次氯酸鈉生產工藝的改進與體會
發(fā)布時間：2024-10-01瀏覽量：4014
次氯酸鈉是一種多用途、多功能的化工產品，可用于消菌、殺菌以及紡織和造紙工業(yè)的漂白劑，有機化工產品生產中作為氯化劑氧化合成水合肼、偶氮二甲酰胺、氯代異氰尿酸的生產。近年來，隨著衛(wèi)生消毒紙的大力發(fā)展作為廉價的漂白劑，次氯酸鈉得到了長足的發(fā)展。
筆者應用戶的要求，先后為五六家企業(yè)設計了次氯酸鈉的生產裝置。在生產實踐中，次氯酸鈉生產常因操作不當，發(fā)生多起事故，筆者認為有必要對其生產工藝進行改進。事實證明，經過工藝改進的生產裝置，具有生產操作簡單，易于控制，投資省、節(jié)能等優(yōu)點，深受使用者的歡迎，現就其改進的情況以及體會敘述于后。
一、生產設備的改進
生產次鈉的主要設備是用金屬鈦管制作的降膜吸收塔。該設備采用鈦復合板作花板，再用鈦管焊接而成，1臺換熱面積為6m2左右， 300mm×4000mm的鈦設備造價在2.5萬元左右，可以說造價是很昂貴的。其實，次鈉生產中的控制溫度一般不宜超過42cc，因此在選材制作上，用20mm厚的PVC塑料板作花板，用塑料管與鈦管進行脹接，選用300mm～400mm的PVC塑料管作塔體，制作1臺鈦設備僅是原造價的一半左右。此外，用磚砌循環(huán)反應池、堿池和成品池，內襯PVC軟塑料，整個生產投資僅4萬元左右，比原生產設計造價大幅度降低。投產使用效果卻與原生產設計完全一樣，所以，投資省、工期短，見效快。此外，在制作降膜吸收塔的鈦管規(guī)格的選用上，成膜性及反應吸收與管徑大小關系不大，設計時應因地制宜。
二、尾氣吸收系統(tǒng)的改進
按照傳統(tǒng)的工藝設計，氯氣與液堿經降膜塔吸收后，未被吸收的余氯大約為5％～10％左右，余氯再經負壓系統(tǒng)的牽引，進入填料塔，進行第2段吸收，最終達到完全吸收的目的。所以，按照傳統(tǒng)的生產工藝，作為尾氣吸收的填料塔，其頂部的氣管與水力噴射器相連，借助噴射器與堿液循環(huán)的負壓作用，吸收未被吸收的少量余氯。設計如此吸收工藝的目的是達到完整的工藝吸收流程和保護環(huán)境、防止污染?？墒?，在生產實踐中，卻常發(fā)生因負壓操作不當，造成負壓過大，將循環(huán)反應的料液經噴射器的氣管拉到尾氣堿循環(huán)池里去，某小氯堿廠即發(fā)生過因操作不當，致使降膜吸收塔的大部分氯氣拉到填料塔中去反應，由于填料塔沒有冷卻系統(tǒng)，反應產生的大量熱無法及時移走，使填料塔受熱變形無法使用的事故。填料塔系用 PVC塑料管內裝拉西環(huán)組成。
基于上述情況，對尾氣吸收系統(tǒng)的工藝進行了必要的改進。改進前后的流程示意圖見圖1。即將尾氣堿液吸收循環(huán)泵停止運行，使水力噴射器不工作，并關閉了負壓調節(jié)閥。在生產的前期，氣液吸收的反應還正常，隨著時間的推移，循環(huán)反應池里的流出液體翻滾現象越來越小，直到后來幾乎就像堿液循環(huán)吸收泵沒有運轉一樣，看不出有循環(huán)液在流動。當發(fā)生此現象時，要試著將尾氣壓力控制調節(jié)閥打開，使填料塔進入少量空氣，此時循環(huán)反應池的循環(huán)液翻滾正常，反應的氯化溫度明顯升高，需調整進氯量，才能保證反應溫度在控制范圍內。
經幾次實踐，發(fā)現不開尾氣循環(huán)泵，只打開尾氣壓力調節(jié)閥，生產一池合格的次鈉所需的時間與開啟尾氣堿液循環(huán)泵的時間是一樣的，有時甚至還要少些。因此，在以后的幾套次鈉生產裝置中，均取消了尾氣負壓吸收系統(tǒng)。經改進后，操作簡化，方便控制，很受操作人員和投資者的歡迎。
三、兩點體會
3.1 必須遵循動力學的平衡原理
在傳統(tǒng)的工藝設計中，為平衡吸收系統(tǒng)的壓力，特別設置了壓力調節(jié)閥。在尾氣吸收過程中，應當保持一個衡定的平衡壓力，壓力過大，會使吸收反應逆向進行，填料塔變?yōu)橹饕赵O備；甚至使循環(huán)吸收液跑到尾氣吸收系統(tǒng)去，嚴重時會因反應熱過大而損壞設備。相反，如果平衡壓力過小，或者因自身的負壓過大而影響反應的正常進行，不但尾氣吸收無法進行，甚至會造成整個氯化反應也無法進行。而設置壓力調節(jié)閥，其目的就是要控制平衡壓力在所需的范圍內，才能進行正常的生產。實踐證明，進入填料塔的循環(huán)液體，在塔內由于重力和循環(huán)泵的離心力的作用，必然向下流動，而在進入填料塔后，首先受到了填料層的阻力作用，形成漫流，其次，還受到被接受氣體沿液膜上升所形成的阻力，致使循環(huán)液向下運動的流速大大低于人塔時的瞬時速率。所以，在設計出液口的管徑時，出口直徑一般是進口液管徑的2～4倍，以防止液堵現象的發(fā)生。在填料塔內，隨著循環(huán)液體的不斷流動，必然帶動塔內的氣體不斷向下流動，最后，填料塔內只要不被循環(huán)液體占據，必然有真空(負壓)存在，而且填料塔徑越大，所裝填料越少，所形成的真空度愈大。如果大到一定的比例，就會使循環(huán)液的流動嚴重受阻，正如前述，循環(huán)液無翻滾現象出現，使反應吸收進行遲緩。所以，這時必須打開調節(jié)閥，破壞塔內真空度對循環(huán)吸收的嚴重影響，使吸收反應正常進行。基于此點，取消水力噴射器和尾氣吸收循環(huán)泵，正是基于動力平衡原理而得到實踐證明的。
3.2 推廣取消尾氣負壓循環(huán)系統(tǒng)
在次鈉生產的工藝設計中，經過多次實踐，取消尾氣的負壓循環(huán)吸收系統(tǒng)已經得到實踐證明，是完全可行的?？蓪⒋斯に嚫倪M應用到相似的工藝條件中，如生產量僅幾千噸的小氯堿廠。其道理是凡是氣體，一旦存在，必然占據一定的空間，而且，它所承受的壓力越大，單位體積的氣體所占據的空間愈小，一旦承受的壓力大于該氣體所承受的極限壓力，就會由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)。氣態(tài)氯氣之所以變?yōu)橐簯B(tài)，正是受溫度或壓力的作用而形成的。氣態(tài)氯氣一旦與吸收劑——液體NaOH發(fā)生反應，生成次鈉溶液，氯氣已由氣態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)，它所占據的空間自然消失，形成負壓狀態(tài)。盡管電解過程中，氯氣在不斷產生，而同時又不斷地被吸收，因此，它與液態(tài)氯氣生產次鈉的狀況是完全一樣的。由此可以認為，在小型氯堿廠中的氯氣尾氣吸收系統(tǒng)中，完全可以取消負壓吸收系統(tǒng)。
需要指出的是，幾乎所有次鈉生產裝置的循環(huán)池都是開啟式的，凡是未被吸收的非氯氣，均會隨著循環(huán)吸收液回到反應池中，池子中所鼓氣泡，即為未被吸收的氣體，這與取消尾氣負壓系統(tǒng)之后，要打開壓力調節(jié)閥，引入少量空氣，引入的空氣也隨循環(huán)液回流到循環(huán)池，再回到大氣中一樣，形成了一條氣體流動的通道。
上述體會僅是從實踐生產中總結出來的，尚待從理論予以研究，以推動技術的深入發(fā)展。
