Ki ekipman ki enkli nan yon plant soda mordan?

Yon plant soda mordan ki baze sou pwosesis klor-alkali a se pa yon sèl machin, men se yon sistèm pwodiksyon elektwochimik kontinyèl. Chak seksyon nan plant la fè yon transfòmasyon espesifik oswa etap pou pirifye.

Sistèm preparasyon sèl la konvèti sèl solid endistriyèl (NaCl) nan sèl satire apwopriye pou manje elektwoliz. Nan pifò konsepsyon manbràn chlor-alkali, konsantrasyon sèl sib la kontwole nan apeprè 300-310 g/L NaCl.

Sistèm nan anjeneral gen ladan yon tank dissolution sèl, ajitatè, ekran filtraj koryas, ak yon bouk sikilasyon sèl. Tank disolisyon an fèt pou kenbe yon tan rezidans kontwole, anjeneral 2-4 èdtan, pou asire disolisyon konplè kristal klori sodyòm.

Enpurte ki pa fonn tankou sab, ajil, ak sèl ensolubl yo retire nan rezoud oswa separasyon idrosiklòn. Lè sa a, Eau pwodiksyon an transfere nan seksyon an pou pirifye.

Konsepsyon subsistèm sa a dirèkteman gen rapò ak lavi selil manbràn, depi solid ki sispann pi wo a 1 mg/L ka akselere manbràn fouling epi ogmante vòltaj selilè sou tan.

Sistèm pou pirifye sèl la retire kasyon divalan tankou kalsyòm (Ca²⁺), mayezyòm (Mg²⁺), ak tras metal lou ki entèfere ak pèfòmans manbràn. Nan sistèm manbràn chlor-alkali, konsantrasyon kalsyòm ak mayezyòm dwe anjeneral redwi a pi ba pase 20 ppb (pati pou chak milya dola).

Metòd pirifikasyon estanda a se presipitasyon chimik lè l sèvi avèk kabonat sodyòm (Na₂CO₃) ak idroksid sodyòm (NaOH). Reyaksyon yo fòme kabonat kalsyòm ensolubl ak idroksid mayezyòm:

Ca²⁺ + CO₃²⁻ → CaCO₃↓
Mg²⁺ + 2OH⁻ → Mg(OH)₂↓

Yo retire presipitè sa yo lè l sèvi avèk klarifikatè oswa tank sedimantasyon lamèl ki te swiv pa sistèm filtraj amann, tipikman filtè katouch 5-10 mikron.

Filtè polisaj yo enstale en pou asire bon jan kalite manje ki estab nan elektwolizè. Sistèm pou pirifye sèl la gen ladan tou bouk kontwòl pH ak siveyans ORP pou kenbe efikasite reyaksyon.

Elektwolizè a se nwayo pwosesis klor-alkali a. Plant modèn yo itilize selil manbràn echanj ion -, anjeneral ki baze sou manbràn asid perfluorosulfonic (PFSA).

Chak selil elektwolizè divize an yon lòj anod ak yon lòj katod ki separe pa yon manbràn kation-selektif. Eau se manje nan chanm anod la, kote iyon klori yo soksid nan gaz klò:

2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻

Nan bò katod, dlo redwi a idwojèn gaz ak iyon idroksid:

2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻

Iyon sodyòm imigre nan manbràn an epi konbine avèk iyon idroksid pou fòme idroksid sodyòm (NaOH).

Paramèt operasyon tipik pou selil manbràn endistriyèl yo enkli:

Tanperati selilè: 85-95 degre

Dansite aktyèl: 3.0-6.0 kA/m²

Vòltaj selilè: 3.0-3.3 V

Konsantrasyon NaOH: 30-35% wt (pwodiksyon likè selil)

Sistèm elektwolizè a gen ladan ankadreman selilè, elektwòd (anod Titàn ak kouch ruthenium/iridium), katod nikèl, ak sistèm sele idwolik. Yo kontwole aliyman selilè ak fòs konpresyon pou anpeche flit epi kenbe entegrite manbràn.

Sistèm redresman an konvèti AC pouvwa soti nan kadriyaj la nan DC pouvwa ki nesesè pou elektwoliz. Klor-plant alkali yo anjeneral opere nan kouran DC trè wo, souvan nan seri 10 kA a 200 kA depann sou kapasite plant yo.

Redresman an konpoze de:

Inite transfòmatè (etap-desann ak izolasyon)

Tiristor oswa modil redresman IGBT

DC busbars

Sistèm refwadisman (lè oswa dlo-refwadi)

Sòti vòltaj se nòmalman ant 100 V ak 600 V DC depann sou konfigirasyon chemine. Kouran tranch rid kontwole anba a 5% pou kenbe kondisyon reyaksyon elektwochimik ki estab.

Sistèm koreksyon faktè pouvwa yo souvan entegre pou kenbe konfòmite rezo, espesyalman nan gwo -izin yo ki depase 50,000 tòn/ane NaOH kapasite.

Sistèm evaporasyon an ogmante konsantrasyon NaOH soti nan apeprè 30-35% (pwodiksyon elektwolizè) nan klas komèsyal tankou 48% oswa 50% solisyon soda mordan.

Yo souvan itilize evaporasyon milti-efè (MEE) pou diminye konsomasyon vapè. Yon konfigirasyon tipik gen ladan 2 a 4 efè evaporasyon opere anba presyon diminye.

Antre vapè anjeneral nan 3-6 bar vapè satire depann sou konsepsyon plant. Nivo vakyòm nan etap pita yo konsève alantou -0.08 a -0.09 MPa pou amelyore efikasite tèmik.

Materyèl evaporatè yo dwe reziste gwo korozyon alkalin nan tanperati ki wo, kidonk nikèl -alyaj ki baze sou oswa asye pur espesyal (tankou 316L oswa klas duplex) yo souvan itilize.

Gaz klò ki pwodui nan elektwolizè a mouye, cho, epi li gen tras idwojèn ak vapè dlo. Anvan yo itilize en oswa liquéfaction, li dwe refwadi ak pirifye.

Sistèm manyen klò a gen ladan:

Gwo kay won refwadisman gaz (diminye tanperati a ~ 35-40 degre)

Eliminateur vapè dlo (retire ti gout antrene)

Sistèm siye klò (itilize asid silfirik oswa seche adsorption)

Konpresè (pou likidasyon oswa transfè tiyo)

Pite klò sèk anjeneral kontwole pi wo a 99.5% pou itilizasyon endistriyèl. Kontni imidite redwi anba a 30 ppm pou anpeche korozyon nan ekipman en.

Materyèl nan sèvis klò yo chwazi baze sou rezistans korozyon, souvan ki gen ladan Titàn, PVC-aliyen asye, oswa tiyo FRP.

Idwojèn ki pwodui nan katod la tipikman satire ak vapè dlo epi li gen tras bwouya mordan. Sistèm rekiperasyon an fè separasyon, refwadisman, ak konpresyon.

Sistèm nan gen ladann:

Separasyon gaz-likid

Demister inite

Refwadisman echanjeur chalè

Konpresè idwojèn (dyafram oswa kalite vis)

Si ou vle inite pou pirifye (PSA oswa polisaj katalitik)

Pite idwojèn apre separasyon anjeneral depase 99%. Kontwòl pwen lawouze enpòtan pou anpeche kondansasyon nan tiyo.

Nan anpil enstalasyon endistriyèl, idwojèn se swa:

itilize kòm gaz nan chodyèr oswa sistèm vapè

oswa ekspòte nan pwosesis sentèz chimik tankou pwodiksyon amonyak oswa metanol

Sistèm kontwòl la entegre tout seksyon pwosesis nan yon sèl platfòm opere kowòdone. Pifò plant modèn klor-alkali yo itilize sistèm kontwòl distribye (DCS) konbine avèk kontwolè lojik pwogramasyon (PLC) pou kontwòl nivo ekipman.

Bouk kontwòl kle yo enkli:

Kontwòl konsantrasyon Eau (ki baze sou konduktivite-)

Elektwolizè aktyèl règleman

Kontwòl tanperati selil (via sikilasyon sèl)

Siveyans konsantrasyon NaOH (mesi dansite)

Kontwòl presyon klò

Presyon idwojèn ak règleman koule

Enstrimantasyon tipik yo enkli:

detèktè konduktiviti (0-300 mS / cm ranje)

Analizè pH (0-14 echèl)

detèktè presyon diferans atravè manbràn

mèt koule (elektwomayetik oswa kalite Coriolis)

analizeur gaz pou klò ak idwojèn pite

Akizisyon done anjeneral anrejistre nan entèval 1-5 segonn depann sou konsepsyon sistèm lan. Yo aplike verrouillage alam pou deteksyon flit klò ak kondisyon surpresyon idwojèn.

Yon plant soda mordan fèt kòm yon sistèm bouk kontinyèl kote sèl kri konvèti nan twa kouran pwodwi: idroksid sodyòm, klò, ak idwojèn. Estabilite operasyonèl plant la depann sou kenbe pite Eau manje, distribisyon ki estab DC aktyèl, ak balans tèmik kontwole nan tou de seksyon elektwoliz ak evaporasyon.

Nenpòt devyasyon nan nivo enpurte sèl oswa enstabilite redresman afekte dirèkteman vòltaj manbràn ak diminye efikasite sistèm. Se poutèt sa, pifò desen jeni priyorite pirifikasyon en ak fyab nan manyen gaz en otan ke elektwolizè a tèt li.

Soti nan yon pèspektiv jeni pwosesis, yon plant soda mordan se yon sistèm elektwochimik byen entegre ki konpoze de preparasyon chimik, elektwoliz, konvèsyon pouvwa, konsantrasyon tèmik, manyen gaz, ak kouch automatisation.

Chak subsistèm gen paramèt opere mezirab, epi pèfòmans plant yo detèmine pa estabilite nan paramèt sa yo olye ke nenpòt inite ekipman sèl.

Filozofi konsepsyon jeneral la baze sou twa kontrent:

iyonik pite nan sèl manje

efikasite elektrik nan elektwoliz manbràn

separasyon an sekirite ak manyen klò ak idwojèn

Kontrent sa yo defini konfigirasyon tout gwo ekipman nan yon enstalasyon modèn klor-alkali.