一种氯碱生产中电解槽阳极室副反应生成的氯酸盐的分解装置、方法及所涉及的加酸工艺制造方法及图纸

本发明专利技术专利提供一种氯碱生产中电解槽阳极室副反应生成的氯酸盐的分解装置、方法及所涉及的加酸工艺，该方法创造性地改进电解系统用酸工艺，利用高过酸量提高氯酸盐氧化电极电位和提高反应温度，将氯酸盐的分解速度和分解效率大幅度提升，一次性地将淡盐水中氯酸盐完全分解为Cl

The invention relates to a chlorate decomposition device, a method and an acid adding process involved in the side reaction of the anode chamber of an electrolytic cell in the production of chlor alkali

【技术实现步骤摘要】
一种氯碱生产中电解槽阳极室副反应生成的氯酸盐的分解装置、方法及所涉及的加酸工艺
本专利技术属于氯碱工业盐水电解生产技术(含NaOH、KOH生产)领域，具体涉及一种离子膜烧碱电解过程中，将阳极室中副反应产生的氯酸盐消除，转化为可重复使用的氯化钠及氯气的生产工艺技术。
技术介绍
离子膜法电解食盐水生产烧碱是现有氯碱工业最主要的生产工艺，电解过程中阳极室中都会有副产物氯酸盐的生成，氯酸盐在盐水中的持续累积不仅会影响NaCl的溶解度，而且产品NaOH中氯酸盐的含量也会增高，质量下降。在直流电的作用下，其基本化学反应：2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑；阳极室电化学反应：2Cl--2e→Cl2；阴极室电化学反应：2H++2e→H2；阳极室主要化学副反应：阴极室反迁移过来的OH-，在阳极室发生了以下副反应；Cl2(水溶液)+H2O→HClO+H++Cl-NaOH+HClO→NaClO+H2O2HClO+NaClO→NaClO3+2HCl从以上中间化学品来看，在电解槽阳极室生成的物质中NaClO3是最终、稳定的化学品，所以氯酸盐被还原成可循环利用的NaCl和Cl2也比较困难。现有氯碱工业技术中，氯酸盐的分解(消除)有以下两种方法：⒈现氯碱工业分解氯酸盐的主流方法根据电解槽阳极室所产存在于淡盐水中氯酸盐的量，专门设置一套氯酸盐分解装置，往氯酸盐分解槽中持续排入部分出电解槽的～87℃淡盐水,按比例加入适量盐酸，外加热或往氯酸盐反应槽中直接通入蒸汽加热至90℃～95℃，反应时间2.5h左右溢流而出至收集槽中，去脱氯回收再利用。出氯酸盐反应槽反应完成液中控制工艺指标NaClO33～5g/L、HCl≤20g/L，反应生成的氯气加适量空气稀释后(防止生成的ClO2分解爆炸)作废气排至下游工序处理。氯酸盐分解量与电解阳极室生成量平衡为准。上述氯酸盐分解方法存在以下不足：①分解氯酸盐装置工艺配置繁杂，蒸汽直接通入反应溶液中，污染了淡盐水；②分解时间长需2.5h以上，分解率低50％～65％，电槽离子膜运行到后期电流效率低时，盐水中氯酸盐只能超标运行，盐水、电解系统生产运行恶化；③分解后盐酸过量，脱氯后增加一定量的烧碱中和过酸量，与停止氯酸盐分解装置相比脱氯消耗烧碱量高的多；④低温开始分解时或盐酸量不足时产生的氯气中含ClO2，不能生产高纯度氯气送往下游工序，只能加空气稀释后(防止生成ClO2分解爆炸)做为废气处理，还要增加废氯气处理设施和运行费用；⑤此氯酸盐分解是部分分解，不完全的化学反应。⒉LSZ还原剂消除氯酸盐法以上述氯酸盐分解装置为基础，再增加卸货、贮存、计量泵等设施，由供应商提供配制好的强还原剂代替部分盐酸分解氯酸盐，供应商对还原剂成分保密但保证对盐水电解无害。还原剂与一定量的盐酸配比后加入出槽淡盐水中在氯酸盐分解槽中还原氯酸盐，还原过程为放热反应，正常情况下不再需要加热，完成液去脱氯，氯气不需稀释可回收至氯气总管利用。LSZ还原剂消除氯酸盐法存在以下不足：①氯酸盐分解装置又增加了贮存设备、计量泵药剂加入设备等，操作更为复杂，药品混合不匀时往往分解效果并不明显；②仍需要加入一定数量的盐酸提高氯酸盐的氧化性，盐酸的使用量可降低一半；③采购供货商药品费用高，大量使用外购药剂增加生产成本；④强还原剂药剂成分不明，有不明物质带入生产系统中去，生成的物质还需排出电解系统，电解生产存在一定的风险；⑤分解完成液中仍然残余氯酸盐及过量盐酸，也是不完全的化学反应。现有氯碱工业技术中，氯酸盐分解、淡盐水脱氯、电解入槽淡盐水用酸方式如下：①电解入槽淡盐水加酸方式在电解槽运行过程中特别是离子膜运行到后期，为了中和从阴极室反迁移(含渗透NaOH)过来的OH-离子，每台电解槽均需要加入一定量的盐酸来中和OH-离子，降低pH值减少阳极室新生态的活性氯与其发生副反应消耗氯气，电解副反应增多会增加淡盐水脱氯、盐水精制等方面增加消耗及设备腐蚀。加入方式：来自31％HCl高纯盐酸总管的31％HCl高纯盐酸，经控制阀与流量计且分别单独与每台电解槽入槽盐水充分混合后，随入槽盐水进入电解槽中。②淡盐水脱氯的加酸方式出槽淡盐水中溶解一定量的活性氯(Cl2、ClO-、NaClO)及ClO3-，氯气在pH＝1.5～2.5之间在脱氯塔真空状态下从淡盐水中析出，而出槽淡盐水一般pH＝3.5～5,所以淡盐水中须加酸调节pH值达到1.5～2.5之间，所以出槽淡盐水加酸脱氯是必要的。加入方式：来自31％HCl高纯盐酸总管的31％HCl高纯盐酸，经自动控制阀与流量计后，集中加入电解槽出口阳极液总管中混合均匀，根据入脱氯塔淡盐水pH值控制加酸调节阀，控制在pH值＝1.5～2.5之间，经脱氯塔淡盐水入口总管进脱氯塔脱除淡盐水中的游离氯。③淡盐水中分解氯酸盐的加酸方式在去脱氯塔淡盐水总管上，根据淡盐水中氯酸盐的高低分流出适量淡盐水，与来自31％HCl高纯盐酸总管的31％HCl高纯盐酸，按比例加入31％HCl高纯盐酸，在氯酸盐分解槽底部直接通入蒸汽加热升温、搅动，分解反应～2.5h后排至收集槽中进脱氯塔脱氯，加酸量以反应完成液中氯酸盐3g/L～5g/L，HCl≤20g/L为指标进行调节。总之，现氯碱工业氯酸盐主流分解方法远不能达到氯酸盐分解最佳工艺控制指标。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种氯碱生产中电解槽阳极室副反应生成的氯酸盐的分解装置、方法及所涉及的加酸工艺，以提高氯酸盐反应速度和分解率，简化工艺降低消耗，使副产氯酸盐不再影响电解运行。本专利技术分解氯酸盐的方法的理论基础如下：电解淡盐水中氯酸盐分解的化学方程式：(1)NaClO3+6HCl→NaCl+3Cl2+3H2O(2)NaClO3+2HCl→NaCl+ClO2+1/2Cl2+H2O以上两个化学方程式哪个优先发生取决于操作条件，但不可能仅有一个化学反应发生，在电解系统分解氯酸盐时，式(1)的化学反应是最理想的，也是我们追求的，如何限制式(2)的发生或者尽可能少的ClO2产生，也是我们此次技术改进方案的内容之一。氯酸盐的分解速度，从电化学理论上来看：氯酸是强酸，强度接近于盐酸和硝酸，氯酸也是强氧化剂，但是氯酸盐溶液只有在酸性介质中才有氧化性，。以下是在酸性介质中氯酸盐分解过程中各化学反应的标准电极电位ClO2+e→ClO2-ψ01＝1.18V(a)ClO3-+3H++2e→HClO2+H2Oψ02＝1.21V(b)ClO2+H++e→HClO2ψ03＝1.275V(c)ClO3-+6H++5e→1/2Cl2+3H2Oψ04＝1.47V(d)2HClO+2H++2e→Cl2(g)ψ05＝1.63V(e)HClO2+2H++2e→HClO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氯碱生产中电解槽阳极室副产氯酸盐的分解装置，其特征在于，包括：/n电解槽，用于进行氯碱生产，与电解槽相连的入槽精盐水管线、出槽淡盐水管线，出槽淡盐水管线经阳极液循环槽连接淡盐水总管；/n高纯盐酸总管，所述高纯盐酸总管分两支管，电解加酸支管去电解槽入槽精盐水管线，氯酸盐分解加酸支管去氯酸盐分解槽处；/n氯酸盐分解槽，提供氯碱生产中副产氯酸盐分解的场所，氯酸盐分解槽经淡盐水支管与所述淡盐水总管相连，氯酸盐分解完成液经气液分离器后分两路，一路去氯气总管，一路回阳极液循环槽。/n

【技术特征摘要】
1.一种氯碱生产中电解槽阳极室副产氯酸盐的分解装置，其特征在于，包括：
电解槽，用于进行氯碱生产，与电解槽相连的入槽精盐水管线、出槽淡盐水管线，出槽淡盐水管线经阳极液循环槽连接淡盐水总管；
高纯盐酸总管，所述高纯盐酸总管分两支管，电解加酸支管去电解槽入槽精盐水管线，氯酸盐分解加酸支管去氯酸盐分解槽处；
氯酸盐分解槽，提供氯碱生产中副产氯酸盐分解的场所，氯酸盐分解槽经淡盐水支管与所述淡盐水总管相连，氯酸盐分解完成液经气液分离器后分两路，一路去氯气总管，一路回阳极液循环槽。


2.根据权利要求1所述的一种氯碱生产中电解槽阳极室副产氯酸盐的分解装置，其特征在于，所述氯酸盐分解槽入口管线处设有换热器，换热器的冷介质进口连接阳极液循环槽和高纯盐酸总管，与其对应的冷介质出口连接氯酸盐分解槽入口，换热器的热介质进口连接氯酸盐分解槽出口，与其对应的热介质出口连接气液分离器。


3.根据权利要求1或2所述的一种氯碱生产中电解槽阳极室副产氯酸盐的分解装置，其特征在于，所述氯酸盐分解槽处设有蒸汽夹层，蒸汽通入蒸汽夹层内为氯酸盐分解提供合适的温度。


4.根据权利要求1或2所述的一种氯碱生产中电解槽阳极室副产氯酸盐的分解装置，其特征在于，所述出槽淡盐水管线还经阳极液循环槽入淡盐水总管去脱氯塔。


5.根据权利要求4所述的一种氯碱生产中电解槽阳极室副产氯酸盐的分解装置，其特征在于，所述淡盐水支管与氯酸盐分解槽之间、氯酸盐分解加酸支管与氯酸盐分解槽之间设有流量计、调节阀，淡盐水总管上设有pH计，根据pH值高低调控调节阀的开度，实现入氯酸盐分解槽的淡盐水与盐酸的比例调控及淡盐水总管pH调控。


6.一种氯碱生产中电解槽阳极室副产氯酸盐的分解方法，其特征在于，基于权利要求1所述的分解装置，该方法根据氯碱生产中所含副产氯酸盐的含量，从阳极液循环槽中分流出相应的淡盐水至氯酸盐分解处，在氯酸盐分...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕子红，
申请(专利权)人：吕子红，
类型：发明
国别省市：山东;37