氯酸钠生产工艺节能降耗方法

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【摘要】本文对江西省内一家中盐化工企业氯酸钠生产过程中能耗影响因素进行了分析和阐述，结合企业的实际情况，对其节能降耗途径进行了成功的探讨，并提出了切实可行的节能降耗方法。

【关键词】氯酸钠生产；电解工序；能耗分析；工艺控制；节能降耗

1引言

氯酸钠(NaClO3)是一种危险化学产品，主要用于造纸行业的纸浆漂白、饮用水消毒、水质处理、除草剂、印染、鞣革、炸药、印刷油墨制造、金属制品、铀矿加工、二氧化氯、亚氯酸钠、高氯酸盐制造及其他氯酸盐等领域。该产品的物理性质呈固体状态，白色或略带黄色晶体，味咸而凉，其相对密度为2.49g/cm³，熔点255℃，加热到300℃以上，易分解出氧气，有潮解性。其化学性质表明，在中性或弱碱性中氧化能力较弱，在酸性或有诱导氧化剂存在时，为强氧化剂，与酸类作用放出二氧化氯；与硫、磷及有机物混合或受撞击易引起燃烧和爆炸。氯酸钠的生产是通过电化学反应实现的，其化学反应略述如下：盐或氯化钠(NaCl)与水(H2O)在电能的作用下化合生成氯酸钠(NaClO3)和氢气(H2)，反应同时放出热量，热量被认为是一种废品，但在结晶工艺中发挥关键的作用。该化学反应可以由以下的化学反应方程式表示:NaCl+3H2O→NaClO3+3H2+热量真实的工业化生产中的化学反应不仅是以上化学反应方程式所表示的那么简单，还受很多因素影响。不同的条件、不同的工艺参数是氯酸钠生产中能耗指标高低的重要影响因素。本文就江西省内某中盐化工企业近年来对氯酸钠生产中的一些节能降耗技术方法进行分析和阐述。

2节能降耗主要方法

氯酸钠的生产是连续性的自动化生产工艺。其主要工序由制卤、电解、脱次、结晶干燥，产品包装几个部分组成，其中耗能量（本工艺中的能量全部是电能）最大的是电解工序。根据该企业多年运行的统计数据得知，电耗（电能消耗量）占到氯酸钠生产成本的80%以上（其中电解工序的电耗又是占了氯酸钠电耗的90%）。因此，降低电耗成为氯酸钠节能降耗、降本增效的重要环节，降低电解工序的电耗更是节能降耗的重中之重。

2.1控制槽压

通过控制电解槽的槽电压，进而提高电效。氯酸钠生产工艺中的电解槽由覆盖有二氧化钌的钛制阳极板及钢制的阴极板组合而成。在电解工序生产过程中，如果有杂质沉积在电解槽上的极板上，就会增大电解槽的电压（在电解电流相同的情况下），从而增加电耗。因此，必须采取措施，降低电解液中的杂质含量。2.1.1相关指标控制加强制卤系统卤水的氢氧化钠和碳酸钠过量、脱次反应罐出口pH值、脱次缓冲罐进口pH值指标的控制；通过加强对母液、卤水过滤系统的操作和维护，周期性对母液、卤水过滤器进出口硬度取样进行检测，控制好精卤钙镁硬度、出母液过滤器母液钙镁硬度。2.1.2微量元素控制控制电解液中的微量元素。主要控制原辅材料的质量指标，包括直接进入系统的化学品酸、碱、双氧水、重铬酸钠等的微金属含量，严格执行化学品原材料采购标准，加强对原辅料品质的监控，减少原辅料带入电解系统的杂质。加强对原材料入厂的检查力度，确保原材料合格入厂。严格控制工艺水品质，针对出现的水质电导率高的情况，及时进行分析，查清原因和处理，并周期性对工艺水中钙镁含量、电导率数据进行跟踪、检测和分析。2.1.3优化工艺参数控制优化电解系统工艺参数控制指标。控制电解液参数,如电解液pH值、电解氯化钠含量、电解重铬酸钠含量、电解氧含量等，并且保持电解槽温度在最优范围；调控好卤水洗涤塔进口pH值、母液硫酸钠含量、母液高氯酸钠含量。同时，每月定期组织召开工艺参数分析会，对控制参数进行分析、讨论，提高了各项工艺参数合格率，使电解槽处于最佳环境，不断提高电解效率，实现降低电耗的目标。2.1.4控制钾离子含量控制母液中钾离子的含量。母液中钾离子含量直接影响电解槽槽压及母液中高氯酸根含量。根据对母液、电解液、卤水、结晶器供料罐中钾离子含量进行测量、分析，使钾离子含量严格控制在最优范围。2.1.5控制高氯酸根含量母液中的高氯酸根含量影响电解槽槽压及产品主含量。通过适当增加电解循环流量，减缓电解系统高氯酸根的生产，同时根据环境气温调节母液硫酸盐排液流量及控制母液硫酸盐澄清器温度，确保母液中高氯根含量在上年度的基础上，逐步降低到本年度科学合理的数据。2.1.6加强母液过滤系统维护因结晶区的设备很多采用不锈钢材质加工，给系统带来一些不溶杂质，通过加强对母液过滤系统的操作和维护，定期对母液过滤器膜进行检查，可以延缓电解槽槽电压的上涨速度。2.1.7降低电解槽连接电阻由于电解槽正常运行时，必须通过大约90KA大数值的直流电流，电解槽整体正负极之间回路的电阻大小，直接影响了直流电功耗的大小。每组电解槽之间的连接是采用软连接铜片来进行连接的，通过经常检测这个软连接铜片与电解槽正极或负极之间连接电阻的大小，来判断其接触电阻产生的电耗大小。电耗一旦达到一定的量级，就必须进行处理。其处理方法是拆下软连接铜片，对两个接触面进行打磨、清洗，然后再涂上优质导电膏，重新安装，测量接触电阻，合格后再投入生产运行；投运后再测量和验证接触电压，以确保检修质量符合要求。

2.2加强脱水干燥系统的控制

通过加强电加热的温度控制等举措降低动力系统电耗。一是调节离心机的产品冲洗水量，以使产品颜色微白最佳，减少产品带入干燥床的水分，从而降低电加热器的电能消耗。二是控制干燥床的上层温度，降低因上层温度过高而带来多余的电能消耗。对干燥床风帽及时修理、补充。调节干燥床挡板高度，降低料层高度，尽可能减少电能的损失。三是通过变频调节手段，适当调低B-2540送风机的风量，以减少风机电能消耗，降低电耗。四是提高结晶的粒度，控制结晶的密度，减少因粉尘过多，产品被风机抽带出去进入到干燥洗涤塔而重新进行结晶。五是控制干燥流化床的出口压力，保持出口为微负压，使热空气通过产品将水分蒸发后迅速用风机抽出去，减少水分在干燥床中的滞留时间，以提高热空气的热效率。六是调节离心机传动皮带的松紧度，确保转鼓的转数，稳定离心机的分离因数，以达到减少离心机功率消耗，从而降低电耗。七是采取有力措施，充分提高电加热管热效率。维护好保温层，减少热量损耗。实现加热温度自动控制。及时更换老化的绝缘管。加强管理，及时调整和维护，提高加热效率，减少不必要的损耗。电压应控制在适当的额定电压所需范围。

2.3提高冷却塔冷却效果

及时更换电解循环水冷却塔的填料，对冷却塔风叶、减速机设备进行维护，经常检查和校正，电解冷却塔冷却效果得到提高，从而减少了电解风机的运行时间（或降低其运行转速），降低了电耗。

2.4推进均衡生产

通过严格的过程控制，持续推进电解及结晶整个系统的均衡生产。一是电解系统产生的料液在结晶系统及时的产出，对降低电解槽槽压上升的速率、减少原辅料的消耗有极大的作用。目前，该企业相关部门已对保持结晶器进料、结晶器出料、结晶器温差、电解卤水加入量平稳等做出了相关规定。二是严密组织部署检修工作，确保安全工作和检修质量同步推进，严格按照时间进度节点完成各项检修工作，以减少因检修延误而影响生产。

2.5大力推行变频调速

该企业通过科学分析、计算和论证，对氯酸钠生产工艺中存在变频电气节能空间的水泵、风机类设备全面进行变频调速技术改造。同时引进目前较为先进实用的合同能源管理体系，企业甲方不用投资，全部由乙方投资和维护，而节能成果实行比例分成的方法，确保了变频节能方案的长期安全稳定运行和节能效益的充分发挥。变频调速的推广，改阀门（风门）机械调节为变频电气智能调节，既有利于工艺参数的科学控制与精准调节，又产生了较好的节能效益。据统计，该公司通过技术改造，共加装变频调速装置40台，其中实行合同能源管理的有32台，每年产生的节能效益在200万元以上。

2.6改造无功补偿

无功补偿是企业提高电气节能效益的重要方法之一。该企业始终将无功补偿抓好抓实，自2011年投产以来，一直能使月平均功率因数保持在COS￠≥0.91至COS￠≥0.92（滞后）之间，每年都能得到国网供电部门的功率因数调整电费的奖励大约30多万元。尤其是2020年，该公司通过大量的分析、考察与论证，在原有的无功补偿较好效果的基础上，继续加大技术改造力度，淘汰以往落后的电容补偿设备，采用新型的智能化高、低压电容无功补偿装置，并不断优化电解整流控制系统的电气调节，将整流运行控制角保持在尽可能低的角度，使无功补偿的效益达到了新的水平，由以往的月平均功率因数COS￠≥0.92（滞后），提高到了COS￠≥0.94（滞后）。据统计，在原有节能效果的基础上，每年国网供电部门的奖励再增加50多万元、降低高低压线路及电气设备损耗效益再增加60万元。

3结语

节能降耗是企业永恒的主题。如何通过科学手段，认真分析、正确判断、精准决策，并认真组织实施，使能耗不断降低，是人们一直追求的目标。安全、质量与成本是企业生产经营赖以生存的硬性指标，上述节能方法是某氯酸钠生产企业生产运行多年来节能途径的成功探讨，也是节能降耗的经验总结，值得同行企业参考与借鉴。至于工艺参数的控制指标，各单位要根据自身的实际情况，经反复验证后再确定，并且可能还可能要经常修改，以实现最佳节能效果。

参考文献

[1]施恭盛：氯酸钠生产中电解电耗的影响因素及降低电耗的措施，《化学工程与装备》（2014.2）：71-75。

作者：龚永建 黄龙林 龚炳林