的陽(yáng)極涂層造成不可修復(fù)的損壞，這就需要關(guān)閉電解線(xiàn)，拆除更換所有的陽(yáng)極板，這樣會(huì)造成巨大的損失，并長(zhǎng)時(shí)間的影響生產(chǎn)。氯化鈉的濃度升高會(huì)造成氯化鈉在結(jié)晶器中鹽析出來(lái)，從而使產(chǎn)品不合格。以前氯化鈉的濃度通過(guò)手動(dòng)閥根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)節(jié)流量，現(xiàn)在把以前的手動(dòng)閥改為自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，氯化鈉輸送泵接觸器電路改為變頻器控制，氯化鈉的濃度通過(guò)成熟的配比和取樣分析驗(yàn)證濃度后，通過(guò)DCS編程運(yùn)用流量顯示控制器數(shù)字信號(hào)調(diào)節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度和變頻器轉(zhuǎn)速來(lái)精確控制鹵水加入到電解液輸送泵前端的流量。

最初電解氯化鈉的電流都是按額定電流工作，后來(lái)因?yàn)殇N(xiāo)售的原因，需要降低電流控制產(chǎn)量，不同的電解電流需要電解槽的溫度要控制不同的范圍。電解槽溫度升高會(huì)造成對(duì)陽(yáng)極基板在墊圈開(kāi)口處的腐蝕，產(chǎn)生更多的副產(chǎn)品氧氣，從而浪費(fèi)電能，同時(shí)電解槽的溫度升高會(huì)增大電解尾氣總管的壓力，導(dǎo)致更多的水蒸汽在鹵水洗滌塔中冷凝，而冷凝下來(lái)的水分必須在電解槽中蒸發(fā)出去。電解槽的溫度降低會(huì)增大電解槽的電壓，從而顯著地增大電能消耗。直流電通過(guò)電解槽的電極和電極之間的電解液時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，而且化學(xué)反應(yīng)也放出熱量。這樣就必須通過(guò)電解液冷卻器用冷卻水冷卻電解液。因此，在保留原來(lái)反應(yīng)器現(xiàn)場(chǎng)溫度表和手動(dòng)閥的同時(shí)，增加溫度顯示控制器和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，冷卻水輸送泵改為變頻器控制，在電流為不同值的條件下，循環(huán)電解液的溫度通過(guò)溫度顯示控制器控制自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度和冷卻水輸送泵的轉(zhuǎn)速，從而控制冷卻水的流量而維持電解液溫度在合適值，通過(guò)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)可以使電解槽溫度的控制更加準(zhǔn)確。

4 實(shí)施效果

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)運(yùn)行，提高了反應(yīng)物料控制精度，減少了生產(chǎn)物料浪費(fèi)，節(jié)約電能(電能的節(jié)約一方面是電機(jī)通過(guò)變頻器控制轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)的電能節(jié)約，另一方面是通過(guò)精確物料加入量控制，物料配比科學(xué)，在電解反應(yīng)過(guò)程中節(jié)約電能，因?yàn)樵诼人徕c生產(chǎn)過(guò)程中，電解反應(yīng)過(guò)程電能的消耗是產(chǎn)品成本一個(gè)重要因素)，而且產(chǎn)品質(zhì)量明顯挺高。

5 結(jié)語(yǔ)

氯酸鈉生產(chǎn)工藝控制技術(shù)和類(lèi)似工藝的物料控制技術(shù)，特點(diǎn)是在生產(chǎn)流程中，通過(guò)特定位置安裝智能儀表，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥和泵的變頻控制，通過(guò)DCS編程實(shí)現(xiàn)物料的合理控制，工藝控制方式的發(fā)明創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程物料加入減少，產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間縮短，生產(chǎn)成本大幅度降低，設(shè)備維護(hù)周期縮短，人員數(shù)量減少，達(dá)到了生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品合格并達(dá)到節(jié)能減排目的。