摘要：在化工产业中，烧碱是最基本的化工原料，在工业经济中有着至关重要的运用。目前大多数的离子膜烧碱电解单元都存在的诸多缺陷，且现有的离子膜烧碱电解单元工艺繁琐、操作步骤复杂，工人操作的劳动强度大，本文研究了一种离子膜烧碱电解单元能够实现制备工艺简化、操作步骤便捷，能够极大的优化现有的制备工序。
关键词：离子膜；烧碱；电解单元
1 概述
在化工产业中，烧碱是最基本的化工原料，在工业经济中有着至关重要的运用。20世纪80年代，我国离子膜烧碱装置全部采用引进的技术；20世纪90年代，国产化离子膜法电解槽已逐步推广，但采用引进技术的装置仍居多数。我国与离子膜电解槽配套的部件也已基本实现了国产化，实现了离子膜法烧碱生产装备的成套供货。离子膜法烧碱的电解技术分为复极式和单极式两种，从国内引进的各公司技术和国产化技术来看，无论是单极槽还是复极槽在技术上都是先进可靠的，各具优势。然而，随着离子膜烧碱装置的长期推广及应用，越来越多的问题就暴露在生产过程中，如：二次盐水中的pH值控制不当带来的危害，二次盐水中的pH值过低，将对树脂塔已吸附的钙镁离子洗脱，同时将螯合树脂转变成H﹢，丧失吸附能力，造成进电解槽盐水质量严重不合格，对离子膜造成永久性损坏；盐水pH值过高，盐水中钙镁离子成悬浮态，堵塞螯合树脂，造成树脂塔压力上涨；再如，二次盐水中的温度值控制不当带来的危害，盐水温度过高，螯合树脂膨胀，达到膨胀极限，造成树脂破碎；温度过低，螯合树脂的吸附能力下降，等等。
目前大多数的离子膜烧碱电解单元都存在的诸多缺陷，且现有的离子膜烧碱电解单元工艺繁琐、操作步骤复杂，工人操作的劳动强度大，因此，目前的离子膜烧碱电解单元需进一步的优化。
2 离子膜烧碱电解单元的研究
离子膜烧碱电解单元包括盐水过滤工序、螯合树脂塔工序、电解工序以及淡盐水脱氯工序；其中，盐水过滤工序，用于将一次盐水进行过滤操作，将固体悬浮物含量降低到1PPm以下，将一次盐水的pH值调节为8.5-9.5后送至螯合树脂塔工序；螯合树脂塔工序，用于将pH值为8.5-9.5之间的过滤盐水通过螯合树脂塔吸附盐水中的杂质金属阳离子，制取合格的精制盐水后送至电解工序；电解工序，用于将合格的二次精制盐水送到电解槽进行电解，阳极产生氯气，阴极产生液碱和氢气；淡盐水脱氯工序，将电解产生的含氯淡盐水进行脱氯操作，将脱氯后的脱氯盐水送化盐操作进行化盐操作。
3 离子膜烧碱电解单元的实际应用
根据实际生产需要，下面举例进行说明：
（1）盐水过滤工序
一次盐水精制岗位来的一次盐水至一次盐水槽，经碳素管盐水过滤器除去固体悬浮物，过滤后的盐水达SS≤1PPm后送过滤盐水槽。为了使过滤效果好，过滤前先把纤维素加入预涂槽与盐水搅拌均匀后用预涂泵把预涂液送到进行循环预涂。预涂结束后，再将盐水至下而上通过碳素过滤器进行过滤，过滤的同时再用主体给料泵把主体给料槽已配好的本体液，作为助体加入进料盐水中，以提高盐水过滤效果并延长过滤器的操作周期。过滤合格的盐水调节pH=9±0.5后进入过滤盐水槽。
（2）螯合树脂塔工序
从过滤盐水槽来的过滤盐水进入螯合树脂塔，通过树脂的吸附使Ca2+Mg2+含量达到≤20PPb，经树脂交换的二次精盐水进入二次精制盐水槽，用二次精盐水送入电解工序。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（3）电解工序
从螯合树脂吸附工序来的二次精盐水分别进入阳极室，淡盐水经总管自流到淡盐水循环槽，在淡盐水循环槽中加20%高纯盐酸调节pH值至2～2.5以除去淡盐水中的游离氯，分离释放出的氯气由氯气总管回收。一部分淡盐水用淡盐水泵送至脱氯塔进行脱氯，而淡盐水循环槽中的部分淡盐水则与二次精盐水一起进入电解槽进行循环。阴极侧出来的碱液和氢气两相进入阴极集液管，并在此分离，氢气由氢总管去氢处理工序，碱液经总管自流到碱液循环槽，经碱液循环泵一部分32%的成品碱送液碱蒸发工段，另一部分加入一定量的纯水后经碱换热器用蒸汽或冷却水保持电解槽温度在85～90℃后再次进入电解槽循环。
（4）淡盐水脱氯工序
电解工序来的淡盐水进入脱氯塔中，经蒸汽喷射器抽真空脱氯，再加入NaOH和Na2SO3使其不含游离氯，送盐水一次精制工段；其中，真空脱出的氯气，回收到氯气总管。其中：二次盐水pH值控制在8.5-9.5；过滤盐水进入过滤盐水槽前加酸，调节盐水pH值8.5-9.5，因为螯合树脂塔在碱性溶液中对钙镁离子才具有吸附能力，同时在此pH值范围内，钙镁离子呈离子态。如果，盐水pH值过低，将对树脂塔已吸附的钙镁离子洗脱，同时将螯合树脂转变成H﹢，丧失吸附能力，造成进电解槽盐水质量严重不合格，对离子膜造成永久性损坏；盐水pH值过高，盐水中钙镁离子成悬浮态，堵塞螯合树脂，造成树脂塔压力上涨。
过滤盐水温度控制在60±2℃；过滤盐水温度60±2℃主要原因是既保持螯合树脂较强的吸附能力，又防止螯合树脂膨胀破碎。如果，盐水温度过高，螯合树脂膨胀，达到膨胀极限，造成树脂破碎；温度过低，螯合树脂的吸附能力下降。
阳极液pH值为2-2.5；控制阳极液pH值的原因是阳极液加酸可以将反渗过来的氢氧根除去，不仅可以提高阳极电解效率，而且可以降低氯气中的氧含量和阳极液中的氯酸盐含量；但是阳极液pH值必须高于一定值，以防止膜电阻上升造成槽电压急剧上升。其中，阳极液pH值对电流效率的影响如下：阴极液中的氢氧根通过离子膜向阳极反渗，不仅直接降低阴极电流效率，而且反渗到阳极的氢氧根还好与溶解到盐水的氯发生一系列的副反应，这些副反应导致阳极上析氧的消耗，使电流效率下降。采取向阳极添加盐酸的方法，可以将反渗过来的氢氧根与盐酸反应除去，从而提高阳极效率。
4 结语
本文研究了一种离子膜烧碱电解单元，它应用于电解操作技术领域，应用本文提供的方法能够实现制备工艺简化、操作步骤便捷，能够极大的优化现有的制备工序，具有一定的实际价值。
参考文献：
[1] 吴姗迪.离子膜烧碱装置安全性评价研究[D].东北大学，2011.
[2] 才庆玲、吕达强.离子膜烧碱装置的安全评价[J].石油化工安全环保技术，2007.
[3] 杨兴娟、史志伟.新型盐水浓缩技术在离子膜烧碱生产中的应用研究[J].中国氯碱，2016.
[4] 善忠芳.离子膜烧碱盐水精制经济性运行的研究应用[J].兰州大学，2015．
[5] 缪勇、何旭光.离子膜电解槽运行中的问题及解决办法[J].氯碱工业，2004.
作者简介：
郭欣昌，男，1989年04月，单位：航锦科技股份有限公司，助理工程师。
论文作者:郭欣昌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
标签：盐水论文; 离子论文; 烧碱论文; 树脂论文; 工序论文; 阳极论文; 电解槽论文; 《基层建设》2018年第9期论文;