[发明专利]一种氯碱生产用淡盐水中氯酸盐分解方法及设备

说明书

本发明提供一种氯碱生产用淡盐水中氯酸盐分解方法及设备，属于氯碱工业盐水电解生产技术领域，遵从氯酸盐生成、分解的氧化还原理论，克服了现氯酸盐分解设备气液相均达不到完全分解的缺点，创造性地将物料在设备内以倒U型流动模式，增加了气相杂资气体的净化和分解完成液热量回收，使设备工作各步骤依次相连通，预热、加热、分解、气体净化、气液分离为一体，优化了设备内结构；将氯酸盐分解的几个阶段有机地组合在一起，一次性地将淡盐水中的氯酸盐迅速完全分解，分解产物全部资源化再利用，实现了环保治理零排放，大大降低了氯酸盐分解成本。电解槽不再加酸、延长离子膜的使用寿命、降低了烧碱电耗，解除了电解技术再进步的后顾之忧。

技术领域

本氯酸盐分解方法及设备应用于氯碱工业盐水电解生产技术(含NaOH、KOH生产)领域，具体涉及一种氯酸盐分解方法及设备，其功能用来分解离子膜烧碱电解过程中副反应生成的氯酸盐，使其转化为优质氯气、氯化钠和水。

背景技术

在现有氯碱工业离子膜法烧碱生产工艺中，电解槽阳极室副反应会生成多种不同的氯化物及氯氧化物，其中NaClO₃是最终、稳定的氯氧化物，可长期的存在于循环盐水中，富集量过高时会影响精盐水饱和氯化钠的浓度。电槽阳极室盐水中少量氯酸盐离子会穿透离子膜，进入阴极室循环烧碱中影响液体烧碱质量，32％成品烧碱质量中氯酸盐工艺控制指标为NaClO₃≤10ppm，液体烧碱中氯酸盐在生产固体烧碱时强烈腐蚀其浓缩设备。在盐水精制操作过程中有时在局部会出现盐酸浓度较高，盐水中氯酸盐的氧化还原电位就会升高，具有非常强的氧化性，会腐蚀防腐层破损裸露出金属材料的管道及设备，使价值高的螯合树脂粉化及纳滤膜失活。因此，有必要设计一种可高效分解氯酸盐的设备，一次性的完成氯酸盐分解，快速消除盐水系统中的氯酸盐，使整个精盐水系统ClO₃^-≤2.5g/L,优化整个盐水、电解操作工况。在现有的氯酸盐分解设备中，分解后产生的氯气中存在一部分杂质气体ClO₂，液相中残存相当量的氯氧化物，有必要经净化还原成与电槽产生氯气质量相当的氯气，氯酸盐分解最终产物中只能有NaCl、Cl₂、H₂O。

在正常的操作工况下，使用现有设备分解淡盐水中氯酸盐，有两个方向分解，其氯酸盐分解的化学方程式：

NaClO₃+2HCl→NaCl+ClO₂+1/2Cl₂+H₂O (a)

NaClO₃+6HCl→NaCl+3Cl₂+3H₂O (b)

在强酸性淡盐水加热及氯酸盐的整个分解过程中，强酸性淡盐水温度、HCl含量、淡盐水中ClO₃^-的浓度和溶液中离子组成等运行工况都是变化的，上述(a)、(b)二式都会反应，分解出的氯气中含有一定量的ClO₂，运行工况不同氯气中ClO₂比例不一样，所以一次性地完成ClO₃^-分解为纯净的Cl₂是不可能完成的，达不到可资源化利用的氯气纯度，也可以说分解并不完全。而且ClO₂还是一个不稳定的气体，聚集浓度较高受冲击有急剧分解的风险，产生爆炸的可能。在现有ClO₃^-分解装置中需加空气稀释分解后气体，低浓度的含氯气体去除害吸收进行环保治理，但排出的合格气体中仍含有1mg/L以下的氯气，在环保治理上不可能达到有毒有害气体零排放。

现使用的氯酸盐分解装置，为一槽罐型容器，直接通入蒸气加热(或单独设置加热设备)提高酸性淡盐水温度至90℃以上，反应时间2h左右氯酸盐部分分解后溢流而出至收集槽中，去脱氯回收再利用。出氯酸盐反应槽反应完成液中控制指标NaClO₃3-5g/L、HCl≤20g/L，反应生成的氯气加适量空气稀释后(防止生成的ClO₂分解爆炸)作废气排至下游工序处理。