零极距电解槽淡盐水保护钛管的方式探索

周学虎

（新疆天业集团有限公司，新疆 石河子 832000）

新疆天业集团下属公司天伟化工有限公司（以下简称天伟化工）自2014年4月投产以来，通过技术改造，实现成本降低，赢得了广阔的市场。

1 背景

（1）电解槽精盐水管线的保护方式

离子膜法制烧碱工艺中，部分精盐水总管及电解槽阳极入口总管为钛材。由于在电解过程中，阴极室的氢氧根离子通过离子膜移动到阳极室，需在阳极室连续不断的添加盐酸以中和移动过来的氢氧根离子。为防止盐酸对钛材的腐蚀，需对精盐水总管及入口总管加以保护，改造前工艺中的保护方式为精盐水电解后的返回淡盐水，在淡盐水总管处分15%的盐水量进入精盐水总管及阳极入口总管进行保护。

（2）腐蚀及保护机理

钛材在高温、高氯化物，尤其是存在强酸和Cl－的介质中[1]，在密封面或焊接缝隙处易产生腐蚀[2]。为了防止盐酸对钛材的腐蚀，在进入电解槽的精盐水中必须混合一部分电解后的返回淡盐水。该盐水中溶有700～800 mg/L Cl2。Cl2溶于水中生成强氧化性ClO－，在钛材的表面生成氧化膜使得其表面变化为钝化状态，阻止管线内的腐蚀。

2 淡盐水保护钛管的方式

2.1 电解槽部分返回淡盐水

电解槽部分淡盐水直接进入精盐水总管用于钛管保护，其工艺流程示意图见图1。

图1 返回淡盐水保护钛管工艺流程示意图

保护钛管的淡盐水的流量为串级控制，其流量为各电解槽电流之和乘以0.33，根据实际生产需要调节偏差控制淡盐水流量。用于钛管保护的淡盐水流量=I电流总×0.33±偏差

2.2 氯酸盐分解槽分解后的淡盐水进入精盐水管

氯酸盐分解槽分解后的淡盐水送入淡盐水脱氯系统前调节pH值，因受控制参数pH值的限制，氯酸盐分解槽的分解流量无法达到满负荷，为优化工艺控制，分析氯酸盐分解槽分解后淡盐水保护钛管的可行性，其工艺流程示意图见图2。

图2 氯酸盐分解槽分解后淡盐水用于保护钛管流程示意图

2.2.1 不同淡盐水参数

氯酸盐分解槽淡盐水中溶解氯气量的核算在不考虑氯根影响的情况下，根据表1的数据[3]，酸度为0.5 mol/L，温度为70℃时，氯气在酸度为0.5 mol/L时的淡盐水中溶解度为0.011 mol/L。

表1 溶液酸度为0.5 mol/L时不同温度下氯气的溶解度

溶氯气量=溶解度×摩尔质量

=0.008 mol/L×71 g/mol=0.568 g/L

返回及分解槽淡盐水部分参数对照，见表2。

表2 返回淡盐水和分解槽淡盐水的部分参数

2.2.2 工艺变更后需要变更的参数

（1）氯酸盐分解槽流量控制

天伟化工电解槽满负荷生产时用于保护钛管的淡盐水量为24.5 m3/h，氯酸盐分解槽中淡盐水需在分解槽内停留至少1 h，以便于提高分解率。根据设备条件氯酸盐分解槽盐水流量控制不超过15 m3/h，现场试验数据见表3。

表3 氯酸盐分解槽流量及对应分解率

变更后氯酸盐分解槽的流量不能全部代替返回淡盐水来保护钛管，因此还需要部分返回淡盐水通过LCV－265调节合适流量与氯酸盐分解槽淡盐水共同参与保护钛管。LCV－265控制的返回淡盐水流量通过减偏差来降低。

为保证用于保护钛管盐水流量的稳定性，需将用于保护钛管的淡盐水流量与返回淡盐水调节阀LCV－265设置联锁，在氯酸盐分解槽异常停车或者氯酸盐分解淡盐水泵故障等紧急情况时，能够及时补充用于保护钛管的返回淡盐水流量。

（2）进电解槽加高纯酸量控制

计算氯酸盐分解槽流量为15 m3/h时进入精盐水总管，可代替高纯盐酸的加入量。出口酸度平均值为0.0031 mol/L，检测氯酸盐分解槽22天的酸度数据平均值为0.4971 mol/L，分解槽淡盐水中携带的盐酸量为272162.25 g/h。

天伟化工离子膜运行3年，电解槽加31%高纯酸量为899000 g/h。在离子膜运行前期，可相应减少氯酸盐分解槽淡盐水量来适应电解槽加酸需求。

电解槽总加酸量减去氯酸盐分解槽携带盐酸量，平均分配至5台电解槽。根据以上计算，氯酸盐分解槽分解后的淡盐水可代替返回淡盐水使用。

3 总结

运用氯酸盐分解槽分解后的淡盐水代替电解槽返回淡盐水保护钛管，解除了氯酸盐分解槽受淡盐水脱氯系统pH值的限制，使其分解装置分解功能实现最大化，在离子膜后期副反应增加，盐水及碱中氯酸盐上升时有极大的应用价值，可有效提高固碱设备、螯合树脂使用寿命。