提高氯酸盐分解槽分解量的方法探讨

马海滨

（天伟化工有限公司，新疆石河子832000）

提高氯酸盐分解槽分解量的方法探讨

马海滨

（天伟化工有限公司，新疆石河子832000）

分析了氯酸盐在氯碱生产中的影响，通过改进工艺控制措施、提高设备使用效率和氯酸盐分解装置分解总量，降低了盐水、碱中氯酸盐含量，提高了固碱产品品质。

氯酸盐分解槽；工艺改进；分解量

氯酸盐是氯碱生产中电解槽内出现副反应产生的，虽然电解槽加酸能缓解副反应的产生，但在膜使用后期，膜效率下降，阴极侧的OH-迁移量增加，阳极侧加入的高纯酸受进口酸度的限制，不能有效中和阴极侧的OH-迁移量，因此，导致碱液中氯酸盐含量升高。氯酸盐的氧化性体现在强酸性条件下，在盐水系统中氯酸盐的影响较小，在250℃以上逐渐分解，产生游离态氧基对碱蒸发设备造成腐蚀。

拥有蒸发片碱工艺的氯碱企业一般在工艺系统中都设有氯酸盐分解装置来降低盐水系统中的氯酸盐含量，从而减少氯酸盐对片碱蒸发设备的腐蚀。在实际生产过程中，有企业将电解槽阳极室加酸控制作为调节手段[1]，阳极加酸在离子膜初始阶段可有效减少阳极副反应的产生，但在膜后期，因电解槽阳极入口酸度工艺控制指标≤0.15 N的限制，阳极加酸量已不能有效的消除返迁移的OH-。也有企业对氯酸盐分解装置进行改造，使淡盐水在氯酸盐分解槽内停留时间超过2 h。根据氯酸盐的分解条件，1 h即可完全分解，一般氯酸盐分解槽内因有挡板的存在，可使淡盐水在分解槽内停留时间超过1 h甚至更长。

1 氯酸盐分解工艺

氯酸盐分解槽的淡盐水流量因工艺设置的不同而不同，其分解条件基本一致，根据淡盐水中氯酸盐含量提供过量的酸性环境（＜0.6 N），提供85～95℃的盐水。总体工艺大体分为2种，其一是分解完氯酸盐的淡盐水直接返回一次盐水，气相进入废气系统回收处理；其二是将分解完氯酸盐的淡盐水重新泵入淡盐水脱氯塔前，利用其酸度调节淡盐水脱氯塔进口盐水pH值，气相进入氯气总管达到节能降耗的目的。第二个工艺受盐水总量的限制，不能将大量的淡盐水送入氯酸盐分解槽分解。

2 提高氯酸盐分解总量的方法

氯酸盐分解槽受淡盐水温度、pH值、流量等影响，其分解效率不同。而影响氯酸盐分解量的不仅仅是分解效率，还有淡盐水流量等因素。天伟化工有限公司（以下简称天伟化工）对氯酸盐分解槽分解效率进行跟踪比对，找出实时影响氯酸盐分解槽分解效率因素，经过分析应对改善，提高了氯酸盐分解槽分解效率，见图1。

图1 氯酸盐分解装置进出口浓度及氯酸盐分解效率

从图1看出，氯酸盐分解槽的分解效率基本保持在70%～75%，因此，需从影响其效率的盐水酸度、温度等方面着手，改善氯酸盐运行条件来提高氯酸盐分解槽分解效率。

2.1 合理调节氯酸盐分解装置流量及酸度

氯酸盐分解装置分解流量一般控制为返回淡盐水总量的5%，随着系统电解运行时间增加，电解槽阳极副反应程度增加，盐水中氯酸盐含量也相对提高，这时需提高氯酸盐分解装置盐水流量来降低系统中氯酸盐含量。由于分解完氯酸盐的淡盐水进入脱氯系统前调节淡盐水pH值在1.0～2.0，因此，需要合理调节氯酸盐流量、酸度来提高氯酸盐分解效果。

氯酸盐分解槽内部有减速挡板，使淡盐水停留在分解槽中足够时间使其充分分解。因此，淡盐水流量要按工艺规定执行，氯酸盐分解反应方程式为∶

NaClO3+6HCl→NaCl+3Cl2+3H2O

氯酸盐分解装置的条件是酸过量的情况下，酸度过低分解槽中易发生副反应产生爆炸性气体，因此，在日常酸度控制中应始终保持酸过量来杜绝副反应的产生。

随着淡盐水中氯酸盐含量的增加，需提高氯酸盐分解装置的分解量，但是氯酸盐分解槽中的酸度的控制量与分解槽进液量、淡盐水中氯酸盐含量都有关系，都是呈同比增长趋势。但是在实际运行中发现，氯酸盐分解装置酸度低时不足以调节脱氯系统pH值，导致脱氯系统紊乱，脱氯效果欠佳。淡盐水流量与酸度关系见图2。

图2 进氯酸盐分解槽淡盐水流量与酸度关系

从图2中看出，在之前的氯酸盐流量控制中，由于受淡盐水脱氯系统脱氯前pH值的限制，氯酸盐分解槽流量无法提高，将氯酸盐分解槽淡盐水酸度逐渐降低至0.45 N时氯酸盐分解槽淡盐水流量逐渐提高，相对来提高氯酸盐分解量。按目前140 m3/h的淡盐水总量计算，氯酸盐满负荷运行应为7 m3/h。淡盐水流量提高后，氯酸盐分解槽出口氯酸盐总量有所提高，分解效率有所下降；但是从分解总量来看，还是降低了系统中的氯酸盐量，氯酸盐分解槽分解效率见图3。

图3 氯酸盐分解槽分解效率下降情况

提高氯酸盐系统进口流量降低氯酸盐酸度后，氯酸盐分解槽出口氯酸盐含量微涨，氯酸盐分解效率稍微下降。根据图3数据，氯酸盐出口含量上涨了大约1 g/L，因此，通过计算可以看出氯酸盐总分解量。

2.2 提高淡盐水流量后氯酸盐分解总量计算

选取2016年8月1日以后的数据，取平均值。

出口淡盐水总管NaClO3含量9.45 kg/m3；氯酸盐分解槽出口NaClO3酸度为0.54 mol/L时，含量为2.48 kg/m3；酸度为0.50 mol/L时，含量为2.82 kg/m3。

由实际生产数据查得氯酸盐分解槽进口流量为4.0 m3/h，氯酸盐分解系统分解量∶（1）酸度为0.54 mol/L时（9.45-2.48）×4.0=27.88（kg/h）；（2）将氯酸盐分解槽出口、进口流量调节为6.0 m3/h，酸度调整为0.450 mol/L时，（9.13-2.82）×6.0=37.9（kg/h）。

计算得出，氯酸盐总分解量在流量提高后，尽管氯酸盐分解槽出口盐水中氯酸盐含量微涨0.5 g/L左右，但是氯酸盐分解总量增加10 kg/h，可有效降低盐水系统中氯酸盐含量。

3 提高氯酸盐分解总量后分解氯气产生效益

天伟化工氯酸盐分解后氯气进入氯气总管。现计算每小时氯酸盐分解槽氯气产量∶

NaClO3+6HCl=NaCl+Cl2+3H2O

经计算，氯酸盐进口淡盐水流量为6 m3/h时，氯酸盐分解装置淡盐水进出口氯酸盐含量差值6.31 g/L的条件下，每天氯酸盐分解槽产生氯气176.68×3.21=0.567（t/d），按510元/t计算，氯气成本为289.17元/d，氯酸盐分解槽产生氯气可产生效益289.17×333=9.6（万元/a）。

4 总结

氯酸盐分解装置为淡盐水处理中附属处理装置，其处理量小，在离子膜后期电流密度高时，产生副反应多，盐水中氯酸盐总量急剧增加，对同样处于寿命后期的烧碱蒸发装置有致命的腐蚀作用。在实际生产中，部分厂家增加氯酸盐分解装置内部挡板来增加盐水在装置中停留时间，但是氯酸盐分解时间在条件足够的时候1 h即可满足，因此，提高淡盐水流量为提高氯酸盐分解量的主要办法。目前因淡盐水脱氯前pH值限制，氯酸盐分解槽进口流量控制较低，提高氯酸盐分解量的方向应该放在如何提高分解装置分解总量，而不是分解效率上。

［1］田 君．如何有效控制烧碱中氯酸盐含量．中国氯碱，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