一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法及使用该方法的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法及使用该方法的系统，分解方法为：在电解后的含氯酸盐的盐水中加入液体甲醛混合均匀后进行反应。使用该方法的系统包括顺序连通的电解槽、阳极液循环泵、盐水流量计、管道混合器和氯酸盐分解槽，以及与这些部件连通的盐酸储槽和甲醛储槽，氯酸盐分解槽的气相空间与氯气总管连通且其筒体上安装有液位计，液相空间与脱氯塔连通且连接管上安装有分解液泵和液位控制阀，液相流向为直接用分解液泵送往脱氯塔或由氯酸盐分解槽溢流至淡盐水储槽，然后用泵送往脱氯塔，液位计和液位控制阀分别与DCS连接构成闭环控制系统。本发明专利技术的分解系统结构简单，分解方法具有能耗小、成本低且无潜在安全风险的优点。

A method for the decomposition of chlorate in ionic membrane caustic soda and the system using this method

The invention relates to a decomposition method of chlorate in an ionic membrane caustic soda and a system using the method. The decomposition method is as follows: after adding the liquid formaldehyde into the salt containing chlorate after the electrolysis, the mixture is mixed evenly, and then the reaction is carried out. The system using the method including the order connected electrolytic cell and anode liquid circulating pump, water meter, pipeline mixer and chlorate decomposition tank, and connected to these parts of the acid storage tank and formaldehyde tank, chlorate decomposition tank and chlorine gas phase space communicated with the cylinder body and is installed on the liquid level meter. With dechlorinator connected and connecting tube is provided with a decomposition liquid pump and liquid level control valve of liquid phase space, liquid phase flow directly to the decomposition of liquid pump dechlorinator or by chlorate decomposition tank overflow into the salt water tank, and then use the pump to dechlorinator, liquid level meter and level control valve respectively. DCS connected to form a closed loop control system. The decomposition system of the invention has simple structure, and the decomposition method has the advantages of small energy consumption, low cost and no potential security risk.

【技术实现步骤摘要】
一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法及使用该方法的系统
本专利技术属于烧碱生产领域，该套系统用于海节公司LSZ项目，是项目中的一个组成部分，LSZ即甲醛，具体涉及一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法及使用该方法的系统。
技术介绍
离子膜法烧碱的生产工艺是我国氯碱生产的主流工艺，在长周期的氯碱生产的活动中，由于离子膜法电解使用的盐水采用闭路循环，氯酸盐会在盐水系统中逐渐积累，并达到相当高的浓度，给公司的生产活动带来严重的不良影响。如图1所示，离子膜法生产烧碱的生产活动中氯酸盐产生的机制如下：离子膜法生产烧碱的电解主反应为：2NaCl+2H2O→2NaOH+C12+H2随着反应的进行，还会发生副反应，氯酸盐是电解的主要副反应产物，其生成过程主要分为次氯酸盐的生成和次氯酸盐进一步反应生成氯酸盐两步。氯酸盐主要是在阳极室产生的，当精盐水进入电解槽阳极室并通直流电电解时，阳极上产生的氯气遇水后发生如下两种反应：①氯气在水中的歧化反应，即：C12+H2O＝HCl+HC1O6HC1O+NaCl＝NaClO3+3C12+3H2O②氯气氧化水的反应C12+H2O＝2HCl+1/2O2以上两种反应的几率高低主要取决于盐水的PH值。PH值小于4.8时，只存在氧化水的反应，而不发生歧化反应；pH值大于4.8时，氧化反应和歧化反应同时存在；pH值在5～7时，氧化趋势大于歧化趋势，以氧化反应为主。可见，提倡采用酸性盐水正是减少氯酸盐产生的重要措施之一；由于OH-的迁移、渗透和扩散作用以及盐水带入过量碱聚集在阳极室，与生成的HClO发生如下反应：NaOH+HClO＝NaClO+H2O当生成的次氯酸钠积累增多，在酸性条件下很快变成氯酸钠：NaClO+2HClO＝NaClO3+2HCl在一定温度(75℃)条件下，次氯酸钠也会发生如下反应：3NaClO＝NaClO3+2NaCl生成氯酸钠，同时，ClO-聚集到一定量后，由于ClO-比Cl-的放电电位低，在阳极上ClO-发生放电，放电反应如下：：12C1O-+6H2O-12e-＝4HClO3+8HCl+3O2生成的HClO3，进一步与阴极扩散来的NaOH作用，生成氯酸钠：HClO3+NaOH＝NaClO3+H2O氯酸盐含量过高的危害如下：1)当盐水中氯酸盐含量偏高时，一部分ClO3-会透过离子膜扩散到阴极室，造成碱中氯酸盐偏高，腐蚀碱蒸发装置设备与管道；2)盐水中氯酸盐含量偏高会使盐水中的氯化钠含量减少，电流效率下降。据估算，氯化钠的质量浓度每降低10g/l，电流效率就会下降1％；3)氯酸盐在螯合树脂塔再生时会产生次氯酸，从而腐蚀损伤螯合树脂，造成树脂活性吸附能力下降甚至中毒失效，给离子膜运行带来严重的安全隐患；4)氯酸盐在阳极侧累积，容易腐蚀单元槽阳极大垫片及出口小垫片，进而腐蚀单元槽密封面，造成电解槽泄漏；5)在盐水溶解过程中，氯化钠浓度容易受氯酸盐浓度的协同影响，当氯酸盐浓度较高(超过30g/L)时，易造成阳极液浓度偏低，水迁移量变大，离子膜起水泡。因此，氯酸盐浓度是离子膜烧碱生产活动中的重要盐水指标，其含量一般需要控制在5g/L以内。目前，行业中的常用的控制氯酸盐含量的方法有以下几种：(1)及时更换合格的离子膜离子膜电解槽在运行过程中，由于浓度梯度和电位梯度的累积作用，离子会发生迁移，因此电解槽阳极会不可避免的出现少量的OH-，但在离子膜运行后期，由于老化变质、机械损伤和杂质的附着与溶解等多种原因，离子膜上的针孔和砂眼会变多。这些针孔和砂眼的存在会造成渗碱，质量分数大于0.02％及以上时，就要及时更换新膜；(2)采用酸性盐水工艺进槽盐水的pH值过高，会造成电极副反应和氯的溶解量增多，氯中氧含量增大，阳极电流效率下降，C1O-和C1O3-等杂质增多。将入槽盐水的pH值调节到3.5～4.5，可中和从阴极渗透的OH-，有效削减OH-的数量，减少OH-和Cl-的接触概率，从而可以有效减少氯酸盐的生成。根据资料介绍可知：当阳极的pH值低于4.3时，氯酸盐的生成量很少，而且大致正比于OH-的浓度，其中氯酸盐大部分是按电化学方向生成的，即：6C1O-+3H2O→2C1O3-+3/2O2+4C1-+6H++6e-当阳极液的pH值大于4.3时，氯酸盐的生成随OH-浓度的增加而急剧增多，其原因是：电化学反应生成的氯酸盐按OH-的浓度成比例增加，而化学反应生成的氯酸盐按OH-的浓度成6次方根增加，其中生成氯酸盐的化学反应是：2HC1O+4C1O-→2C1O3-+4C1-+2H+；(3)适当提高阴极液的浓度离子膜长期导电运行后，由于溶胀和收缩会造成其物理性松弛，引起微相分离，进而导致转变了离子膜的最佳操作条件。根据离子膜的设计，阴极液的浓度范围要保证获得最佳电流效率。在实际生产中，在一定范围内适当提高阴极液浓度时，离子膜的羧酸层水含量会相应减少，进而OH-由阴极室进入阳极室的量就会减少，产生的氯酸盐就少；上述三种方法只能解决一时的问题，但随着运行时间的推移，氯酸盐仍旧会出现快速上涨的趋势，进而影响到正常生产活动的进行；(4)根据离子膜法烧碱的生产特点，采用排放法脱氯后的淡盐水在送入化盐桶前部分排放，借此可减少系统中氯酸钠的累积。该方法无需添加任何化学品，不使用蒸汽，虽然可达到节约物耗能耗的目的，但排放的盐水会污染环境，而且损失一部分盐水，会造成生产成本的相应增加，不符合节能减排、绿色氯碱的理念；(5)根据氯酸钠的化学性质，采用化学去除法氯酸盐在常温及碱的条件下比较稳定，去除盐水中的氯酸盐必须满足两个条件：较高的温度(85℃以上)和较强的酸性(酸度在2.3mol/l左右)，其具体反应式如下：ClO3-+6HCl＝Cl-+3Cl2+3H2OClO3-+2HCl＝Cl-+1/2Cl2+H2O+ClO2但该方法的存在以下缺点：a.对温度和酸度控制要求较高，对氯酸盐分解设备装置损害大；b.从反应条件可以看出，要想使氯酸盐分解完全，必须加入氯酸盐摩尔数的六倍量，盐酸才能保持反应(1)的有效进行，因此在脱氯工序要消耗大量的烧碱，不利于成本控制和节能降耗；c.上述化学去除法的反应(2)在氯酸盐分解的同时，不可避免会产生二氧化氯，二氧化氯极不稳定，受热或遇光易分解成氧和氯，引起爆炸，从而对化工系统的正常生产造成极大威胁；d.二氧化氯作为副产品夹杂在氯气中，会造成后续用氯单位的一系列问题，比如用于氯化反应时，会造成氧化现象发生，产品变色甚至燃烧。在某些氯化反应中，二氧化氯会使产物形成氧化层，阻止氯化反应的继续进行，因此产生的二氧化氯不但对工艺有危害，而且有潜在的安全风险。因此，研究一种能耗小、成本低、操作简便且无潜在安全风险的离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法能耗高、生产成本高、操作繁琐且会存在潜在的安全风险的问题，提供一种能耗小、成本低、操作简便且无潜在安全风险的离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法及使用该方法的系统，该套系统即目前的LSZ系统。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法，在电解后的含氯酸盐的盐水中加入液体甲醛混合均匀后进行反应。作为优选的技术方案：如上所述的一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法，加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法，其特征是：在电解后的含氯酸盐的盐水中加入液体甲醛混合均匀后进行反应。

【技术特征摘要】
1.一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法，其特征是：在电解后的含氯酸盐的盐水中加入液体甲醛混合均匀后进行反应。2.根据权利要求1所述的一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法，其特征在于，加入液体甲醛前采用质量浓度为31％或18％的盐酸调节盐水的pH为-0.5～3。3.根据权利要求2所述的一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法，其特征在于，反应开始时，盐水中氯酸盐的摩尔量高于液体甲醛的摩尔量。4.根据权利要求1所述的一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法，其特征在于，所述反应的温度≥90℃，反应的时间≥1.5h，反应的压力为常压。5.根据权利要求4所述的一种离子膜烧碱中氯酸盐的分解方法，其特征在于，反应后盐水中氯酸盐的浓度不低于0g/L。6.使用如权利要求1～5任一项所述的分解方法的氯酸盐分解系统，其特征是：包括电解槽、阳极液循环泵、盐水流量计、管道混合器、氯酸盐分解槽、盐酸流量计、甲醛流量计、盐酸储槽、甲醛储槽、氯气总管、脱氯塔、分解液泵、液位计、液位控制阀、DCS和多个连接管；电解槽、阳极液循环泵、盐水流量计、管道混合器和氯酸盐分解槽顺序连通，盐水流量计的出口与管道混合器的入口连通，盐水流量计的入口与盐酸储槽的出液...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩明全，
申请(专利权)人：上海海节环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31