Технічні аспекти проектування, логіка матеріального балансу, інтеграція нижче за течією та вимоги безпеки для малих-власних хлор-лужних установок.
5 TPD NaOH установка потребує інтегрованого проектування процесу
5 TPD NaOH-еквівалентна мембранна хлор-лужна установка — це невелика-система хімічного виробництва, але її інженерний проект передбачає більше, ніж просто вибір електролізера, здатного виробляти 5 тонн каустичної соди на день. При мембранному електролізі одночасно утворюються три первинні потоки: гідроксид натрію, хлор і водень. Тому завод повинен проектуватися з урахуванням повного матеріального балансу цієї продукції. Для об’єкта внутрішнього -споживання NaOH можна подавати безпосередньо до процесу, що йде далі, а утворені хлор і водень можна перетворювати на соляну кислоту та гіпохлорит натрію відповідно до фактичних потреб підприємства.
Основна електрохімічна реакція:2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂ + H₂
Матеріальний баланс визначає місткість хлору та водню
Використовуючи теоретичне стехіометричне співвідношення, виробництво 5 тонн 100% еквіваленту NaOH на день відповідає приблизно 4,43 тонни хлору та 0,126 тонни водню на день. Фактичні показники виробництва будуть змінюватися залежно від ефективності струму, напруги клітини, умов експлуатації, продуктивності мембрани та втрат процесу. Це співвідношення має вирішальне значення при визначенні розмірів секцій синтезу HCl і гіпохлориту натрію, оскільки наступне обладнання має бути здатним безперервно споживати хлор, що утворюється електролізерами.
Перед вибором обладнання покупець повинен чітко визначити, чи відноситься заявлена потужність 5 TPD до 100% еквівалента NaOH, конкретної концентрації розчину NaOH або іншої виробничої бази.
Мембранний електроліз є основним виробничим підрозділом
Секція мембранного електролізу перетворює очищений розсіл на каустичну соду, хлор і водень. Типова система включає підготовку та очищення розсолу, циркуляцію очищеного розсолу, мембранні електролізери, випрямлячі постійного струму, обладнання для розділення газу-рідин, циркуляцію каустичної речовини та технологічне обладнання. Іонообмінна мембрана розділяє анодний і катодний відділи, дозволяючи вибраним іонам проходити через мембрану.
Важлива примітка щодо якості:Підтримка належної якості розсолу є особливо важливою, оскільки кальцій, магній та інші домішки можуть впливати на роботу мембрани та збільшувати вимоги до обслуговування. Отже, секцію очищення розсолу слід вважати невід’ємною частиною хлор-лужної установки, а не допоміжною комунальною системою.
Майже{0}}зберігання хлору змінює конфігурацію установки
Вимога щодо практично нульового зберігання хлору значно впливає на загальну схему процесу. Замість виробництва хлору для тривалого-зберігання та подальшого транспортування, хлор, що утворюється електролізером, має постійно спрямовуватися до точок споживання, що знаходяться нижче. У такій конфігурації завод може використовувати хлор для синтезу HCl і виробництва гіпохлориту натрію, зводячи до мінімуму масові запаси хлору.
Практична інженерна конструкція все ще може потребувати обмеженого об’єму-затримки процесу, обладнання для контролю тиску та потужності для екстреної обробки, але система не залежить від-великого сховища хлору. Цей підхід вимагає тісної координації між потужністю електролізера та миттєвою потребою в хлорі наступних блоків.
Синтез HCl використовує як хлор, так і водень
Синтез соляної кислоти забезпечує важливий шлях споживання побічних-продуктів мембранного електролізу. Водень і хлор, що утворюються в електролізері, можуть об’єднуватися відповідно до реакціїCl₂ + H₂ → 2HCl, з подальшою абсорбцією у воді для отримання соляної кислоти необхідної концентрації.
З точки зору інтегрованої установки, це розташування є привабливим, оскільки і хлор, і водень можна використовувати замість того, щоб розглядати як окремі потоки відходів. Проте перед вибором обладнання для синтезу, абсорбції, охолодження та циркуляції HCl необхідно визначити потужність виробництва HCl, цільову концентрацію кислоти, робочі умови та швидкість споживання на нижньому етапі.
Гіпохлорит натрію забезпечує другий шлях споживання хлору
Виробництво гіпохлориту натрію пропонує інший спосіб споживання хлору безпосередньо на виробництві. Хлор реагує з розведеним гідроксидом натрію з утворенням гіпохлориту натрію, хлориду натрію та води. Оскільки хлор-лужний процес уже виробляє NaOH, частина потоку каустичної речовини може бути розподілена до секції NaOCl відповідно до необхідної специфікації продукту.
Конструкція цього пристрою залежить від необхідної потужності NaOCl, наявної-концентрації хлору, концентрації NaOH, температури реакції, вимог до охолодження та часу зберігання продукту. Ці параметри слід вказувати окремо, а не припускати, що місткість NaOCl автоматично визначається цифрою 5 TPD NaOH.
Інтегрований матеріальний баланс з’єднує весь завод
Відповідна конфігурація процесу може бути організована навколо безперервного потоку матеріалу: очищений розсіл надходить у мембранні електролізери, NaOH направляється на власне споживання або подальшу концентрацію, водень спрямовується на синтез HCl, а хлор розподіляється між синтезом HCl і виробництвом гіпохлориту натрію.
Розподіл хлору має ґрунтуватися на фактичному попиті на HCl та NaOCl, а не просто на максимальному виході будь-якого продукту. Система управління процесом також повинна координувати електролізер і наступні блоки, щоб коливання попиту на HCl або NaOCl не призводили до неконтрольованого накопичення хлору.
Безпека хлору повинна бути включена в базовий проект
Концепція майже-нульового-зберігання хлору не означає, що обладнання для захисту від хлору можна скасувати. Газоподібний хлор все ще буде існувати в технологічних трубопроводах, сепараторах і наступному обладнанні під час нормальної роботи. Таким чином, установці слід передбачити виявлення хлору, контрольовану маршрутизацію газу, регулювання тиску, аварійне відключення, вентиляцію та екстрене поглинання хлору або очищення.
Аварійна система повинна бути розроблена відповідно до достовірних сценаріїв роботи та зупинки, включно з відключенням обладнання, що знаходиться нижче, і втратою нормального споживання хлору. Мета полягає в тому, щоб запобігти перерві в одному наступному блоку, що може створити небезпечні умови в секції електролізу.
Специфікації закупівель повинні визначати повний завод
Перш ніж підготувати технічну пропозицію, покупець повинен надати необхідну концентрацію NaOH, виробничу потужність і концентрацію HCl, потужність гіпохлориту натрію та наявну-концентрацію хлору, робочі години, річний робочий графік, якість солі, якість води, електропостачання, умови на місці та структуру споживання нижче за течією.
Ці параметри впливають на розміри електролізерів, системи очищення розсолу, випрямляча постійного струму, обладнання для розділення газу, блоку синтезу HCl, реактора NaOCl, системи охолодження, резервуарів для продукту та систем безпеки.
