Причина анализа и меры по улучшению высокого содержания карбоната натрия в каустической соде

Хлорщелочный завод а является солевым химическим предприятием, которое занимается главным образом производством основных химических сырьевых материалов, таких, как хлорщелочные и последующие хлоровые продукты- да. Принимая биполярный ионно-мембранный процесс для щелочного производства, в настоящее время есть 7 электролитических клеток с каустической соды производственной мощностью 170000 т/год. В последнее время некоторые клиенты сообщали, что содержание карбоната натрия в гидроксиде натрия с высокой чистотой является слишком высоким. В ответ на этот вопрос компания провела углубленный анализ, выявила причины, вытекающие из анализа, процессов, хранения, транспортировки и других аспектов, предложила целевые меры и внесла улучшения.

1. Текущее состояние анализа качества в отрасли каустической соды

После того, как возникла проблема высокого содержания карбоната натрия в каустической соде, через связь с другими компаниями в отрасли, большинство клиентов подписали контракты с компанией в виде твердого щелочи. Существующий метод анализа анализирует только общее содержание щелочи в растворе каустической соды и не вычитает содержание карбоната натрия в растворе каустической соды. Таким образом, результатом анализа является общее содержание щелочи в растворе каустической соды.

Анализ содержания наО (1)H в существующей каустической соде принимает нейтрализационную реакцию между гидроксидом натрия и соляной кислотой, с фенолфталейном в качестве индикатора, указывающего конечную точку. Уравнение реакции:наО (1)H+HCl→наCl+H₂O.

2 стандарт качества для гидроксида натрия высокой чистоты

Стандарт качества гидроксида натрия с высокой чистотой относится к указанным показателям для ликвиD каустическая сода в китайском национальном стандарте G. Г.B/T11199-2006. По стандарту, самое высокое содержание 3. Натрий Карбонат в гидроксиде натрия высшего качества с высокой чистотой не может превышать 0,06%.

3 определение содержания щелочи в каустической соде

В китайском стандарте GB/T4348.1-2013 "определение содержания гидроксида натрия и карбоната натрия в промышленном гидроксиде натрия" определен метод определения содержания гидроксида натрия и карбоната натрия в промышленном гидроксиде натрия. Сначала анализируется содержание гидроксида натрия в пробе, а затем измеряется общее щелочное содержание гидроксида натрия и карбоната натрия в пробе. Разница между ними используется для получения содержания карбоната натрия в растворе пробы.

3.1 принцип определения содержания гидроксида натрия

Добавьте хлористый барий в раствор для отбора проб, преобразуйте карбонат натрия в карбонатный осадок бария, а затем используйте фенолфталейн в качестве индикатора для титрации стандартным раствором соляной кислоты до указанной точки. Реакция выглядит следующим образом.

Na₂ко₃+ вакк (англ.)₂Грау бако (→Baко)₃↓+2NaCL

NaOH+HCL→NaCL+H₂O

3.2 принцип определения содержания карбоната натрия

Раствор для отбора проб обозначается смесью бромокрезола зеленого-метилового красного и до конечной точки титрается стандартным раствором соляной кислоты. Измеряется общее количество гидроксида натрия и карбоната натрия, а затем вычитается содержание гидроксида натрия для получения содержания карбоната натрия.

4 общая растворимость гидроксида натрия и карбоната натрия

После проверки "неорганического объема руководства по данным о химических и химических свойствах" в таблице 1 показана общая растворимость гидроксида натрия и карбоната натрия.

Согласно данным таблицы 1, если массовая доля NaOH в растворе является постоянной, то Na₂ко₃Содержание раствора увеличивается с повышением температуры. Поэтому необходимо поддерживать температуру раствора NaOH стабильной при комнатной температуре.

5 анализ причин высокого содержания карбоната натрия в каустической соде

В связи с вопросом о высоком содержании карбоната натрия,На основе производственного процесса каустической соды, основная причина проблемы определяется с точки зрения производства, оборудования, хранения, транспортировки и анализа.

5.1 процесс производства каустической соды

Хлорщелочный завод а применяет технологию полного производства соленой сосны для производства первичной сосны. Насыщенная соленая соль из соляного рудника очищается путем добавления гидроксида натрия и карбоната натрия через блок предварительной обработки, а затем очищается с помощью башни реактора и фильтра каймо для удаления ионов кальция, ионов магния, естественных органических веществ и водонерастворимых примесей из соленой соли, что позволяет получать квалифицированную первичную соленую соль.

Первая сосна будет очищена дважды через вышку хелирующей смолы, чтобы удалить ионы кальция и магния, производя очищенный сосновый раствор, который отвечает требованиям ионно-мембранного электролиза. Всего имеется 3 башни хелирующей смолы, 2 из которых работают последовательно, а 1 регенерируется для резервного копирования. Смена каждые 24 часа.

Система электролиза использует технологию биполярного ионно-мембранного электролиза с нулевым расстоянием полюса. Очищенная сосновая кислота подается в анодный жидкостный впускной коллектор электролизной клетки через сосновую головку. После смешивания с соляной кислотой он входит в анодную камеру электролиза, образуя газообразный хлор и разбавленную сосну. Разбавленная соленая соль дехлорируется и возвращается в соляную шахту. Щелочный раствор направляется во входной щелочный коллектор электролитического элемента через резервуар щелочного раствора и разбавляется чистой водой для поддержания концентрации каустической соды в катодном растворе на уровне около 30%. Разбавленная каустическая сода направляется во входной катодный коллектор каждого электролитического элемента и поступает в катодную камеру электролитического элемента, образуя водород и каустическую соду. Часть каустической соды измеряется с помощью расходомера и направляется из пограничной зоны в качестве готового продукта, в то время как остальная часть возвращается в головную щелочную цистерну после теплообмена в теплообменнике < < католит > >.

5.2 анализ причин высокого содержания карбоната натрия

Исходя из электролитического производственного процесса и текущего состояния хранения готовой щелочной продукции, предварительный анализ показывает, что причины высокого содержания карбоната натрия в щелочном растворе следующие.

Для повышения текущей эффективности и снижения потребления электроэнергии на тонну щелочи необходимо обеспечить полное удаление ионов кальция в сосновом растворе. Есть два шага, чтобы удалить ионы кальция из сосны. На первом этапе производства сосны карбонат натрия должен быть добавлен в сосну, чтобы удалить большинство ионов кальция. Для того, чтобы снизить производственную нагрузку на вторичную смоляную башню и эффективно удалить Ca^{2+ 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 +}, количество рафинированного агента карбоната натрия должно быть чуть больше, чем теоретическое количество, необходимое для реакции. При фактическом технологическом контроле избыток карбоната натрия в сосновом растворе составляет 0,25-0,40г/л.

В процессе вторичного производства соленой воды удаление ионов кальция осуществляется главным образом через вышку хелирующей смолы. После хелирующей смолы адсорбирует ионы кальция и магния, соленовая вода входит в электролитический элемент для электролиза. Избыток карбоны натрияТе в соленом растворе попадает в электролитический элемент, где он реагирует с соляной кислотой в аноде. Часть нереагировавших ионов карбоната обратный осмос через ионную мембрану к катоду, образуя карбонат натрия у католиков.

Каустическая сода в цистерне готовой продукции и каустическая сода в автоцистерне каустической соды, в результате контакта с воздухом, реагируют с диоксидом углерода в воздухе для производства карбоната натрия, который растворяется в гидроксиде натрия.

Для проверки вышеуказанного заключения образцы были взяты из катодной розетки электроникаТролитический элемент и готовый щелочный танк для анализа.

При отборе проб на катодном выходе электролитического элемента с учетом различных рабочих циклов ионной мембраны в каждом электролитическом элементе для сравнительного анализа в ходе эксперимента были отобраны два репрезентативных электролитических элемента. Ячейка G с наибольшим временем работы мембраны и ячейка F. F. с наикратчайшим временем работы мембраны были соответственно 1. Выбор. Результаты анализа приводятся в таблице 2.

Из приведенного выше анализа данных видно, что содержание карбоната натрия в выходе щелочного раствора цистерны F составляет 1/3 от содержания г в выходе щелочного раствора цистерны, а содержание карбоната натрия в выходе щелочного раствора одной цистерны соответствует национальным стандартным требованиям данного продукта. Это свидетельствует о Том, что, хотя ионная мембрана электролитического элемента является избирательной катионной мембраной по мере расширения ее рабочего цикла, плотность ионной мембраны снижается, а также соответственно снижается способность предотвращать обратный осмос аниона. Это приводит к тому, что карбонат натрия в анодном растворе электролитического элемента попадает в катодный раствор через ионную мембрану, но не является основной причиной высокого содержания карбоната натрия в готовом щелочном растворе.

При отборе проб в готовом щелочном танке из-за низкого уровня запасов готового щелочного материала в районе танка он не загружается в ночное время и непрерывно загружается в течение дня. Таким образом, время контакта между внутренней частью щелочной емкости, подсоединенной к электролитическому выходному отверстию, и воздухом не должно превышать 12 часов. 13 сентября для анализа был выбран щелочный раствор 7 - го танка, результаты которого показали, что содержание карбоната натрия составило 0,12%, а гидроксида натрия 32,02%.

Для дальнейшей проверки, по мере увеличения времени контакта между каустической содой и воздухом, содержание карбоната натрия в каустической соде будет постепенно увеличиваться. 15 сентября образцы были взяты из циркулирующего щелочного резервуара в катоде электролитического элемента и оставлены открытыми Различные периоды времени для сравнительного анализа. Экспериментальные данные приводятся в таблице 3.

Согласно данным таблицы 3, содержание карбоната натрия в каустической соде со временем увеличивается. Это указывает на то, что по мере увеличения времени контакта щелочного раствора с воздухом гидроксид натрия в щелочном растворе реагирует на углеродДиоксид в воздухе образует карбонат натрия, который продолжает увеличиваться и достигает крайнего значения 0,39% через 72 часа.

На основе приведенных выше методов анализа и литературы был проведен анализ качества промышленного гидроксида натрия с использованием методов определения содержания гидроксида натрия и карбоната натрия, указанных в гб/т 4348.1-2013, и метода двойного индикатора. Экспериментальные измерения показали, что содержание гидроксида натрия и карбоната натрия в промышленном гидроксиде натрия, анализируемом методом двойного индикатора, значительно отличается от их фактических значений; Содержание гидроксида натрия и карбоната натрия в промышленном гидроксиде натрия, проанализированном в GB/T4348.1-2013, соответствует фактическим значениям. Поэтому для анализа рекомендуется использовать метод хлорида бария, указанный в GB/T4348.1-2013.

Смешанный щелочный компонент представляет собой смесь карбоната натрия и бикарбоната натрия или карбоната натрия и гидроксида натрия, а основным методом определения смешанного щелочного компонента является метод двойного индикатора. Диапазон изменения цвета индикатора pH=pKHIn ± 1, но из-за разной чувствительности человеческого глаза к различным цветам и взаимного эффекта маскировки между двумя цветами, наблюдаемый диапазон изменения цвета кислотного базового индикатора может отличаться, что приводит к ошибкам титрации. Путем увеличения размера выборки для измерения смешанного щелочного компонента были изучены экспериментальные условия для измерения смешанного щелочного компонента и найдены оптимальные условия, что дало удовлетворительные результаты.

6. Меры по исправлению положения

На основе вышеприведенного анализа были выявлены ключевые связи для решения этой проблемы. Такие меры, как сокращение количества бикарбоната натрия в сосуде, внедрение процесса кислотной нейтрализации при вторичной переработке сосуда, регулярная замена ионных мембран, изменение метода откорма готовой щелочной емкости, герметизация процесса транспортировки, добавление азотного гербоната в готовой щелочной соде и совершенствование методов анализа, были приняты для достижения содержания карбоната натрия в каустической соде, отвечающего требованиям показателей жидкой каустической соды в GB/T11199-2006.

6.1 уменьшение избыточного карбоната натрия в сосновом растворе

В производстве, используйте метод добавления избыточных NaOH и Na ₂ CO3 для удаления Mg ²+ и Ca ²+, и генерированная Mg (OH) ₂ имеет коллоидные свойства. Недавно созданная Mg (OH) ₂ может инкапсулировать мелкодисперсные кристаллы CaCO3 и ускорять скорость окисления. После седиментации содержание Ca2+ и Mg2+ в соленой воде сократилось до уровня ниже 10 мг/л.

Основная цель добавления карбоната натрия к солью заключается в удалении ионов кальция. Для обеспечения полного удаления ионов кальция в соленых тканях промышленность, как правило, контролирует содержание бикарбоната натрия в соленых тканях на уровне 0,25-0,40г/л. Исходя из того, что ионы кальция могут быть удалены, количество карбоната натрия, добавленного в соду, может быть точно скорректировано с помощью онлайн-детектора чистой соды, чтобы уменьшить количество бикарбоната натрия в сосновом растворе. Это не только снижает потребление сырья и экономит затраты, но иКроме того, контролирует избыточный карбонат натрия в соленом растворе, входящем в резервуар, для обратного осмоза в катодный щелочный раствор.

6.2 добавить кислоту для нейтрализации во время вторичной переработки сосны

После фильтрации и седиментации Ca²⁺И мг²⁺Содержание в сосновом сосновом растворе сократилось, но остались нефильтрованные како₃И Mg (OH)₂- да. Значение pH мг (OH)₂Растворенные частицы составляют 10,5, а показатель pH растворенного CaCO3-9,4. Из-за значения pH 10,5 в солярии эти частицы не могут растворяться. Хелирующая смола может только адсорбировать Ca²⁺И мг²⁺Ионы, но не могут адсорбировать компоненты Ca и Mg в частицах. Избыточное количество нс₂CO₃В процессе переработки соснового раствора вместе с сосновым раствором попадает в электролитический элемент.

До попадания соснового раствора в вышку хелирующей смолы добавляется 31% соляной кислоты, которая равномерно смешивается с сосновым раствором через статический смеситель. Затем смесь попадает в автоматический анализатор pH, где количество добавляемой соляной кислоты автоматически корректируется на основе измеренного значения pH для достижения контроля.

Использование процесса добавления кислоты во время вторичной переработки сосны может привести к частичному растворению окатышей₃И Mg(OH)₂В соленой воде, что позволяет Ca²⁺И мг²⁺Ионы в сосновом растворе полностью адсорбируются при входе в вышку хелирующей смолы. Кроме того, он может разлагать избыток Na₂CO₃В сосновом растворе, предотвращая его попадание в катод через обратный осмос ионной мембраны и вызывая увеличение содержания карбоната натрия в растворе каустической соды.

6.3 изменить ионную мембрану

Состояние мембраны напрямую связано с безопасностью и стабильностью производства при эксплуатации электролитического элемента. При наличии точки утечки в мембране она будет представлять различные ситуации на различных этапах работы электролитического элемента плотности тока из-за размера и расположения точки утечки. По мере усиления повреждения мембраны католит входит в анод для реакции до тех пор, пока он не проникает в анодный диск, в конечном итоге разъедая электролитическую клетку и создавая большую опасность для безопасности. Таким образом, мембрана с точками утечки должна быть заменена как можно скорее.

6.4 изменить способ откорма щелочной емкости

Наблюдая за методом откорма щелочных резервуаров, было установлено, что некоторые щелочные резервуары питаются с верхней части корпуса резервуара, а откормочная труба не проникает глубоко в дно корпуса резервуара, в результате чего щелочный раствор вступает в прямой контакт с воздухом при входе в резервуар, поглощая углекислый газ из воздуха и вызывая увеличение содержания карбоната натрия в каустической соде. Исправить метод откорма щелочной емкости от подачи сверху до подачи снизу, чтобы предотвратить контакт между каустической содой и диоксидом углерода в воздухе во время откорма.

6.5 обеспечение надлежащего опечатывания во время перевозки

В результате контакта с воздухом каустическая сода в автоцистернах реагирует с диоксидом углерода в воздухе, образуя карбонат натрия, который растворяется в гидроксиде натрия. Поэтому необходимо опечатать транспортные средства, перевозящие каустическую соду, для предотвращения контакта между воздухом и каустической содой в автоцистернах.

6.6 добавить азотную печать в щелочную емкость продукта

При загрузке в продуктовую цистерну уровень жидкости в щелочной цистерне снижается, вызывая поступление воздуха. Каустическая сода реагирует с диоксидом углерода в воздухе, образуя карбонат натрия, который растворяется в гидроксиде натрия. Добавление в существующую щелочную цистерну герметизирующего устройства для азота позволяет предотвратить вдыхание в цистерну воздуха во время загрузки и предотвратить реакцию каустической соды в верхней части цистерны с диоксидом углерода в воздухе для производства карбоната натрия.

6.7 снизить температуру щелочи продукта

Анализируя сорастворимость гидроксида натрия и карбоната натрия, температура готового щелочного раствора может быть снижена до низкой или нормальной температуры для снижения содержания карбоната натрия в щелочном растворе.

6.8 совершенствование методов анализа

Используя метод анализа, указанный в гб/т 4348.1-2013, сначала анализируют содержание гидроксида натрия в пробе, а затем измеряют общую щелочность гидроксида натрия и карбоната натрия в пробе. Вычесть эти два компонента для получения содержания карбоната натрия в растворе для отбора проб. И улучшить вес выборки в методе анализа, чтобы уменьшить ошибки титрации.

7. Выводы

На основе приведенного выше анализа причин качество каустической соды улучшилось за счет сокращения количества бикарбоната натрия в соде до 0,10 ~ 0,25г/л, внедрения процесса добавления кислоты, регулярной замены ионных мембран, подачи щелочного раствора со дна щелочной цистерны, добавления азотного уплотнения в щелочную цистерну, опечатывания транспортного средства-щелочной цистерны и совершенствования существующих методов анализа. Содержание карбоната натрия в каустической соде значительно сократилось и стабилизировалось на уровне 0,03% ~ 0,05%, что соответствует требованиям стандарта качества гидроксида натрия высокой чистоты (GB/T11199-2006), согласно которому максимальное содержание карбоната натрия не может превышать 0,06%, и удовлетворяет потребности пользователей. Как опытная инженерная компания в области хлорщелочи, БПЦ стремится предоставлять услуги по модернизации хлорщелочной промышленности во всем мире.