试论离子膜烧碱
工艺
钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程
中能耗问题
摘要:随着我国经济的不断发展,化工产业也取得了长足的进步。离子膜法是一种新兴的制碱方法,在我国的多个地区都进行了规模化生产,但同时也造成了一种供大于求的局面。大规模的生产造成研发水平滞后,产品耗能水平较高,交换膜使用寿命短的问题开始显现。本文通过对离子膜法烧碱工艺进行介绍,对能耗原因与改善对策进行分析,以降低能耗,提高生产效益,实现产业节能。
关键词:离子膜烧碱工艺能耗效益
1、引言
随着我国化工产业的不断规模化发展,极大地推动了我国经济的进步与社会的发展,做出了积极的贡献。但在化工业不断发展的同时,带来的能耗过大、环境污染以及供大于求的问题开始不断显现。近年来,国家通过不断下达相关政策,积极进行产业结构调整,试图通过技术手段与管理手段对相关产业进行升级。我国能源丰富,但人均却在世界上倒数,要按照可持续发展战略规划要求,就必须要节约资源,降低能源损耗,提高生产效率,在有限的资源中不断提高生产效益。离子膜烧碱工艺中,由于一直从事简单生产,技术革新速度过慢,存在严重的能源损耗问题。通过工艺技术的
不断创新,可以有效降低生产能耗,为生产企业节约成本,提高收效。
2、离子膜法烧碱工艺概述
离子膜法主要是通过利用阳离子交换膜把单元电解槽
进行分隔为阳极室与阴极室,从而使电解产品分开。离子膜电解法是一种新兴技术,通过对阴阳离子选择性透过,可以把带一种电荷的离子进行通过,对异性的离子进行阻挡,从而达到脱盐、净化与合成的目的。目前离子膜法已经应用于氯碱的生产与海水的淡化等领域。在氯碱工业中,利用阳离子交换膜电解槽电解食盐或氯化钾水溶液对生产氯气、氢气与烧碱等。[1]
离子膜法烧碱工艺流程并不复杂,首先是盐水溶液经过精制后,进入阳极室,钠离子在电场作用下通过交换膜向阴极室移动,钠离子与电解水形成的氢氧离子合成为氢氧化钠,在阴极生成氢气。氢化钠在电解完成后,淡盐水将会经脱除深解氯,固体盐重饱和后返回到阳极室,形成盐水回路。
3、离子膜法烧碱工艺能耗存在的问题
3.1电解液电耗能
电解液中很多因素都会影响到耗能问题。另外材料的杂质较多与设备损耗等同时也是能耗居高不下的一大原因。[2]在电解液过程中,电解质在不断地进行电解会增加了大量的杂质,在生产中钙离子、铝离子、钡离子等都会对电解槽的
电流效率,镁离子、亚铁离子、铝离子都会导致电压升高。生产企业一般使用碘离子形成碘酸钡,而避免形成硫酸钡造成沉淀问题,同时也阻止了螯合树脂的吸附。溶液随精盐水进入到电解槽,渗透到离子膜的内部,影响到了电解槽的电流效率,从而导致能耗过大的剖一。虽然很多生产企业所采用的电液质量与电解过滤能力有所不同,所含杂质也不相同,但离子膜法对电解液的要求基本相同。[3]
3.2蒸发段的能耗
在实际的生产过程中,电解中相关的金属离子会形成沉淀,通过沉降进行分离,再通过砂滤器进行杂质过滤,一次盐水经过过滤除去固体悬浮物。亚硫酸钠加入盐水中,除去了游离氯,过滤器交替使用。在电解过程中通过蒸发过滤掉杂质,需要大量的加热与相对冷却装置,传统的冷却装置包括冷却塔、水池、水泵等制冷效果并不佳,能耗大,而且产量低。[4]
除了以上主要流程存在能耗过大的问题外,还在企业和生产管理与其他技术应用中存在着相关问题。离子膜法烧碱的蒸发阶段装置存在着腐蚀与漏的问题,造成了效果很低,另外在节能管理过程中,一些责任落实不到位,这些导致了工艺流程改善不及时,没有应用到先进的技术与仪器设备。通过对以上能耗过大的工艺流程进行分析,要想在未来的生产中不断提高生产效率,降低生产成本,就必须要把这些高
能耗问题一一解决,才能切实提高现代生产企业的现代化水平。
4、离子膜烧碱工艺能耗解决措施
首先对于电解液中杂质过多的问题,采用膜过滤法来对盐水中的硫酸离子进行去除技术极大地提高了现代整体技术的水平,从而为高电流密度电解槽的应用奠定基础。在盐水中如果存在过多的氮离子,将会可能生成氯化氮这种有爆炸隐患的物质,从而带来不安全因素。[5]所以要做好除铵技术的应用。通过向盐水中增加次氯化钠的办法,在除氨反应器中进行反应,生成的单氯胺被压缩空气带走。盐水中铵的质量分数将会低于1*10-6。通过一次盐水精制系统的优化升级,引起脱氯系统。取消次氯酸钠配制槽、输送泵、阀门与计量装置等,增加一次盐水的PH检测计,对硫酸离子与一次盐水的相关设备与管道、自动监测系统进行改进,取消次氯酸钠配制指标与温度、压力等控制指标。通过改进,可以有效降低硫酸盐泥的外排量,从而减少了环境污染,每年可以有效节约亚硫酸钠300吨左右。每年节约用电五万度,从而达到节能效果。[6]
其次要通过合理的技术达到除碘。目前在市场上应用的除碘技术有很多。如吸附碘离子的氧化物、采用隔膜法烧碱带出部分碘、通过离子交换树脂吸附法除碘等。目前最为先进的除碘技术可以说是通过把离子膜烧碱装置与隔膜法烧
碱装置进行联合,通过隔膜法烧碱带出碘是最好的办法,可以对电解液进行优化,从而降低成本。
对于冷却技术,除了使用传统的装置技术外,还可以通过目前较为先进的水膜蒸发传热技术,把空气冷却、水冷与热传导进行有机结合,成为一体,利用管外水膜的蒸发,对管外的传热进行强化。蒸发式的水冷器走工艺管道,而水与空气走管外,不易堵塞,从而确保系统能够稳定运行。[7] 除此之外,还可以通过对生产余热进行充分利用的方法提高能源利用率,通过余热可以进行蒸汽制备与高温热水;一些工艺流程中的电器并未进行无功补偿,变频技术应用水平低,只有低压电机与高压电机采用这项技术,生产流程中的照明灯未全部采用节能灯等也可以进行节能改造。[8]通过采用节能管理手段与工艺流程上的降低能耗方法,可以有效提高设备的运行稳定性,减少维护成本人,但同时它的自动化水平低,操作相对复杂,在设备的使用上,操作者要更加注重技术培养,提前做好各项安全防护,既降低了能耗,又确保了安全,可谓是效果上佳。
5、结语
离子膜烧碱工艺是我国化工制碱行业中一项应用广泛的技术,需要对能耗严重问题进行改进,以应用目前的节能减排需求,提高能源利用效率。通过离子膜烧碱工艺中的电解质杂质处理与冷却系统改进这两项主要的工艺流程进行
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