Technické aspekty návrhu, logika materiálovej bilancie, nadväzujúca integrácia a bezpečnostné požiadavky pre malé -zariadenia na výrobu chlóru na vlastnú spotrebu-zásady.
5 TPD NaOH závod vyžaduje integrovaný procesný dizajn
5 TPD NaOH-ekvivalent membránového závodu na výrobu chlóru-zásad je malý-systém chemickej výroby, ale jeho konštrukčný návrh zahŕňa viac než len výber elektrolyzéra schopného vyrobiť 5 ton lúhu sodného za deň. Membránová elektrolýza produkuje tri primárne prúdy súčasne: hydroxid sodný, chlór a vodík. Preto musí byť zariadenie navrhnuté tak, aby zahŕňalo úplnú materiálovú bilanciu týchto produktov. V prípade zariadenia na vlastnú spotrebu- môže byť NaOH dodávaný priamo do následného procesu, zatiaľ čo generovaný chlór a vodík sa môžu premieňať na kyselinu chlorovodíkovú a chlórnan sodný podľa skutočných požiadaviek na spotrebu daného miesta.
Základná elektrochemická reakcia:2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2
Materiálová bilancia určuje kapacitu chlóru a vodíka
Použitím teoretického stechiometrického vzťahu výroba 5 ton 100 % ekvivalentu NaOH za deň zodpovedá približne 4,43 tonám chlóru a 0,126 tonám vodíka za deň. Skutočné údaje o výrobe sa budú líšiť v závislosti od aktuálnej účinnosti, napätia článku, prevádzkových podmienok, výkonu membrány a procesných strát. Tento vzťah je kritický pri dimenzovaní sekcií syntézy HCl a chlórnanu sodného, pretože následné zariadenie musí byť schopné kontinuálne spotrebovávať chlór generovaný elektrolyzérmi.
Pred výberom zariadenia by mal kupujúci jasne definovať, či sa uvedená kapacita 5 TPD vzťahuje na ekvivalent 100 % NaOH, špecifickú koncentráciu roztoku NaOH alebo iný výrobný základ.
Hlavnou výrobnou jednotkou je membránová elektrolýza
Sekcia membránovej elektrolýzy premieňa vyčistenú soľanku na lúh sodný, chlór a vodík. Typický systém zahŕňa prípravu a čistenie soľanky, cirkuláciu čistenej soľanky, membránové elektrolyzéry, jednosmerné usmerňovače, zariadenie na separáciu plynu-kvapalín, cirkuláciu lúhu a procesné prístroje. Iónovýmenná membrána oddeľuje anódový a katódový priestor, pričom umožňuje vybraným iónom prechádzať cez membránu.
Poznámka kritickej kvality:Udržiavanie vhodnej kvality soľanky je obzvlášť dôležité, pretože vápnik, horčík a iné nečistoty môžu ovplyvniť fungovanie membrány a zvýšiť požiadavky na údržbu. V dôsledku toho by sa časť čistenia soľanky mala považovať za integrálnu súčasť chlór-zásady a nie za pomocný systém.
Takmer{0}}nulové skladovanie chlóru Zmení konfiguráciu závodu
Požiadavka na v podstate nulové skladovanie chlóru výrazne ovplyvňuje celkové usporiadanie procesu. Namiesto výroby chlóru na dlhodobé skladovanie{1}}a neskoršiu prepravu by chlór generovaný elektrolyzérom mal byť neustále smerovaný k odberným miestam po prúde. V tejto konfigurácii môže závod používať chlór na syntézu HCl a výrobu chlórnanu sodného pri minimalizácii zásob chlóru.
Praktický technický návrh môže stále vyžadovať obmedzený objem{0}}zádržného procesu, zariadenie na kontrolu tlaku a kapacitu núdzovej úpravy, ale systém nezávisí od veľkokapacitného-skladovania chlóru. Tento prístup vyžaduje úzku koordináciu medzi kapacitou elektrolyzéra a okamžitou potrebou chlóru v nadväzujúcich jednotkách.
Syntéza HCl využíva chlór aj vodík
Syntéza kyseliny chlorovodíkovej predstavuje dôležitú cestu na spotrebovanie vedľajších-produktov membránovej elektrolýzy. Vodík a chlór generovaný elektrolyzérom je možné kombinovať podľa reakcieCl2 + H2 -> 2HCl, po ktorej nasleduje absorpcia vo vode, aby sa získala kyselina chlorovodíková v požadovanej koncentrácii.
Z pohľadu integrovaného závodu je toto usporiadanie atraktívne, pretože chlór aj vodík možno využiť namiesto toho, aby sa s nimi zaobchádzalo ako so samostatnými tokmi odpadu. Pred výberom zariadenia na syntézu, absorpciu, chladenie a cirkuláciu HCl je však potrebné definovať kapacitu výroby HCl, cieľovú koncentráciu kyseliny, prevádzkové podmienky a rýchlosť spotreby.
Chlórnan sodný poskytuje druhú cestu spotreby chlóru
Výroba chlórnanu sodného ponúka ďalší spôsob spotreby chlóru priamo na mieste výroby. Chlór reaguje so zriedeným hydroxidom sodným za vzniku chlórnanu sodného, chloridu sodného a vody. Pretože proces chlór-zásad už produkuje NaOH, časť prúdu žieraviny môže byť pridelená sekcii NaOCl podľa požadovanej špecifikácie produktu.
Konštrukcia tejto jednotky závisí od požadovanej kapacity NaOCl, dostupnej{0}}koncentrácie chlóru, koncentrácie NaOH, reakčnej teploty, požiadaviek na chladenie a doby skladovania produktu. Tieto parametre by sa mali špecifikovať oddelene, a nie predpokladať, že kapacita NaOCl je automaticky určená hodnotou 5 TPD NaOH.
Integrovaná materiálová bilancia spája celý závod
Vhodná konfigurácia procesu môže byť organizovaná okolo kontinuálneho materiálového toku: vyčistená soľanka vstupuje do membránových elektrolyzérov, NaOH sa posiela na vlastnú spotrebu alebo sa ďalej koncentruje, vodík smeruje k syntéze HCl a chlór sa delí medzi syntézu HCl a výrobu chlórnanu sodného.
Prideľovanie chlóru by malo byť založené na skutočnom dopyte po HCl a NaOCl, a nie na jednoduchom maximalizovaní produkcie ktoréhokoľvek produktu. Systém riadenia procesu musí tiež koordinovať elektrolyzér a nadväzujúce jednotky tak, aby zmeny v potrebe HCl alebo NaOCl nevytvárali nekontrolované hromadenie chlóru.
Bezpečnosť chlóru musí byť zahrnutá v základnom dizajne
Koncepcia skladovania takmer -nulového chlóru-neznamená, že bezpečnostné zariadenia s chlórom možno odstrániť. Plynný chlór bude počas normálnej prevádzky stále existovať vo vnútri procesného potrubia, separátorov a následného zariadenia. Zariadenie by preto malo zvážiť detekciu chlóru, riadené vedenie plynu, reguláciu tlaku, núdzové vypnutie, vetranie a núdzovú absorpciu chlóru alebo čistenie.
Núdzový systém by mal byť navrhnutý tak, aby vychádzal z dôveryhodných scenárov prevádzky a odstávky, vrátane výpadkov zariadení a straty bežnej spotreby chlóru. Cieľom je zabrániť prerušeniu v jednej nadväzujúcej jednotke, aby sa vytvoril nebezpečný stav v sekcii elektrolýzy.
Špecifikácie obstarávania musia definovať celý závod
Pred prípravou technickej cenovej ponuky by mal kupujúci poskytnúť požadovanú koncentráciu NaOH, výrobnú kapacitu a koncentráciu HCl, kapacitu chlórnanu sodného a dostupnú -koncentráciu chlóru, prevádzkové hodiny, ročný prevádzkový plán, kvalitu soli, kvalitu vody, dodávku elektriny, podmienky na mieste a spôsob spotreby.
Tieto parametre ovplyvňujú dimenzovanie elektrolyzérov, systému čistenia soľanky, jednosmerného usmerňovača, zariadenia na separáciu plynov, jednotky na syntézu HCl, reaktora NaOCl, chladiaceho systému, nádrží na produkty a bezpečnostných systémov.
