Какви са проблемите, свързани със замърсяването с Ca2+ и Mg2+ с котлен камък в електролизатори на хлор-алкални инсталации, и съответните мерки?

В хлор-алкали В химическото производство Ca2+ и Mg2+ са двата най-често срещани и най-вредни катионни примеса. Излишните калциеви и магнезиеви йони навлизат в електролизатор заедно с рафинираната саламура и мигрират към катода под въздействието на електрическото поле. Те проникват през карбоксилнокиселинния слой на йонообменната мембрана, претърпяват химични реакции при електролитични условия и получените хидроксидни утайки се отлагат в йонните канали на карбоксилнокиселинния слой, причинявайки запушване на микропорите на йонообменната мембрана и образуване на котлен камък по повърхността на електрода. Това води до редица проблеми, включително повишено напрежение на клетката, намалена ефективност на електролизата и стареене и увреждане на йонообменната мембрана. В тежки случаи това може да причини непланирано спиране на инсталацията, което води до значителни икономически загуби за предприятието. Количествени прояви на повредата: продължително повишаване на напрежението на клетката (необратимата част) със скорост на нарастване, далеч надвишаваща нормалното стареене; намалена токова ефективност; и невъзстановима обща производителност на мембраната.

Основни причини:

1. Суровата сол е основната суровина за приготвяне на саламура. В промишленото производство източниците на сурова сол включват морска сол, каменна сол и езерна сол, със значителни разлики в качеството между различните източници. Ако входящите партиди сурова сол се променят често и контролът на качеството е слаб, могат да възникнат големи колебания и превишаване на съдържанието на примеси от калций и магнезий.

2. По време на рафинирането на саламура, рафиниращите агенти като каустична сода, калцинирана сода и железен хлорид трябва да се дозират прецизно според дебита на суровата саламура и съдържанието на примеси. Недостатъчното дозиране води до непълни реакции на утаяване на калций и магнезий, което води до превишаване на стандартите за първичен калций и магнезий в саламура; прекомерното дозиране увеличава разхода на реагенти и пречи на последващите работни условия, влошавайки качеството на саламура. В същото време, pH на реакцията, температурата, интензивността на разбъркване и времето на престой са ключови условия за отстраняване на калций и магнезий. Загубата на контрол върху тези параметри ще доведе до непълни реакции, което ще направи филтрацията неспособна да задържи примесите, което в крайна сметка ще доведе до несъответстващи показатели за калций и магнезий в рафинираната саламура.

3. Запушването на утаителите в тръбата на пречиствателя, повредата на системата за разделяне на твърдо и течно вещество на предпроцесора и запушването или увреждането на порите на мембраната Kelai могат да доведат до непълно задържане на калциеви и магнезиеви утайки, което им позволява да попаднат в последващите процеси със саламурата.

4. В процеса на вторично рафиниране, ако хелатиращата смола в кулата за хелатиране е непълно регенерирана, цикълът на регенерация е твърде дълъг, смолата е достигнала края на експлоатационния си живот или свободният хлор не е напълно отстранен преди влизане в кулата за смола, причинявайки окислително увреждане на смолата, нейният йонообменен капацитет за отстраняване на калциеви и магнезиеви йони ще намалее директно.

5. Корозията на въглеродна стомана или нискокачествена неръждаема стомана в саламура под въздействието на високотемпературна саламура и следи от Cl2 води до изтичане на Fe3+ в саламура.

Методи на лечение:

1. Извършено е аварийно спиране на електролизера и електролизерът е промит два пъти с чиста вода с температура на водата не по-висока от 40 градуса по Целзий.

2. Диагностицирайте източника на замърсяване: Вземете проба от входния отвор за вземане на проби от саламура и анализирайте Ca2+/Mg2+ (за да потвърдите дали превишават стандартите); прегледайте записите от вторичния анализ на саламура и записите от регенерацията на смолната кула от последните 24-72 часа, за да потвърдите точката на пробив; отворете инспекционния отвор на смолната кула, за да наблюдавате цвета на смолата (нормален: светложълт; окислително увреждане: тъмнокафяв/черен) и проверете за счупване; проследете записите за дозиране на химикалите, условията на реакцията, разликата в налягането на филтрация и др.

3. Краткосрочни мерки след потвърждаване на източника на замърсяване: Преминаване към резервна кула със смола, като замените замърсената кула със смола с прясно регенерирана резервна кула; незабавно регенериране на замърсената кула със смола; увеличаване на дозата на първичния рафиниращ агент като излишък; увеличаване на границата на рафиниране на първичния саламура като временна мярка; намаляване на плътността на тока: намаляване на движещата сила на масопреноса на Ca2+/Mg2+ в мембраната, за да се забави по-нататъшното увреждане.

4. Средносрочни мерки след потвърждаване на източника на замърсяване: Анализирайте и потвърдете дали става въпрос за проблем с регенерацията, край на жизнения цикъл на смолата, недостатъчно първично рафиниране или промяна в източника на сол; коригирайте работните параметри, регулирайте цикъла на регенерация, количеството на дозиране или работната температура според основната причина; оценете степента на увреждане на мембраната, като прецените необратимите щети, възникнали в резултат на увеличението на напрежението на клетката и намаляването на токова ефективност. Ако напрежението на клетката се е увеличило с повече от 50 mV и не се възстановява при променени работни условия, трябва да се обмисли ранно планиране за подмяна на мембраната.

5. Дългосрочни мерки след потвърждаване на източника на замърсяване: (1) Подмяна на мембраната: Повредите на мембраната, причинени от Ca2+/Mg2+, са необратими. Ако повишаването на напрежението е повлияло значително на икономическата ефективност (допълнителна консумация на енергия > разходи за преждевременна подмяна на мембраната), трябва да се извърши подмяна; (2) Систематично подобрение: Ако пробивите на Ca2+/Mg2+ се появяват многократно, трябва да се направят подобрения от източника -- модернизирайте оборудването за прецизна филтрация, добавете онлайн мониторинг, заменете със смола с по-висок обменен капацитет и преминете към източници на соли с по-ниско съдържание на примеси.

В процеса на рафиниране на саламура в хлоралкалната промишленост, целият процес на рафиниране гарантира, че саламурата, постъпваща в електролизера, отговаря на изключително високи стандарти за чистота чрез два етапа на строга физическа и химическа обработка. Рафинирането на саламура е систематичен инженерен процес с изключително високи изисквания към детайлите. Само чрез комбиниране на строг контрол на параметрите на процеса, стандартизирани операции по дозиране и регенерация, както и конфигурация на научното оборудване, може да се предотврати фундаментално предизвиканото от примеси блокиране и корозия на йонообменната мембрана, като по този начин се поддържа висока токова ефективност и се удължава експлоатационният живот на основното оборудване.