基于節(jié)能環(huán)保的離子膜氫氧化鉀生產(chǎn)研究

徐正群

摘 要：離子膜氫氧化鉀的生產(chǎn)需要通過氯化鉀水溶液的電解、氯氫處理、片堿等等不同的化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)，我們在這些化學(xué)反應(yīng)的步驟當(dāng)中，將研究并分析如何對生產(chǎn)工藝的能耗進(jìn)行最大程度的降低。我們將從生產(chǎn)工藝以及化學(xué)反應(yīng)原理角度出發(fā)，結(jié)合離子膜氫氧化鉀生產(chǎn)的技術(shù)，最終總結(jié)出一個(gè)能夠有效降低能耗的方法。

關(guān)鍵詞：離子膜氫氧化鉀；生產(chǎn)工藝；節(jié)能降耗

隨著我國社會的進(jìn)步與科技的發(fā)展，能源成為了現(xiàn)代人類文明的靈魂，而環(huán)境的污染和能源的過度損耗，成為了國家不得不重視的問題。可持續(xù)發(fā)展以及節(jié)能減排的理念，成為了當(dāng)下的熱門話題，影響著我們生活的點(diǎn)滴。而且在各種企業(yè)也將這些理念進(jìn)行了充分的貫徹，通過節(jié)能降耗，能夠?qū)⒊杀具M(jìn)行有效的控制。并且當(dāng)下的各種生產(chǎn)裝置，也一直以節(jié)能降耗為目的，對技術(shù)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新與改革，這樣的理念將為企業(yè)的技術(shù)重點(diǎn)在未來發(fā)展的道路上指明方向。文章在通過江蘇奧喜埃化工有限公司及其他相關(guān)企業(yè)，離子膜氫氧化鉀生產(chǎn)線的一些技術(shù)革新，以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，而淺析了氯化鉀水溶液通過電解、氯氫、片堿的生產(chǎn)工藝在生產(chǎn)離子膜氫氧化鉀的過程中是如何節(jié)能降耗的。

1 一次鹽水工序

1.1 氫氧化鉀加入量的控制

在生產(chǎn)離子膜氫氧化鉀的整個(gè)工藝當(dāng)中，有一個(gè)環(huán)節(jié)需要加入適量的氫氧化鉀，其主要目的就是為了除去溶液當(dāng)中所含有的鎂離子，而鹽水的pH值，對于所要加入的氫氧化鉀的量會產(chǎn)生很大的影響，鹽水pH值的變化與氫氧化鉀和鹽酸的變化量之比為1：10。奧喜埃化工在對于生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，在一小時(shí)之內(nèi)，pH值每升高一點(diǎn)，就會增加濃度為30%的氫氧化鉀56kg的用量。因此對于整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中溶液的濃度以及pH值進(jìn)行長期的監(jiān)控，對于鹽水的pH值進(jìn)行有效的調(diào)控，鹽水的溫度適宜控制在50到60攝氏度之間，而除鎂最佳的鹽水其pH值大多位于10.5左右，這樣可以有效的控制氫氧化鉀的消耗量，從而節(jié)省成本并降低能耗。

1.2 鹽水質(zhì)量的控制

氯化鉀原材料當(dāng)中所含有的雜質(zhì)，會因?yàn)樵a(chǎn)地的不同，其含量也會產(chǎn)生很大的差別。比如，在我國青海所產(chǎn)的氯化鉀原材料與加拿大所產(chǎn)的氯化鉀相對比而言，青海所產(chǎn)的氯化鉀原材料當(dāng)中，所含有的鎂雜質(zhì)量較多，在生產(chǎn)過程當(dāng)中含鎂雜質(zhì)較多的原材料將會對鹽水過濾器的性能產(chǎn)生一定的影響，從而導(dǎo)致過濾出的鹽水的質(zhì)量大大降低，甚至?xí)谏a(chǎn)過程中，影響到電槽的工作。為防止這種情況的發(fā)生，我們會在利用青海氯化鉀原材料進(jìn)行生產(chǎn)鹽水的過程當(dāng)中，加入適量的鈣離子，營造一個(gè)鈣鎂離子相互平衡的溶液環(huán)境。通過這種方式，我們能夠優(yōu)化整個(gè)鹽水精制工藝，大大提升過濾鹽水的質(zhì)量。

1.3 在化學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中

我們會通過對鹽水溶液的蒸發(fā)來提取氯化鉀結(jié)晶，同樣的，在生產(chǎn)過程中對鹽水進(jìn)行加溫時(shí)，我們可也可以利用片堿的余熱，來幫助我們實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，這個(gè)方法對于化鹽稀釋水的加溫尤為有效。

2 電解工序

2.1 解決好電網(wǎng)瞬間失電的問題

有時(shí)在電網(wǎng)瞬間失電之后，整個(gè)氫氣系統(tǒng)會因?yàn)榈貌坏诫娊恹}水所產(chǎn)生的氫氣的補(bǔ)充，從而很快使得氫氣壓強(qiáng)成為一個(gè)負(fù)值，因此整個(gè)氫氣系統(tǒng)會重新進(jìn)行氮?dú)獾难a(bǔ)充。通常情況下，恢復(fù)系統(tǒng)的正常工作往往需要4到8個(gè)小時(shí)左右，甚至在情況嚴(yán)重的時(shí)候所需要的時(shí)間更加漫長，每當(dāng)出現(xiàn)這樣的情況，就會對電解槽的陰陽極涂層的使用壽命產(chǎn)生極大的損害。并且，會使鹽水在電解的過程當(dāng)中生成大量的氯酸鹽。為了解決這個(gè)問題，我們可以使用氫氣壓縮裝置和片堿性燃燒爐以及鹽酸爐進(jìn)行停車時(shí)的聯(lián)鎖或者使用氮?dú)獾淖詣映淙牍δ軐ο到y(tǒng)進(jìn)行充氮，從而使得整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中不會因?yàn)闅錃饬康墓?yīng)不足而造成負(fù)壓，或者說使負(fù)壓產(chǎn)生的時(shí)間大大縮短，這樣就可以有效的避免空氣進(jìn)入到氫氣系統(tǒng)當(dāng)中去。

2.2 做好酸性電解工藝參數(shù)控制

在酸性電解的工藝流程當(dāng)中，控制酸性，直到達(dá)到一個(gè)平衡穩(wěn)定的狀況，這對于降低槽電壓有著十分明顯的作用，目前整個(gè)系統(tǒng)在這樣的環(huán)境下進(jìn)行工作，對于增長電解槽的壽命有著顯著提升，同時(shí)還可以降低氯化氫含量，以及鹽水當(dāng)中氯酸鹽的濃度。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率，必須對鹽水當(dāng)中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)控，把電解池陽極附近的電解液的pH值盡量穩(wěn)定在2.8到3.2之間，通過這種方式，可以強(qiáng)化整個(gè)酸性電解工藝技術(shù)，從而使得節(jié)能減排與可持續(xù)發(fā)展能夠在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中得到利用。

2.3 電解系統(tǒng)節(jié)水措施

我們可以通過將電解系統(tǒng)當(dāng)中的冷卻水直接匯入循環(huán)水當(dāng)中的方法，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)電解系統(tǒng)能夠穩(wěn)定并且有效運(yùn)行的目的，而在整個(gè)電解水系統(tǒng)當(dāng)中，電解用的純水，通常情況下被細(xì)分為，工藝用水以及整流維修用水兩大用水體系。而在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中所用的冷凝水全部來源于片堿車間當(dāng)中因高溫所蒸發(fā)產(chǎn)生的。從而讓全部的水資源在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中循環(huán)往復(fù)的進(jìn)行利用，降低水資源的浪費(fèi)。

2.4 新型自然循環(huán)電解槽的應(yīng)用

在科技的不斷發(fā)展進(jìn)程當(dāng)中，我們能夠預(yù)見的是，新型的自然循環(huán)電解槽將是未來離子膜電解工藝發(fā)展的主要方向，他將完全改變未來的電解循環(huán)技術(shù)，其主要的特點(diǎn)有：在整個(gè)電解過程當(dāng)中，對于能量的損耗較低，并且電解槽的電壓相對來說比較低，而且在操作的過程中更加有安全保障，在不同的使用環(huán)境下，也會對電量的消耗有不同程度的降低。在整個(gè)工程的第二階段當(dāng)中，金牛鉀堿分公司將新型的自然循環(huán)電解槽投入了試用當(dāng)中，在其工作了一段時(shí)間之后發(fā)現(xiàn)，與工程前期的強(qiáng)制性循環(huán)電解槽比較而言，整體流動性以及能量的消耗都有很大程度的下降，每年在整個(gè)工程當(dāng)中所節(jié)省下來的電量費(fèi)用就將近有130萬元之多，這就充分說明了技術(shù)的先進(jìn)性對于成本的降低有多么重要的作用。

3 氯氫處理及液化工序

對于節(jié)能減排來說，氯氫處理工藝在期間能夠發(fā)揮巨大的作用，通過這種工藝，我們可以研究并綜合出以下方案：第一種，我們可以通過使用氯氣透平機(jī)等前沿科技，將氯氣進(jìn)行最大程度的壓縮，使其壓力得到最大程度的提升，相對于氯氣液化系統(tǒng)來說，只要在整個(gè)設(shè)備的極限范圍之內(nèi)，我們能夠盡可能的升高氯氣系統(tǒng)的壓力，通過這種方式，我們就能夠盡可能的將氯氣液化過程當(dāng)中的能耗降至最低；第二種是利用水環(huán)輕壓機(jī)等等一些能夠提供大量水壓的先進(jìn)設(shè)備，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率是與水壓有密切的關(guān)系，所以利用水壓機(jī)對水壓進(jìn)行提升，就間接的升高了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率得到了提升，那么能量的消耗也就相對得到了降低，所以這也是對整個(gè)工程進(jìn)行節(jié)能減排的一個(gè)技術(shù)工藝。在整個(gè)工程運(yùn)作的前期，某鉀堿公司在當(dāng)中汲取并總結(jié)了相當(dāng)豐富的工藝經(jīng)驗(yàn)，并且利用這樣的工藝經(jīng)驗(yàn)在工程的后期進(jìn)行了有效的利用，他們在整個(gè)工程當(dāng)中的氯氫工序所使用的設(shè)備重新進(jìn)行了更換與升級，并且因?yàn)槁葰鈮嚎s和水環(huán)氫壓機(jī)等等先進(jìn)設(shè)備技術(shù)的投入與使用，而使得節(jié)能減排的效果十分顯著，我們通過了與前一期工程環(huán)節(jié)的對比，氯氣液化環(huán)節(jié)，每小時(shí)節(jié)省的電量達(dá)到了185kW；氫氣壓縮環(huán)節(jié)，每小時(shí)所節(jié)省下來的電量達(dá)到了110kW，我們最終統(tǒng)計(jì)了在每年能耗上面的成本節(jié)約達(dá)到了200多萬。可以說對液化工序進(jìn)行優(yōu)化，能夠在節(jié)能減排方面做出巨大的貢獻(xiàn)。

4 結(jié)束語

我們在對生產(chǎn)施工工藝的技術(shù)進(jìn)行改造的時(shí)候?qū)τ谌绾卫谜羝淠a(chǎn)生的余熱，在氫氧化鉀溶液進(jìn)行濃縮加工的時(shí)候，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行升溫，通過這種方式，我們可以最大程度的保證蒸汽的利用率，并且降低在生產(chǎn)過程中的能量損耗。某鉀堿公司在曾經(jīng)對于耗能最大的片堿蒸發(fā)工藝環(huán)節(jié)上進(jìn)行了多次的節(jié)能減排研究，并取得成效。

參考文獻(xiàn)：

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