鹽水精制過程中過堿量的自動調節

單海龍，郭來濤，朱光磊

(山東昊邦化學有限公司，山東 壽光 262725)

山東昊邦化學有限公司(以下簡稱“山東昊邦”)現有離子膜法燒堿裝置75萬t/a。鹽水工段作為電解鹽水的原料提供工序，產出的鹽水質量決定電解槽能否安全穩定高效率的運行。山東昊邦為提高生產自動化水平，減少員工勞動量，新增1套鹽水過堿量自動檢測設備，并在此基礎上自主編程，做到了鹽水過堿量的自動檢測及流量調節，且精度達到較高水平。既提高了自動化水平，又降低了工人勞動強度，更重要的是顯著降低了NaOH和Na2CO3兩堿的消耗。

1 檢測過堿量的重要性

原鹽在精制過程中要除去Ca2+、Mg2+，要求過NaOH量0.1～0.5 g/L，過Na2CO3量0.3～0.6 g/L，除Ca2+、Mg2+反應方程式為：

Ca2++2NaOH=Ca(OH)2+2Na+；

Mg2++2NaOH=Mg(OH)2↓+2Na+。

這樣，不僅消耗電解生成的產品堿，而且這些沉淀物會堵塞電解槽內的膜，降低膜的滲透性。對離子膜法制燒堿來說，兩者對膜的影響不一樣，鈣離子的沉淀物會在靠近陰極側表面膜的羧基聚合物層中沉積，造成電流效率的下降,并會造成槽電壓輕微上升；鎂離子沉淀物對電流效率影響較小，但會引起槽電壓上升，鹽水中5 mg/L的鎂離子會使電壓在2天內上升10 mV、4天內上升200 mV，縮短了離子膜的使用壽命，增加了生產成本，這對離子膜的性能影響是不可逆的。由此可以看出，要想提高離子膜的壽命，最有效的方法是提高鹽水質量。因此，過堿量的穩定控制至關重要。

2 原過堿量檢測方法

山東昊邦為控制過堿量，原操作程序為：化驗人員每小時對化鹽水取樣檢測過堿量，然后中控室人員根據化驗結果通過網絡遠程調節NaOH與Na2CO3的流量，保證一次鹽水過堿量在工藝要求范圍內。該種操作程序復雜且耗費人力，檢測間隔時間長，不能準確及時地控制鹽水中過堿量，因此，山東昊邦采購了1臺可編程鹽水過堿量自動檢測設備。

3 設備投運后運行狀況及問題

該設備檢測頻率為30 min 1次，將檢測結果傳輸至中控室，中控室人員根據檢測數據調節NaOH與Na2CO3的流量。與之前相比，提高了檢測頻率，對檢測數據的控制會更精確；但是，依然無法實現過堿量自動調節，還是需要人工時刻根據檢測數據去調節流量。

4 過堿量的自動化檢測與兩堿流量的自動調節

山東昊邦花費了近1個月時間，經過對參數的調整，最終整理出1套比較符合山東昊邦實際運行的調節參數，達到了根據過堿量檢測結果自動調節兩堿流量的目的。

4.1 設計思路

設計思路為：設備檢測結果與設定值進行對比，若介于-0.05～0.05 g/L之間，則設定流量維持不變；若介于0.05～0.1 g/L，則將在前一周期設定的流量降低100 L/h作為該周期設定流量；若介于0.1～0.2 g/L，則將在前一檢測周期設定的流量降低200 L/h作為該周期設定值；若介于0.2～0.3 g/L，則將在前一檢測周期設定的流量降低300 L/h作為該周期設定值。若檢測結果比設定值低，則對流量進行相應增加。

通過編程，根據檢測設備的檢測結果，由程序控制氣動閥來調節兩堿的流量，達到全自動化控制。

4.2 運行調試

編程完成后，對兩堿用量進行了設定，NaOH過量值為0.248 g/L，Na2CO3過量值0.391 g/L(人工檢測時，因人工調節精度低，故控制值比自動控制高，NaOH過量控制值為0.325 g/L,Na2CO3過量控制值為0.43 g/L)。自動控制裝置投運后，為驗證自動檢測效果，人工檢測與自動化檢測同時進行，并選取了幾個日期的檢測結果進行對比。

2019年7月1日過堿量人工與自動化檢測數據結果如表1所示，NaOH過量檢測數據對比如圖1所示，Na2CO3過量檢測數據對比如圖2所示。

表1 7月1日過堿量檢測數據對比

圖1 7月1日NaOH過量檢測數據對比

圖2 7月1日Na2CO3過量檢測數據對比

2019年7月19日過堿量人工與自動化檢測數據如表2所示，NaOH過量檢測數據對比如圖3所示，Na2CO3過量檢測數據對比如圖4所示。

表2 7月19日過堿量檢測數據對比

圖3 7月19日NaOH過量檢測數據對比

圖4 7月19日Na2CO3過量檢測數據對比

2019年7月20日過堿量人工與自動化檢測數據如表3所示，NaOH過量檢測數據對比如圖5所示，Na2CO3過量檢測數據對比如圖6所示。

表3 7月20過堿量檢測數據對比

圖5 7月20日NaOH過量檢測數據對比

圖6 7月20日Na2CO3過量檢測數據對比

2019年7月22日過堿量人工與自動化檢測數據如表4所示，NaOH過量檢測數據對比如圖7所示，Na2CO3過量檢測數據對比如圖8所示。

表4 7月22日過堿量檢測數據對比

圖7 7月22日NaOH過量檢測數據對比

圖8 7月22日Na2CO3過量檢測數據對比

通過數據表及對應的曲線圖可以看出：在線檢測結果與人工檢測結果的變化趨勢基本是一致的，即實現了過堿量的自動化調節。

過堿量檢測畫面如圖9所示，過堿量調節畫面如圖10所示。

圖9 過堿量檢測畫面

圖10 過堿量調節畫面

過堿量連續檢測數據如表5所示。

表5 過堿量連續檢測數據

由表5可以看出，過堿量檢測結果均在控制范圍內，且在7 h之內，過堿量很好地完成了自動調節，達到了自動化控制的目標。

5 編程后過堿量檢測設備運行效果

完成編程及投運后,自動檢測設備運行穩定,檢測結果及時準確。為了防止設備故障及其他問題的發生，化驗人員4 h取樣化驗1次，與儀器檢測結果進行對比。除此之外，不需要人員操作,將鹽水車間現場操作人員的精力從過堿量控制中解放出來，主要精力放在提升鹽水質量控制和異常處理的工作中。

經過2年的運行，過堿量自動調節設備運行較為穩定，調節及時，檢測結果準確，減少了化驗人員和鹽水工段的現場操作人員。

該設備也存在問題，如部分原件使用壽命較短，檢測元件校準頻次較高等，通過后續部件的更換，這些問題已基本解決。

6 經濟效益

過堿量采用自動化控制后，兩堿用量控制更精確，與2019年相比，2021年噸堿降低氫氧化鈉0.23 kg，碳酸鈉0.26 kg，每年可節省可觀的精制劑費用，經濟效益顯著，達到了節能降耗的目的。

7 結語

過堿量自動調節后,減輕了職工的工作量,提高了勞動效率,減少了運行成本，降低了事故隱患中人的因素的影響,更利于企業安全生產。