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）

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中的影響，通過改進工藝控制措施、提高設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，提高了固堿產品品質。

氯酸鹽分解槽；工藝改進；分解量

氯酸鹽是氯堿生產中電解槽內出現副反應產生的，雖然電解槽加酸能緩解副反應的產生，但在膜使用后期，膜效率下降，陰極側的OH-遷移量增加，陽極側加入的高純酸受進口酸度的限制，不能有效中和陰極側的OH-遷移量，因此，導致堿液中氯酸鹽含量升高。氯酸鹽的氧化性體現在強酸性條件下，在鹽水系統中氯酸鹽的影響較小，在250℃以上逐漸分解，產生游離態氧基對堿蒸發設備造成腐蝕。

擁有蒸發片堿工藝的氯堿企業一般在工藝系統中都設有氯酸鹽分解裝置來降低鹽水系統中的氯酸鹽含量，從而減少氯酸鹽對片堿蒸發設備的腐蝕。在實際生產過程中，有企業將電解槽陽極室加酸控制作為調節手段[1]，陽極加酸在離子膜初始階段可有效減少陽極副反應的產生，但在膜后期，因電解槽陽極入口酸度工藝控制指標≤0.15 N的限制，陽極加酸量已不能有效的消除返遷移的OH-。也有企業對氯酸鹽分解裝置進行改造，使淡鹽水在氯酸鹽分解槽內停留時間超過2 h。根據氯酸鹽的分解條件，1 h即可完全分解，一般氯酸鹽分解槽內因有擋板的存在，可使淡鹽水在分解槽內停留時間超過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置的不同而不同，其分解條件基本一致，根據淡鹽水中氯酸鹽含量提供過量的酸性環境（＜0.6 N），提供85～95℃的鹽水。總體工藝大體分為2種，其一是分解完氯酸鹽的淡鹽水直接返回一次鹽水，氣相進入廢氣系統回收處理；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，利用其酸度調節淡鹽水脫氯塔進口鹽水pH值，氣相進入氯氣總管達到節能降耗的目的。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行跟蹤比對，找出實時影響氯酸鹽分解槽分解效率因素，經過分析應對改善，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，改善氯酸鹽運行條件來提高氯酸鹽分解槽分解效率。

2.1 合理調節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%，隨著系統電解運行時間增加，電解槽陽極副反應程度增加，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中氯酸鹽含量。由于分解完氯酸鹽的淡鹽水進入脫氯系統前調節淡鹽水pH值在1.0～2.0，因此，需要合理調節氯酸鹽流量、酸度來提高氯酸鹽分解效果。

氯酸鹽分解槽內部有減速擋板，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定執行，氯酸鹽分解反應方程式為∶

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生副反應產生爆炸性氣體，因此，在日常酸度控制中應始終保持酸過量來杜絕副反應的產生。

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液量、淡鹽水中氯酸鹽含量都有關系，都是呈同比增長趨勢。但是在實際運行中發現，氯酸鹽分解裝置酸度低時不足以調節脫氯系統pH值，導致脫氯系統紊亂，脫氯效果欠佳。淡鹽水流量與酸度關系見圖2。

圖2 進氯酸鹽分解槽淡鹽水流量與酸度關系

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，氯酸鹽滿負荷運行應為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

提高氯酸鹽系統進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。根據圖3數據，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日以后的數據，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。

由實際生產數據查得氯酸鹽分解槽進口流量為4.0 m3/h，氯酸鹽分解系統分解量∶（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、進口流量調節為6.0 m3/h，酸度調整為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中氯酸鹽含量。

3 提高氯酸鹽分解總量后分解氯氣產生效益

天偉化工氯酸鹽分解后氯氣進入氯氣總管。現計算每小時氯酸鹽分解槽氯氣產量∶

NaClO3+6HCl=NaCl+Cl2+3H2O

經計算，氯酸鹽進口淡鹽水流量為6 m3/h時，氯酸鹽分解裝置淡鹽水進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，氯酸鹽分解槽產生氯氣可產生效益289.17×333=9.6（萬元/a）。

4 總結

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，產生副反應多，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裝置有致命的腐蝕作用。在實際生產中，部分廠家增加氯酸鹽分解裝置內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，氯酸鹽分解槽進口流量控制較低，提高氯酸鹽分解量的方向應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