次氯酸鈉生產的自動控制

張河儀

(福建省廈鷺電化有限公司，福建 漳州 363900)

福建省廈鷺電化有限公司(以下簡稱“廈鷺電化”)是一家氯堿生產企業，主要產品為燒堿、氯氣、氫氣、氯化石蠟、次氯酸鈉、鹽酸等，其中次氯酸鈉是廢氯氣環保處理的副產品。針對次氯酸鈉生產中存在的一些問題進行了工藝控制改造，取得了很好的效果。

1 次氯酸鈉生產中存在的問題

1.1 次氯酸鈉生產工藝

來自電解裝置的濕氯氣經氯氣干燥工序后，送至氯氣液化工序進行液化提純，液化尾氣通過管道送至次氯酸鈉工序與配制好的稀堿溶液(NaOH質量分數約15%)進行反應(由冷凍鹽水工序送來的冷凍CaCl2溶液移出反應熱)，生產次氯酸鈉產品。產品有效氯為10%～13%，殘余堿質量分數0.3%～1.2%(需要一定的殘留堿量，確保后續存儲的穩定性和使用的安全性)。

1.2 生產中存在的問題

該生產過程為人工監控。由操作人員監控反應過程，用pH試紙判斷反應終點。在反應過程中，氯氣通入過量，會使次氯酸鈉分解放出氯氣，如監控不及時，會導致嚴重的氯氣外泄事故。反應原理如下。

正常反應時得到次氯酸鈉和氯化鈉：

如果在反應完成后，繼續通入氯氣，會發生如下反應：

2 自動控制改造

針對以上情況，廈鷺電化成立了次氯酸鈉生產工藝研究小組，對原有的生產裝置進行改造，在查詢、比較、計算的基礎上，確定了新工藝的基本流程和關鍵控制點，通過試驗進一步完善新工藝的不足之處。新裝置投產后，次氯酸鈉裝置安全、穩定運行，大大減少了操作人員的勞動強度，并節約了大量的燒堿費用。

2.1 技術原理

物質的導電能力可以用電導率進行表示，同物質的電導率與濃度和其溫度有密切關系，因此，可以利用該物質在相同溫度下的電導率的變化測量其濃度。本改造利用燒堿溶液電導率(圖1為燒堿溶液不同溫度下的電導率曲線)的變化判斷反應終點。

圖1 燒堿溶液不同溫度下的電導率曲線

在通入氯氣的初始階段，因為燒堿溶液濃度(質量分數15%)較高，其電導率也相對較大；隨著氯氣的通入，次氯酸鈉生成，燒堿溶液濃度慢慢降低，在燒堿質量分數小于10%后，電導率隨燒堿濃度的降低而明顯降低。

根據所要控制的殘余堿量和實際生產中的工藝參數，測算出電導率的預警及控制值A。當在線的電導率儀測定值大于A值時，氯氣通入和燒堿通入由各自的在線設定值控制，以穩定、安全的速度生產次氯酸鈉；當在線的電導率檢測儀檢測到溶液的電導率等于或小于A值時，向通氯調節閥和燒堿調節閥發出信號，切斷氯氣的通入，增大燒堿溶液的量，確保反應安全。

2.2 改造措施

(1)充分利用公司現有的次氯酸鈉生產工藝，利用現有主要的生產工藝設備：次氯酸鈉反應器和換熱循環系統。

(2)在生產系統增設電導率儀，取代人工檢測pH值來判斷次氯酸鈉反應過程的剩余堿量，通過增加通氯調節閥和燒堿調節閥實現自動化控制，減少人工操作的誤差和出錯概率，確保產品品質穩定和生產過程的安全。

(3)在反應器周圍增設在線氯氣檢測器，檢測到氯氣微量泄漏(國家標準，≤1 mg/m3)時，該氯氣檢測器發出信號，切斷氯氣通入閥，全開燒堿通入閥，確保生產安全、環境安全及人員安全。

新工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后的次氯酸鈉生產工藝流程示意圖

3 改造效果及經濟效益分析

生產裝置改為自動控制后，次氯酸鈉溶液的質量得到了提高，且節約了燒堿用量，其殘余堿量波動范圍由0.3%～1.2%穩定在0.3%～0.35%；另外，由于生產過程實現了自動控制，減少了8個操作人員的開支。福建廈鷺次氯酸鈉年產量約為5萬t，改造完成后，生產1 t次氯酸鈉減少了約0.8%的燒堿消耗，燒堿價格按3 000元/t，僅節約燒堿費用就達120萬元/a；每人工資按4 000元/月計算，又可節約38.4萬元。項目投入資金8萬元，節約費用近160萬元。

4 下一步需要解決的問題

裝置自動控制改造后，盡管系統運行穩定，生產的安全性得到了本質提升，經濟效益顯著，但因在線電導率儀在高溫環境下運行，為確保使用效果，需要儀表人員每周維護和校準，加大了儀表人員的工作量。下一步擬增加換熱器，使其不直接檢測高溫的次氯酸鈉溶液，通過取樣管線將系統中的次氯酸鈉溶液送至換熱器降溫后再檢測，以減少電導率儀的校準和維護頻率，同時延長電導率儀的使用壽命。