旭化成電解槽在離子膜法制鉀堿中的應(yīng)用

劉 莉

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海格爾木 816000）

旭化成電解槽在離子膜法制鉀堿中的應(yīng)用

劉 莉

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海格爾木 816000）

鉀堿是廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)的化工產(chǎn)品。制鉀堿的工藝對(duì)鉀堿的產(chǎn)量有極大影響，其中，離子膜電解法是常用的一種。該方法同時(shí)可生產(chǎn)氯氣、氫氣，有效增加企業(yè)的收益。旭化成電解槽是離子膜法制鉀堿的重要裝置，現(xiàn)主要對(duì)該裝置的應(yīng)用進(jìn)行分析。

離子膜法；制鉀堿；旭化成電解槽；應(yīng)用

鉀堿、氯產(chǎn)品是化學(xué)領(lǐng)域中使用比較廣泛的化工原料。該類(lèi)產(chǎn)品已經(jīng)深入到生活的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)人們的生活產(chǎn)生極大影響。我國(guó)是人口大國(guó)，工業(yè)生產(chǎn)中的氯產(chǎn)品、鉀堿需求量很大。而制堿技術(shù)直接影響鉀堿的產(chǎn)量，進(jìn)而影響工業(yè)化生產(chǎn)。因此，制堿技術(shù)對(duì)化工行業(yè)來(lái)說(shuō)十分重要。在制鉀堿中，離子膜電解法是先進(jìn)的、常用的技術(shù)。離子膜法制鉀堿可以同時(shí)產(chǎn)生鉀堿、氯氣和氫氣。而這些產(chǎn)品在各個(gè)行業(yè)中都有使用。氯氣、氫氣這些副產(chǎn)品可以為公司帶來(lái)收益，并降低成本。因此，目前化工行業(yè)中，普遍使用離子膜法進(jìn)行制鉀堿。在制鉀堿的裝置中，常見(jiàn)的裝置有伍德電解槽裝置、旭化成電解槽裝置等。其中旭化成電解槽屬于日本產(chǎn)品，由旭化成公司提供。旭化成電解槽屬于離子膜法制堿中的裝置，現(xiàn)主要分析該裝置的應(yīng)用。

1 旭化成電解槽和離子膜法的簡(jiǎn)述

1.1 離子膜法制鉀堿簡(jiǎn)述

離子膜法制鉀堿中，需要使用特制的離子膜，在電解中發(fā)揮離子置換的作用。離子膜法制鉀堿方法主要是在陰極、陽(yáng)極之間放置陽(yáng)離子，使進(jìn)入的需要電解的鹽水發(fā)生電解反應(yīng)。電解鹽水主要為氯化鉀鹽水。在電解反應(yīng)中，氯化鉀鹽水可電解產(chǎn)生鉀離子、氯離子。氯離子屬于陰離子，在陽(yáng)極中鋰氯離子可以接受正電，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氯氣。陰極主要有氫氣和OH-離子，氫氣本身屬于穩(wěn)定的化學(xué)產(chǎn)品，不會(huì)發(fā)生反應(yīng)。而OH-離子屬于陰離子，其能夠和陽(yáng)離子結(jié)合。在電解中產(chǎn)生的鉀離子屬于陽(yáng)離子，因此，將鉀離子溶液引入到陰極中，能夠使其OH-離子結(jié)合產(chǎn)生氫氧化鉀。氫氧化鉀即是所需的鉀堿成品。這一過(guò)程產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)有氫氣、氯氣、鉀堿。離子膜法制堿能夠合理處理氯離子使其生產(chǎn)氯氣，用于化工行業(yè)。從而減少制堿對(duì)環(huán)境的污染。

1.2 旭化成電解槽簡(jiǎn)述

旭化成電解槽是由日本旭化成公司生產(chǎn)的制堿裝置。該裝置的槽型屬于復(fù)極槽，在電解過(guò)程中主要使用強(qiáng)制循環(huán)的方式，現(xiàn)改為自然循環(huán)方式。自然循環(huán)的電解槽能夠減少能耗，且操作壓力小，壓差小，能夠延長(zhǎng)電解槽的生命使用周期。旭化成電解槽的單元槽上部設(shè)置有氣液分離室，其主要作用是把槽外的氣體、電解液引入，同時(shí)將槽內(nèi)產(chǎn)生的氯氣排出。該方法可以有效分離產(chǎn)生的氣體和液體，且不會(huì)造成壓力損失，耗能較少[1]。除此以外，該方法可以避免在電解過(guò)程中離子膜干區(qū)的出現(xiàn)，從而延長(zhǎng)電解槽的使用生命周期。氣液分離中的振動(dòng)將會(huì)影響到電解槽的功能，使其壽命縮短，而氣液分離室的使用可以避免振動(dòng)的產(chǎn)生。在電解時(shí)，只要向陽(yáng)極室注入足量的飽和鹽水，設(shè)置適宜的溫度，即可進(jìn)行自然循環(huán)電解。但在電解的過(guò)程中，陰極液有時(shí)需要強(qiáng)制循環(huán)，這對(duì)于整體的離子膜電解槽幾乎無(wú)影響，可以忽略不計(jì)。

2 旭化成電解槽的應(yīng)用

在旭化成電解槽進(jìn)行離子膜法制鉀堿時(shí)，需要使用足量的鹽水。以上我們論述過(guò)旭化成電解槽的循環(huán)方式。自旭化成裝置改用自然循環(huán)的方式后，有效減少人工操作工作量[2]。操作中我們主要觀察電解情況，注入足量的鹽水，并進(jìn)行副產(chǎn)品的收集。氯氣是造成環(huán)境污染、產(chǎn)生酸雨的物質(zhì)[3]。因此，在收集氯氣后我們還要對(duì)殘留氯氣進(jìn)行脫氯，減少?gòu)U水中氯氣的含量，從而達(dá)到安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境的目的。一般情況下，我們使用的原料即電解鹽水主要為氯化鉀溶液。在使用旭化成電解槽生產(chǎn)鉀堿的過(guò)程中，鹽水稀釋、樹(shù)脂塔的控制是關(guān)鍵。這兩個(gè)環(huán)節(jié)的操作影響到電解槽的使用壽命、脫氯等。因此，在旭化成電解槽生產(chǎn)鉀堿中，應(yīng)該重視對(duì)這兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行操作。以下主要對(duì)這兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行深入分析。

2.1 樹(shù)脂塔的控制操作

樹(shù)脂塔控制的操作方法是將需要電解的一次鹽水注入樹(shù)脂塔，清除陽(yáng)離子。在這一過(guò)程中，一般會(huì)使用離子膜交換塔進(jìn)行離子交換。在二次鹽水的電解操作中，對(duì)鹽水的質(zhì)量要求較高。如果鹽水摻雜較多的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)一般為固體物質(zhì)，且顆粒較大，容易堵塞離子膜。因此，質(zhì)量差的鹽水將會(huì)造成離子膜損壞，從而縮短離子膜的生命周期。另外，質(zhì)量差的鹽水在使用后，也會(huì)對(duì)鉀堿的產(chǎn)量產(chǎn)生影響。而能夠起到控制鹽水質(zhì)量的操作環(huán)節(jié)及設(shè)備，主要是樹(shù)脂塔。因此，離子膜法制鉀堿中，必須控制好樹(shù)脂塔。首先，要使用純水對(duì)樹(shù)脂塔進(jìn)行清洗，操作時(shí)向塔頂灌入，促使余下的鹽水排出。也就是說(shuō)，在樹(shù)脂塔使用后要用純水把鹽水替換出來(lái)。其次，再進(jìn)行反洗，從樹(shù)脂塔的底部引入純水。樹(shù)脂塔在使用中會(huì)出現(xiàn)小樹(shù)脂顆粒，影響到鹽水質(zhì)量。而從塔底引入純水，可以清除小樹(shù)脂顆粒。再次，操作目的主要是進(jìn)行酸再生。將鹽水稀釋到適宜電解的范圍內(nèi)，并灌入樹(shù)脂塔，使其發(fā)生氫離子置換反應(yīng)。這一過(guò)程可以達(dá)到酸再生的目的。在反應(yīng)結(jié)束后，使用純水把產(chǎn)生的鹽酸替換下來(lái)。最后的操作目的是產(chǎn)生氫氧化鉀。將稀釋的鉀堿溶液灌入塔內(nèi)，使鉀離子和氫離子發(fā)生置換反應(yīng)，并使用純水替換下廢水。

2.2 鹽水的稀釋控制

鹽水稀釋是離子膜法制鉀堿中的必經(jīng)環(huán)節(jié)，也是十分重要的環(huán)節(jié)。陽(yáng)極液在反應(yīng)產(chǎn)生氯氣后，要對(duì)氯氣進(jìn)行收集。但液體中仍然會(huì)殘留部分氫氣。這部分的液體如果直接排出，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染[4]。因此，對(duì)這部分溶液的處理需要使用鹽水進(jìn)行反應(yīng)，將氯氣置換出來(lái)。一般不能使用濃鹽水，要使用淡鹽水。這就要對(duì)濃鹽水進(jìn)行稀釋達(dá)到可以置換的范圍內(nèi)。淡鹽水一般是由二次精制鹽水產(chǎn)生的，但還不能直接使用，還要進(jìn)行稀釋。稀釋中一般使用去離子水，對(duì)淡鹽水進(jìn)行稀釋。一般會(huì)在電解結(jié)束后方開(kāi)始操作。而去離子水的用量則根據(jù)鹽水流量來(lái)計(jì)算。

3 結(jié)束語(yǔ)

旭化成電解槽作為制鉀堿的重要裝置，其制堿的效率是肯定的。在旭化成電解槽制鉀堿的過(guò)程中，樹(shù)脂塔的控制和鹽水稀釋是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。樹(shù)脂塔的操作直接影響到鉀堿的產(chǎn)量、質(zhì)量。因此，操作時(shí)要注意樹(shù)脂塔的控制。樹(shù)脂塔如果操作流程不正確、操作細(xì)節(jié)不達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，容易對(duì)離子膜的生命使用周期產(chǎn)生影響。因此，在樹(shù)脂塔的操作中，要注意控制各個(gè)操作的環(huán)節(jié)。鹽水稀釋對(duì)脫氯的效果影響較大，如果稀釋不到位，那么氯氣的置換效果也差。因此，鹽水稀釋中要注意稀釋后的淡鹽水質(zhì)量，在灌入塔中也要注意需要量，從而保證脫氯的效果。

[1] 旭化成電解槽回流淡鹽水的組態(tài)[J].氯堿工業(yè)，2015，（06）：47.

[2] 魏洪鑫，巴青山.旭化成電解槽在離子膜法制鉀堿中的應(yīng)用[J].化工管理，2015，（30）：178.

[3] 問(wèn)永超.C-DCDS開(kāi)關(guān)在旭化成離子膜電解槽上的應(yīng)用[J].氯堿工業(yè)，2013，（05）：21-22，25.

[4] 張娜，王磊.旭化成離子膜燒堿裝置鹽水精制酸堿配比數(shù)據(jù)改進(jìn)[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2014，（05）：51-53.

Analysis on the Effective use of Ionic Membrane Caustic Potash Asahi Electrolytic Cell Formation

Liu Li

Potash is widely used in a variety of industries of chemical products.Have a great influence on the production process，including potash potash，ion-exchange membrane electrolysis method is a commonly used.The method can also produce chlorine gas and hydrogen gas，which can effectively increase the income of the enterprise.Asahi electrolyzer is an important device of ionic membrane caustic potash，is mainly on the application of the device are analyzed.

ion membrane；preparation of potash；asahi electrolyzer；application

TQ114

A

1003–6490（2016）10–0053–02

2016–10–14

劉莉（1985—），女，青海貴德人，助理工程師，主要研究方向?yàn)殁泬A、金屬鎂、氯堿行業(yè)。