Premisleki o tehnični zasnovi, logika materialne bilance, nadaljnja integracija in varnostne zahteve za majhne -objekte za zaprte klo-alkalije.
Obrat 5 TPD NaOH zahteva integrirano načrtovanje procesa
5 TPD NaOH-ekvivalentna membranska klor-alkalna tovarna je majhen-kemični proizvodni sistem, vendar njegova inženirska zasnova vključuje več kot le izbiro elektrolizatorja, ki lahko proizvede 5 ton kavstične sode na dan. Membranska elektroliza proizvaja tri primarne tokove hkrati: natrijev hidroksid, klor in vodik. Zato mora biti obrat zasnovan na podlagi popolne materialne bilance teh izdelkov. Za objekt za lastno-porabo se lahko NaOH dovaja neposredno v nadaljnji proces, medtem ko se lahko proizvedeni klor in vodik pretvorita v klorovodikovo kislino in natrijev hipoklorit v skladu z dejanskimi zahtevami porabe mesta.
Osnovna elektrokemijska reakcija:2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂ + H₂
Materialna bilanca določa kapaciteto klora in vodika
Če uporabimo teoretično stehiometrično razmerje, proizvodnja 5 ton 100 % ekvivalenta NaOH na dan ustreza približno 4,43 tone klora in 0,126 tone vodika na dan. Dejanske proizvodne številke se bodo razlikovale glede na trenutni izkoristek, napetost celice, delovne pogoje, delovanje membrane in procesne izgube. To razmerje je ključnega pomena pri dimenzioniranju odsekov za sintezo HCl in natrijevega hipoklorita, ker mora biti nadaljnja oprema sposobna neprekinjeno porabljati klor, ki ga ustvarjajo elektrolizatorji.
Pred izbiro opreme mora kupec jasno opredeliti, ali se navedena zmogljivost 5 TPD nanaša na 100% ekvivalent NaOH, specifično koncentracijo raztopine NaOH ali drugo proizvodno osnovo.
Membranska elektroliza je glavna proizvodna enota
Oddelek za membransko elektrolizo pretvori prečiščeno slanico v kavstično sodo, klor in vodik. Tipičen sistem vključuje pripravo in čiščenje slanice, kroženje prečiščene slanice, membranske elektrolizerje, usmernike enosmernega toka, opremo za ločevanje plinov-tekočin, kroženje kavstične kisline in procesne instrumente. Ionska izmenjevalna membrana ločuje anodni in katodni predel, medtem ko izbranim ionom omogoča prehod skozi membrano.
Opomba o kritični kakovosti:Ohranjanje ustrezne kakovosti slanice je še posebej pomembno, ker lahko kalcij, magnezij in druge nečistoče vplivajo na delovanje membrane in povečajo zahteve po vzdrževanju. Posledično je treba oddelek za čiščenje slanice obravnavati kot sestavni del obrata za klor-alkalije in ne kot pomožni sistem.
Skoraj{0}}skladiščenje klora spremeni konfiguracijo naprave
Zahteva po skladiščenju skoraj brez klora pomembno vpliva na celotno ureditev postopka. Namesto proizvodnje klora za dolgoročno-skladiščenje in kasnejši transport, bi moral biti klor, ki ga ustvari elektrolizator, stalno usmerjen proti točkam porabe nižje. V tej konfiguraciji lahko tovarna uporablja klor za sintezo HCl in proizvodnjo natrijevega hipoklorita, hkrati pa zmanjša zaloge klora v razsutem stanju.
Praktična inženirska zasnova lahko še vedno zahteva omejeno prostornino-zadrževalnega procesa, opremo za nadzor tlaka in zmogljivost za nujno obdelavo, vendar sistem ni odvisen od-shranjevanja klora v velikem obsegu. Ta pristop zahteva tesno usklajevanje med zmogljivostjo elektrolizatorja in trenutno potrebo po kloru v nadaljnjih enotah.
Sinteza HCl uporablja tako klor kot vodik
Sinteza klorovodikove kisline zagotavlja pomembno pot za porabo stranskih-produktov membranske elektrolize. Vodik in klor, ki nastaneta v elektrolizerju, se lahko združita glede na reakcijoCl₂ + H₂ → 2HCl, čemur sledi absorpcija v vodi, da dobimo klorovodikovo kislino v zahtevani koncentraciji.
Z vidika integriranega obrata je ta ureditev privlačna, ker se lahko uporabita tako klor kot vodik, namesto da bi ju obravnavali kot ločena toka odpadkov. Vendar pa je treba pred izbiro opreme za sintezo, absorpcijo, hlajenje in kroženje HCl določiti proizvodno zmogljivost HCl, ciljno koncentracijo kisline, delovne pogoje in stopnjo porabe na koncu.
Natrijev hipoklorit zagotavlja drugo pot porabe klora
Proizvodnja natrijevega hipoklorita ponuja drugo metodo za porabo klora neposredno na mestu proizvodnje. Klor reagira z razredčenim natrijevim hidroksidom, da nastane natrijev hipoklorit, natrijev klorid in voda. Ker klor-alkalni postopek že proizvaja NaOH, se lahko del kavstičnega toka dodeli NaOCl odseku v skladu z zahtevano specifikacijo izdelka.
Zasnova te enote je odvisna od zahtevane zmogljivosti NaOCl, razpoložljive-koncentracije klora, koncentracije NaOH, reakcijske temperature, zahtev po hlajenju in časa shranjevanja izdelka. Te parametre je treba določiti ločeno, namesto da se domneva, da je zmogljivost NaOCl samodejno določena s številko 5 TPD NaOH.
Integrirana materialna bilanca povezuje celotno tovarno
Ustrezno konfiguracijo procesa je mogoče organizirati okoli neprekinjenega pretoka materiala: prečiščena slanica vstopi v membranske elektrolizerje, NaOH se pošlje v lastno porabo ali nadaljnjo koncentracijo, vodik se usmeri proti sintezi HCl, klor pa se razdeli med sintezo HCl in proizvodnjo natrijevega hipoklorita.
Dodeljevanje klora bi moralo temeljiti na dejanskem povpraševanju po HCl in NaOCl, ne pa zgolj na povečanju proizvodnje katerega koli izdelka. Sistem za nadzor procesa mora tudi usklajevati elektrolizator in nadaljnje enote, tako da razlike v povpraševanju po HCl ali NaOCl ne povzročijo nenadzorovanega kopičenja klora.
Varnost glede klora mora biti vključena v osnovni načrt
Koncept shranjevanja skoraj-brez klora- ne pomeni, da je mogoče odstraniti varnostno opremo za klor. Plin klor bo med normalnim delovanjem še vedno prisoten v procesnih cevovodih, separatorjih in nadaljnji opremi. Obrat mora zato upoštevati zaznavanje klora, nadzorovano usmerjanje plina, regulacijo tlaka, zaustavitev v sili, prezračevanje in absorpcijo ali čiščenje klora v sili.
Sistem za izredne razmere bi moral biti zasnovan glede na verodostojne scenarije delovanja in zaustavitve, vključno z izpadi opreme na nižji stopnji in izgubo običajne porabe klora. Cilj je preprečiti, da bi prekinitev v eni spodnji enoti povzročila nevarne razmere v elektroliznem delu.
Specifikacije javnega naročila morajo opredeliti celotno napravo
Pred pripravo tehnične ponudbe mora kupec predložiti zahtevano koncentracijo NaOH, proizvodno zmogljivost in koncentracijo HCl, zmogljivost natrijevega hipoklorita in razpoložljivo-koncentracijo klora, delovne ure, letni obratovalni razpored, kakovost soli, kakovost vode, električno oskrbo, pogoje na lokaciji in vzorec porabe na nižji stopnji.
Ti parametri vplivajo na velikost elektrolizatorjev, sistema za čiščenje slanice, enosmernega usmernika, opreme za ločevanje plinov, enote za sintezo HCl, reaktorja NaOCl, hladilnega sistema, rezervoarjev za produkt in varnostnih sistemov.
