離子膜燒堿裝置中的電解單元的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種離子膜燒堿裝置中的電解單元，包括鹽水過濾工序、螯合樹脂塔工序、電解工序以及淡鹽水脫氯工序；其中，鹽水過濾工序，用于將一次鹽水進行過濾操作；螯合樹脂塔工序，用于將pH值為8.5-9.5之間的過濾鹽水通過螯合樹脂塔吸附鹽水中的雜質金屬陽離子，制取合格的精制鹽水后送至電解工序；電解工序，用于將合格的二次精制鹽水送到電解槽進行電解，陽極產生氯氣，陰極產生液堿和氫氣；淡鹽水脫氯工序，將電解產生的含氯淡鹽水進行脫氯操作，將脫氯后的脫氯鹽水送化鹽操作進行化鹽操作。本實用新型可應用于電解操作【技術領域】，應用本實用新型能夠實現(xiàn)制備工藝簡化、操作步驟便捷，能夠極大的優(yōu)化現(xiàn)有的制備工序。
【專利說明】離子膜燒堿裝置中的電解單元
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電解操作【技術領域】，尤其是一種離子膜燒堿裝置中的電解單元。
【背景技術】
[0002]20世紀80年代，我國離子膜燒堿裝置全部采用引進的技術；20世紀90年代，具有自主知識產權的國產化離子膜法電解槽已逐步推廣，但采用引進技術的裝置仍居多數(shù)。在我國與離子膜電解槽配套的部件也已基本實現(xiàn)了國產化，實現(xiàn)了離子膜法燒堿生產裝備的成套供貨。離子膜法燒堿的電解技術分為復極式和單極式兩種，從國內引進的各公司技術和國產化技術來看，無論是單極槽還是復極槽在技術上都是先進可靠的，各具優(yōu)勢。然而，隨著離子膜燒堿裝置的長期推廣及應用，越來越多的問題就暴露在生產過程中來，如:二次鹽水中的PH值控制不當帶來的危害，二次鹽水中的PH值過低，將對樹脂塔已吸附的鈣鎂離子洗脫，同時將螯合樹脂轉變成H +，喪失吸附能力，造成進電解槽鹽水質量嚴重不合格，對離子膜造成永久性損壞；鹽水PH值過高，鹽水中鈣鎂離子成懸浮態(tài)，堵塞螯合樹月旨，造成樹脂塔壓力上漲；再如，二次鹽水中的溫度值控制不當帶來的危害，鹽水溫度過高，螯合樹脂膨脹，達到膨脹極限，造成樹脂破碎；溫度過低，螯合樹脂的吸附能力下降，等等。目前大多數(shù)的離子膜燒堿裝置中的電解單元都存在的諸多缺陷，且現(xiàn)有的離子膜燒堿裝置中的電解單元工藝繁瑣、操作步驟復雜，工人操作的勞動強度大，因此，現(xiàn)有技術中的離子膜燒堿裝置中的電解單元需進一步的優(yōu)化。
實用新型內容
[0003]本實用新型解決的技術問題是提供一種離子膜燒堿裝置中的電解單元，制備工藝簡化、操作步驟便捷，能夠極大的優(yōu)化現(xiàn)有的制備工序，能夠提供高制備效率的裝置。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種離子膜燒堿裝置中的電解單元，其特征在于，包括鹽水過濾工序、螯合樹脂塔工序、電解工序以及淡鹽水脫氯工序；其中，
[0005]鹽水過濾工序，用于將一次鹽水進行過濾操作，將固體懸浮物含量降低到IPPm以下，將一次鹽水的PH值調節(jié)為8.5-9.5后送至螯合樹脂塔工序；
[0006]螯合樹脂塔工序，用于將pH值為8.5-9.5之間的過濾鹽水通過螯合樹脂塔吸附鹽水中的雜質金屬陽離子，制取合格的精制鹽水后送至電解工序；
[0007]電解工序，用于將合格的二次精制鹽水送到電解槽進行電解，陽極產生氯氣，陰極產生液堿和氫氣；
[0008]淡鹽水脫氯工序，將電解產生的含氯淡鹽水進行脫氯操作，將脫氯后的脫氯鹽水送化鹽操作進行化鹽操作。
[0009]上述離子膜燒堿裝置中的電解單元還可具有如下特點，所述鹽水過濾工序包括一次鹽水槽、碳素管鹽水過濾器、過濾鹽水槽；
[0010]其中，一次鹽水精制崗位來的一次鹽水至一次鹽水槽，經碳素管鹽水過濾器除去固體懸浮物，過濾后的鹽水達SS ( IPPm后送過濾鹽水槽；
[0011]其中，所述過濾鹽水溫度為60±2°C。
[0012]上述離子膜燒堿裝置中的電解單元還可具有如下特點，所述螯合樹脂塔工序包括螯合樹脂塔、二次精制鹽水槽；
[0013]其中，從過濾鹽水槽輸送的過濾鹽水進入螯合樹脂塔，通過樹脂的吸附使Ca2+、Mg2+含量< 20PPb，經樹脂交換的二次精鹽水進入二次精制鹽水槽，用二次精鹽水泵送入電解工序
[0014]其中，二次精制鹽水的pH值為8.5?9.5。
[0015]上述離子膜燒堿裝置中的電解單元還可具有如下特點，所述電解工序包括電解槽、淡鹽水循環(huán)槽、堿液循環(huán)槽；
[0016]其中，從螯合樹脂塔工序來的二次精鹽水進入陽極室達到要求后，溢流出的淡鹽水和濕氯氣進入電解槽陽極液集液管，濕氯氣送往氯處理工序，淡鹽水經總管自流到淡鹽水循環(huán)槽，在淡鹽水循環(huán)槽中加20%高純鹽酸調節(jié)pH值至2-2.5以除去淡鹽水中的游離氯，分離釋放出的氯氣由氯氣總管回收；淡鹽水循環(huán)槽中的一部分淡鹽水送至脫氯塔進行脫氯，另一部分淡鹽水與二次精鹽水一起進入電解槽進行循環(huán)；陰極側出來的堿液和氫氣兩相進入陰極集液管，氫氣由氫總管去氫處理工序，堿液經總管自流到堿液循環(huán)槽，經堿液循環(huán)泵一部分32%的成品堿送液堿蒸發(fā)工序，另一部分加入純水后經堿換熱器用蒸汽或冷卻水保持電解槽溫度在85-90°C后再次進入電解槽循環(huán)；
[0017]其中，所述陽極室的PH值為2-2.5。
[0018]上述離子膜燒堿裝置中的電解單元還可具有如下特點，所述淡鹽水脫氯工序包括脫氯塔、蒸汽噴射器；
[0019]其中，電解工序來的淡鹽水進入脫氯塔中，經蒸汽噴射器抽真空脫氯，再加入NaOH和Na2SO3除去游離氯后，送至鹽水一次精制操作工序中；真空脫出的氯氣，回收到氯氣總管；
[0020]其中，脫氯塔真空度為_60—70kPa
[0021]本實用新型上述技術方案具有如下有益特點:
[0022]本實用新型包括:鹽水過濾工序，用于將一次鹽水進行過濾操作，將固體懸浮物含量降低到IPPm以下，將一次鹽水的PH值調節(jié)為8.5-9.5后送至螯合樹脂塔工序；螯合樹脂塔工序，用于將PH值為8.5-9.5之間的過濾鹽水通過螯合樹脂塔吸附鹽水中的雜質金屬陽離子，制取合格的精制鹽水后送至電解工序；電解工序，用于將合格的二次精制鹽水送到電解槽進行電解，陽極產生氯氣，陰極產生液堿和氫氣；淡鹽水脫氯工序，將電解產生的含氯淡鹽水進行脫氯操作，將脫氯后的脫氯鹽水送化鹽操作進行化鹽操作；本實用新型通過上述技術方案能夠提供一種制備工藝簡化、操作步驟便捷，能夠極大的優(yōu)化現(xiàn)有的制備工序。
[0023]本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]附圖用來提供對本實用新型技術方案的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本申請的實施例一起用于解釋本實用新型的技術方案，并不構成對本實用新型技術方案的限制。
[0025]圖1為本實用新型實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
[0027]本實用新型提供了一種離子膜燒堿裝置中的電解單元，其特征在于，包括鹽水過濾工序、螯合樹脂塔工序、電解工序以及淡鹽水脫氯工序；其中，鹽水過濾工序，用于將一次鹽水進行過濾操作，將固體懸浮物含量降低到IPPm以下，將一次鹽水的PH值調節(jié)為
8.5-9.5后送至螯合樹脂塔工序；螯合樹脂塔工序，用于將pH值為8.5-9.5之間的過濾鹽水通過螯合樹脂塔吸附鹽水中的雜質金屬陽離子，制取合格的精制鹽水后送至電解工序；電解工序，用于將合格的二次精制鹽水送到電解槽進行電解，陽極產生氯氣，陰極產生液堿和氫氣；淡鹽水脫氯工序，將電解產生的含氯淡鹽水進行脫氯操作，將脫氯后的脫氯鹽水送化鹽操作進行化鹽操作。
[0028]優(yōu)選地，本實用新型具體操作中，如圖1所示，所述鹽水過濾工序包括一次鹽水槽1、碳素管鹽水過濾器2、過濾鹽水槽3 ;其中，一次鹽水精制崗位來的一次鹽水至一次鹽水槽，經碳素管鹽水過濾器除去固體懸浮物，過濾后的鹽水達SS ( IPPm后送過濾鹽水槽；其中，所述過濾鹽水溫度為60 ± 2°C。
[0029]優(yōu)選地，本實用新型具體操作中，所述螯合樹脂塔工序包括螯合樹脂塔4、二次精制鹽水槽5 ;其中，從過濾鹽水槽輸送的過濾鹽水進入螯合樹脂塔，通過樹脂的吸附使Ca2+、Mg2+含量< 20PPb，經樹脂交換的二次精鹽水進入二次精制鹽水槽，用二次精鹽水泵送入電解工序；其中，二次精制鹽水的pH值為8.5?9.5。
[0030]優(yōu)選地，本實用新型具體操作中，所述電解工序包括電解槽、淡鹽水循環(huán)槽9、堿液循環(huán)槽8 ;其中，從螯合樹脂塔工序來的二次精鹽水進入陽極室6達到要求后，溢流出的淡鹽水和濕氯氣進入電解槽陽極液集液管，濕氯氣送往氯處理工序，淡鹽水經總管自流到淡鹽水循環(huán)槽，在淡鹽水循環(huán)槽中加20%高純鹽酸調節(jié)pH值至2-2.5以除去淡鹽水中的游離氯，分離釋放出的氯氣由氯氣總管回收；淡鹽水循環(huán)槽中的一部分淡鹽水送至脫氯塔進行脫氯，另一部分淡鹽水與二次精鹽水一起進入電解槽進行循環(huán)；陰極7側出來的堿液和氫氣兩相進入陰極集液管，氫氣由氫總管去氫處理工序，堿液經總管自流到堿液循環(huán)槽，經堿液循環(huán)泵一部分32%的成品堿送液堿蒸發(fā)工序，另一部分加入純水后經堿換熱器用蒸汽或冷卻水保持電解槽溫度在85-90°C后再次進入電解槽循環(huán)，其中，所述陽極室的PH值為2-2.5。
[0031]優(yōu)選地，本實用新型具體操作中，所述淡鹽水脫氯工序包括脫氯塔10、蒸汽噴射器(圖中未示出);其中，電解工序來的淡鹽水進入脫氯塔中，經蒸汽噴射器抽真空脫氯，再加入NaOH和Na2SO3除去游離氯后，送至鹽水一次精制操作工序中；真空脫出的氯氣，回收到氯氣總管；其中，脫氯塔10真空度為_60—70kPa。
[0032]本實用新型根據(jù)實際生產需要，提供如下一種具體的實施例:
[0033]鹽水過濾工序
[0034]一次鹽水精制崗位來的一次鹽水至一次鹽水槽，經碳素管鹽水過濾器除去固體懸浮物，過濾后的鹽水達SS ( IPPm后送過濾鹽水槽。優(yōu)選地，為了使過濾效果好，過濾前先把纖維素加入預涂槽與鹽水攪拌均勻后用預涂泵把預涂液送到進行循環(huán)預涂。預涂結束后，再將鹽水至下而上通過碳素過濾器進行過濾，過濾的同時再用主體給料泵把主體給料槽已配好的本體液，作為助體加入進料鹽水中，以提高鹽水過濾效果并延長過濾器的操作周期。過濾合格的鹽水調節(jié)pH=9±0.5后進入過濾鹽水槽。
[0035]螯合樹脂塔工序
[0036]從過濾鹽水槽來的過濾鹽水進入螯合樹脂塔，通過樹脂的吸附使Ca2+Mg2+含量達到< 20PPb，經樹脂交換的二次精鹽水進入二次精制鹽水槽，用二次精鹽水送入電解工序。
[0037]電解工序
[0038]從螯合樹脂吸附工序來的二次精鹽水分別進入陽極室，淡鹽水經總管自流到淡鹽水循環(huán)槽，在淡鹽水循環(huán)槽中加20%高純鹽酸調節(jié)pH值至2?2.5以除去淡鹽水中的游離氯，分離釋放出的氯氣由氯氣總管回收。一部分淡鹽水用淡鹽水泵送至脫氯塔進行脫氯，而淡鹽水循環(huán)槽中的部分淡鹽水則與二次精鹽水一起進入電解槽進行循環(huán)。陰極側出來的堿液和氫氣兩相進入陰極集液管，并在此分離，氫氣由氫總管去氫處理工序，堿液經總管自流到堿液循環(huán)槽，經堿液循環(huán)泵一部分32%的成品堿送液堿蒸發(fā)工段，另一部分加入一定量的純水后經堿換熱器用蒸汽或冷卻水保持電解槽溫度在85?90°C后再次進入電解槽循環(huán)。
[0039]淡鹽水脫氯工序
[0040]電解工序來的淡鹽水進入脫氯塔中，經蒸汽噴射器抽真空脫氯，再加入NaOH和Na2SO3使其不含游離氯，送鹽水一次精制工段；其中，真空脫出的氯氣，回收到氯氣總管。
[0041]需要注意的是，本實用新型提供的上述技術方案中，二次鹽水pH值控制在8.5—
9.5 ;過濾鹽水進入過濾鹽水槽前加酸，調節(jié)鹽水pH值8.5—9.5，因為螯合樹脂塔在堿性溶液中對鈣鎂離子才具有吸附能力，同時在此PH值范圍內，鈣鎂離子呈離子態(tài)。
[0042]如果，鹽水PH值過低，將對樹脂塔已吸附的鈣鎂離子洗脫，同時將螯合樹脂轉變成H +，喪失吸附能力，造成進電解槽鹽水質量嚴重不合格，對離子膜造成永久性損壞；鹽水PH值過高，鹽水中鈣鎂離子成懸浮態(tài)，堵塞螯合樹脂，造成樹脂塔壓力上漲。
[0043]需要注意的是，本實用新型提供的上述技術方案中，過濾鹽水溫度控制在60±2°C ;過濾鹽水溫度60±2°C主要原因是既保持螯合樹脂較強的吸附能力，又防止螯合樹脂膨脹破碎。
[0044]如果，鹽水溫度過高，螯合樹脂膨脹，達到膨脹極限，造成樹脂破碎；溫度過低，螯合樹脂的吸附能力下降。
[0045]需要注意的是，本實用新型提供的上述技術方案中，陽極液PH值為2 — 2.5 ;控制陽極液PH值的原因是陽極液加酸可以將反滲過來的氫氧根除去，不僅可以提高陽極電解效率，而且可以降低氯氣中的氧含量和陽極液中的氯酸鹽含量；但是陽極液PH值必須高于一定值，以防止膜電阻上升造成槽電壓急劇上升。
[0046]其中，陽極液pH值對電流效率的影響如下:陰極液中的氫氧根通過離子膜向陽極反滲，不僅直接降低陰極電流效率，而且反滲到陽極的氫氧根還好與溶解到鹽水的氯發(fā)生一系列的副反應，這些副反應導致陽極上析氧的消耗，使電流效率下降。采取向陽極添加鹽酸的方法，可以將反滲過來的氫氧根與鹽酸反應除去，從而提高陽極效率。
[0047]其中，PH值對槽電壓的影響如下:由于離子膜中全氟羧酸在有一COO - Na +存在的條件下，具有優(yōu)良的性能。如果-COO-Na +變?yōu)?COO-H +型，它就不能作為離子膜工作了，因此必須使陽極液的PH值高于一定值，否則膜內部就要因發(fā)生水泡而受到破壞，使電阻上升，槽電壓急劇上升，因此電解槽加酸要均勻，嚴格控制陽極液的PH值在2 — 2.5之間。
[0048]需要注意的是，本實用新型提供的上述技術方案中，脫氯塔真空度控制在-60-70kPa ;控制脫氯塔真空度的依據(jù)是在真空脫氯中，真空度的高低一方面影響了淡鹽水的沸騰的溫度，另一方面決定脫氯塔內淡鹽水溶液表面氯氣的分壓，根據(jù)亨利定律，
[0049]PICL2=K*NCL2
[0050]式中PCL2氣相中的氯氣的分壓；
[0051]K----------實驗測定的常數(shù)；
[0052]NCL--------溶液中的溶質的摩爾數(shù)；
[0053]從式中分析只有降低氣相中的氯氣的分壓，才能不停的降低液體中溶解的氯氣的含量，從而達到降低淡鹽水中的游離氯的含量。
[0054]如果，脫氯塔真空度太低，淡鹽水中溶解的氯氣含量增加，增加化學脫氯的負荷；脫氯塔真空度太高，蒸汽噴射泵負荷增大，而且將導致脫出的氯氣下液不暢，造成真空度波動，同時，脫氯塔承壓有限，可能造成脫氯塔局部損壞。
[0055]本領域的技術人員應該明白，雖然本實用新型所揭露的實施方式如上，但所述的內容僅為便于理解本實用新型而采用的實施方式，并非用以限定本實用新型。任何本實用新型所屬領域內的技術人員，在不脫離本實用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式及細節(jié)上進行任何的修改與變化，但本實用新型的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種離子膜燒堿裝置中的電解單元，其特征在于，包括一次鹽水槽、碳素管鹽水過濾器、過濾鹽水槽、螯合樹脂塔、二次精制鹽水槽、電解槽、淡鹽水循環(huán)槽、堿液循環(huán)槽、脫氯塔以及蒸汽噴射器； 所述一次鹽水槽、所述碳素管鹽水過濾器以及所述過濾鹽水槽依次連接；所述螯合樹脂塔一端與所述二次精制鹽水槽連接，所述螯合樹脂塔一端另一端與所述過濾鹽水槽連接；所述電解槽包括陰極室和陽極室，所述陽極室與所述二次精制鹽水槽連接；所述陰極室與所述堿液循環(huán)槽之間相互連通，所述陽極室與所述淡鹽水循環(huán)槽之間相互連通；所述脫氯塔一端與所述淡鹽水循環(huán)槽連接，所述脫氯塔另一端與所述蒸汽噴射器連接。
【文檔編號】C25B1/34GK204097575SQ201320740985
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權日:2013年11月20日
【發(fā)明者】張書培, 朱洪波, 冉琳, 梁國強, 時興亞, 尹學文, 陶建彬, 張永旺, 蔣百賀 申請人:新疆宜化化工有限公司