降低隔膜碱电耗的措施

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1、1降低隔膜碱电耗的措施降低隔膜碱电耗的措施郑英兰 雷有德 （南宁化工股份有限公司 530031） 摘摘 要要 详细介绍了通过提高盐水质量、降低碱损失及改进隔膜吸附质量等降低槽电压的技术改造措施，减少了隔膜电耗，进而降低了烧碱成本。 关键词关键词 电耗 碱损失 盐水质量 隔膜吸附质量 槽电压Measures on reducing electric consumpiont of diaphragm caustic sodaZHENG Ying-lan，Lei You-de（Chlor-alkali Plant of Nanning Chemical Co.,Ltd.,Nanning 530031

2、,China） Abstract:Some technological innovation measures for reducing cell voltage were introduced in detail, such as raising the quality of brine and diaphragm deposit, reducing alkali loss, and etc. By these measure, the electric consumption of diaphragm caustic soda was reduced, and the cost of ca

3、ustic soda was reduced also. Key words:electic consumption; alkali loss; brine quality; diaphragm deposit quality; cell voltage 南宁化工股份有限公司几年来通过大搞技术改造，烧碱产能从 1997 年的 7 万 t/a 提高 到 16 万 t/a，其中隔膜碱 10 万 t，离子膜碱 6 万 t。相应的聚氯乙烯、盐酸、液氯、三氯 异晴尿酸等氯产品产量也在逐年提高。产量的增加，并不能保证在市场竞争中取得优势。 必须提供优质的产品和合适的价格。在隔膜碱成本中，电耗占了 60%。

4、为了降低电耗，除 了加强工艺、设备等管理外，还要提高盐水质量、降低碱损失、改进隔膜制作质量，降低 槽电压。1 1 提高盐水质量提高盐水质量南宁化工股份有限公司氯碱厂的盐水中对电耗影响最大的是 Ca2+、Mg2+和 SS。盐水中 Ca2+、Mg2+进入电解槽后，与阴极产物电解液发生反应，生成氢氧化钙和氢氧化镁沉淀， 堵塞隔膜孔隙，降低隔膜的渗透性。造成电解液浓度上升，电流效率下降，槽电压上升。 而盐水中大量 SS 带入电槽后，也会造成同样的结果。 1 11 1 降低盐水的降低盐水的 CaCa2+2+Mg+Mg2+2+Mg2+的去除是通过 Mg2+与 OH-反应生成氢氧化镁絮状沉淀，在 PH 为

5、1010.5 时，该反 应是迅速完成的；而 Ca2+的去除与 Mg2+的去除不一样，除了要有一定的温度和过碱量外， 还需要有一定的反应时间（约 0.5h） 。这样状絮的氢氧化镁沉淀包着颗粒状的 CaCO3 沉淀 一起共沉达到去除 Ca2+Mg2+的目的。1999 年以前，南宁化工股份有限公司氯碱厂的盐水中 Ca2+Mg2+的质量浓度是 56 mg/L。主要原因是原有的立式反应箱体积小，反应时间只有 4min。为了降低 Ca2+Mg2+含量，增设了一个立式锥形底的反应槽，化盐桶出来的粗盐水进 入反应槽的中心管（中心管插入槽 2/3 深）然后从反应槽顶部溢流出来经流槽进入道尔式 澄清桶。这样改进后

6、，Ca2+和 CO2-3具有充分的反应时间（约 0.5h）生成 CaCO3 沉淀。 Ca2+Mg2+质量浓度也由原来的 56 mg/L 降低到 02mg/L。为了使反应槽能正常运行，要定2期排泥。 1 12 2 降低盐水中的降低盐水中的 SSSS为了除去 SS，增加了 PE 过滤器。盐水进入 PE 过滤器筒体后，在一定压力下从滤管外 表面渗过滤管上的微孔，经集液管盒流出。大于过滤精度要求的固体颗粒被截留在滤管外 表面形成滤饼。随着运行时间增加，滤饼增厚、流量降低，压差增大，当进出口压差到 0.2MPa 时，进行反吹再生。PE 过滤器投运后，SS 的质量浓度由原来的 710mg/L 降低到 02

7、mg/L。 1 13 3 严格控制工艺指标严格控制工艺指标 要保证盐水质量，还要严格保证过碱量(OH-和 CO2-3)均在 0.20.6mg/L，盐水温度在 5258，粗盐水浓度在 312317g/L，盐水流量要稳定，并定期排泥和控制排泥量。2 2 降低碱损失降低碱损失碱损失大,吨碱电耗就大。每降低 1%的碱损失，吨碱电耗就降低 25kW.h。造成碱损失大 的原因很多，包括回收盐水含碱大，蒸发器液面过高造成循环水带碱，蒸发器加热室漏， 设备管道跑、冒、滴、漏，精盐水过碱量大等。而南宁化工股份有限公司氯碱厂造成碱损 失大的原因主要是包装泵漏、包装工艺存在缺陷、母液槽溢碱以及回收盐水含碱大造成的，

8、 因此进行如下改进。 2 21 1 将包装泵改成密封性能好的杭州碱泵将包装泵改成密封性能好的杭州碱泵原有的 IS 型包装泵不耐碱，且密封是填料密封，漏碱相当严重。而杭州碱泵具有机械 密封性能好、寿命长、售后服务好等特点，因此将包装泵更换成杭州碱泵。使用后，因泵 密封漏而造成的碱损失减少了。 2 22 2 改进碱包装工艺改进碱包装工艺原有的碱包装是在阀门后接胶管，包装胶管长 68m 才能满足汽车、火车包装，每次包 装后每根胶管里有约 15kg 左右的碱不能回收。不仅造成碱损失，还腐蚀了地面。因此将包 装口全改为陆用流体装载臂。装载臂投入运行后，不再需要包装胶管，即方便操作又降低 碱损失，并且提高

9、了工作效率及安全性。 2 23 3 改进采盐工艺改进采盐工艺 2 23 31 1 原有的采盐工艺原有的采盐工艺 原有的采盐工艺流程见图 1。盐浆盐浆母液泵盐泵电解液贮槽AB组旋液 分离器回效 蒸发器盐水工序回收盐 水池盐浆高位 槽清液离心机母液槽浆 回收盐水3图 1 原采盐工艺流程图进入离心机的盐浆温度在 110120，质量浓度 320g/L 左右。因盐浆温度高，造成盐 浆在下料进离心机的过程中形成闪蒸而堵塞管道，进入离心机后也造成过滤网堵塞，致使 碱液不能均匀地透过过滤网，部份碱液滞留在过滤网的盐层侧，经用冷凝水冲洗盐层后变 成回收盐水，所以回收盐水含碱高。透过过滤网的碱液则为母液，而母液温

10、度也高（80） ， 致使母液泵产生气蚀而抽不上母液，从而使母液溢出。另外，由于下料管道堵塞，下料流 量变小，使得只需开 23 台离心机的要开到 45 台才能将盐浆处理完。 2 23 32 2 改进后的采盐工艺改进后的采盐工艺改造后的采盐工艺如图 2 所示。清液溢流6#电解 液贮槽母液泵 旋液分 离器盐浆高位槽母液泵清液盐 清盐浆液电解液 贮槽浆母液盐浆盐浆泵盐浆母液清液回收盐水泵盐水工序母液槽回收盐水池蒸发器AB组旋液分 离器盐浆洗涤 槽盐浆旋 液分离 器离心 机盐浆图 2 改造后的采盐工艺流程图盐浆洗涤槽通过加入温度较低（60左右）的 6#电解液贮槽的电解液洗涤盐浆。通 过将盐浆温度控制在

11、8590来调节电解液的加入量，此时浓度也有所降低。这样盐浆在 进入离心机过程中不会因温度和浓度高而堵塞管道和离心机过滤网。回收盐水中碱的质量 浓度由原来 2.8g/L 左右降低到 1.5g/L 左右，母液温度也随盐浆温度的降低而降低，消除 了母液泵的气蚀，母液槽不会因为泵抽不上而跑碱了。离心机开机台数也由原来的 45 台 减到 23 台。3 3 改进隔膜吸附工艺降低槽电压改进隔膜吸附工艺降低槽电压影响槽电压的因素很多，外在因素有盐水质量、盐水预热温度、电流波动、以及氯氢 压力等。内在因素有隔膜吸附质量，电槽操作及电槽管理质量等。而在外在因素保证的情 况下，隔膜吸附质量决定了隔膜电压降的幅度。降

12、低槽电压的关键是降低隔膜电压。而隔 膜电压降与隔膜厚度、孔隙率、渗透率等有关，因此选择最佳的吸附方法很重要。 3 31 1 石棉绒质量及用量石棉绒质量及用量 隔膜吸附质量与石棉绒质量有很大关系。如石棉绒的长短、耐酸碱度、杂质含量以及 石棉的开棉情况等。我厂原来的石棉绒配方为津巴布韦：软 1-65=20kg：25 kg，其中软 1- 65 棉含杂质多，不耐酸碱 ，吸附出来的电槽电解液浓度高，槽电压高，电流效率低、隔 膜寿命短。改用杭州津岩配方绒（该绒已按长短绒搭配好） ，用量按 1.41.5kg/m2。 3 32 2 阴极箱的冲洗阴极箱的冲洗4阴极箱的冲洗要求无堵塞，无锈蚀，网眼畅通，见金属光泽

13、。对无法冲洗干净的阴极 箱需进行酸洗。酸洗时将阴极箱放入含有 0.8%乌洛托品的 10%12%的盐酸槽内浸泡 12h， 然后吊出冲洗干净，再放入碱槽中浸泡。吸附前吊出，用水冲净后可吸附。 3 33 3 浆液盐碱浓度浆液盐碱浓度 浆液盐碱浓度决定了石棉绒的苛化质量及成膜后的孔隙率。因此根据季节变化严格制 定了浆液盐碱浓度。冬天 NaCI：180190g/L，NaOH：125130 g/L；夏天 NaCI：180190g/L，NaOH：135140 g/L。当浆液盐碱浓度降低时要及时用电解液或浓碱补 充，补充后的浆液温度有所升高，待温度降至常温后才能吸附阴极箱。 3 34 4 石棉绒苛化石棉绒苛化

14、由于杭州津岩配方绒中津巴布韦绒和国产硬特绒占多数，这两种绒均比较难苛化。因此 对首次使用的石棉绒苛化时间要求为 96h 以上，正常吸附的苛化时间为 48h 以上。并且每 次吸附的新绒在投绒前要经真空搅拌 1030min，再排入吸附池与底浆混合，且配合压缩空 气搅拌 4060min。 3 35 5 低真空吸附低真空吸附 真空度为 0.04MPa 时开始吸附，通过控制放空阀来控制真空度的上升速度。液下真空 度达 0.094MPa。分两次吸附，第一次吸附时间为 79min，第二次吸附时间为 56min。吸 附中间吊起补充浆液。整个吸附过程采用动态吸附。 3 36 6 隔膜干抽及干燥隔膜干抽及干燥 吸

15、附成形的隔膜需进行 4h 的干抽，其间要排放水 23 次。然后再放入烘房进行干燥， 干燥温度控制在 90120，干燥时间在 2448h。 4 4 结速语结速语 通过对盐水工艺的技术改造及严格控制各项工艺指标，保证了盐水质量；经过对采盐 工艺等的改造，碱损失降低了 1.5%，仅这一项，隔膜碱电耗就降低了 38 kW.h /t；改进隔 膜吸附工艺后，槽电压由原来的平均电压 3.30V 左右降低到 3.203.25V 左右(电流密度为 1.6kA/ m2)；电耗减少了 3570 kW.h /t。合计电耗降低了 73108 kW.h /t。离心机的动 力电耗也节约了 37 万元。作者简介 郑英兰(1967-)，女，高级工程师，1989 年 7 月于广西大学化工系无机化工专业毕业，分配到南宁化工股份有限公司氯碱厂，从 1989 年 7 月至今一直从事氯碱生产技术管理工作。雷有德(1966-)，男，工程师，1989 年 7 月于广西大学化工系无机化工专业毕业，分配到南宁化工股份有限公司氯碱厂，从 1989 年 7 月至今曾从事氯碱生产技术管理工作和股份公司生产调度管理工作，现任南化集团有限公司总裁助理。