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摘 要:介绍了氯碱生产中离子膜电解法盐水过滤器的改造方法及防腐措施,达到了维护检修更方便,检修周期大大延长,成本大大降低的目的。
关键词:过滤器; 改造; 防腐
中图分类号:TQ051. 8+5文献标识码:A文章编号:1009-3281(2008)03-0032-03某大型企业是上世纪50年代建设的化工原料生产基地。生产中,新老技术并用,新旧设备并存,其中,氯碱生产尤为典型。
氯碱生产的主要工序是盐水精制、电解和产品精制等工序,其中关键工序是电解。工业上主要采用隔膜法、水银法、离子膜法电解。离子膜电解法以投资省,出槽NaOH浓度高、质量好,氯气、氢气纯度高,无污染,能耗低,生产成本低等优点,得以迅速推广。日本氯碱生产企业中,离子膜电解法占90%以上,但我国仍以隔膜法为主。上述某大型企业即为以隔膜法为主、离子膜法并存的现状。
离子膜电解槽的操作关键是使离子膜能够长期稳定地保持较高的电流效率和较低的槽电压,进而稳定直流电耗,延长膜的使用寿命,提高成品质量,进入电解槽的盐水质量直接影响电解槽的操作成败。因此,离子膜电解法对盐水质量要求远远高于隔膜法、水银法。
盐水中的杂质有钙、镁、锶、铝、铁、镍以及碘、亚硫酸根等杂质,当它们以离子形态进入膜中时,就会以金属氢氧化物、硫酸盐或硅酸盐的形式沉积在膜上,而当这些离子共同存在时,则影响更大,会引起电流效率的下降。
对膜影响最大是钙和镁,它们的微量存在就会使电流效率下降,使槽电压上升。少量的二价及三价铁离子主要对槽电压有影响,但当其含量较高时,除对槽电压有影响外,对电流效率也有明显的影响。盐水中主要杂质容许含量及对膜的影响见表1。
所以离子膜电解法,需将一次精制盐水再经过滤和螯合树脂吸附,进行二次精制。生产实际中,一般要控制钙、镁含量在50μg/L以下,才能用于离子膜电解。
1 问题
1.1 工艺流程
上述某企业的Y型过滤器是一次精制盐水工序中的一个重要设备,主要是过滤化盐工艺中的杂物,其工艺如图1所示。
因化盐过程中杂物较多,过滤器经常堵塞,工作时间一般为7天左右。由于滤网为F-4材料,在盐水浸泡下,溶胀严重,拆洗不便,甚至无法拆洗,既增加了维修工作量,也大大增加了维修成本。同时,维修过程中要拆除过滤器滤网,造成部分盐水流失,不仅浪费,而且污染环境。
2 解决的方案
2.1 设备改造
按照Y型过滤器的安装尺寸改制过滤器,图3为改造后的过滤器示意图。由于盐水有腐蚀性,过滤器材料应具有防腐蚀性能,综合比较制作成本及设备系统的配套性,选用碳钢材料制作并作防腐处理比较合理。过滤器壳体采用Q235(或16MnR)钢管(或钢板卷制)制作,为加大流通面积,桶体钢管尺寸为400 mm左右;同样,滤网基体材料也采用Q235(或16MnR),并按流体动力学原理设计成弧形。第一道滤网主要过滤大型杂物,孔径要大、孔距要小,以增加流通面积,并可在滤网上开槽,一些小杂物由第二道滤网过滤;第二道滤网主要过滤小杂物,孔径要小。其中,滤网孔径大小视化盐装置中的杂物大小确定,一般第一道滤网的孔径为10 mm~15 mm,第二道滤网的孔径为5 mm~8 mm,如图4所示。安装滤网时,在桶体滤网位置上下焊接一对卡子,固定滤网,桶体上盖设计成快开上盖,方便拆装。维修时,打开上盖,首先抽出第一道滤网进行清洗,安装完第一道滤网后,再抽出第二道滤网进行清洗即可。
2.2 防腐措施
离子膜电解法对盐水离子杂质要求很严格,工艺上对Fe2+、Fe3+没有后处理工序,所以,设备必须进行防腐处理。盐水设备常用防腐措施有软PVC板衬里、橡胶衬里、玻璃鳞片涂料、玻璃钢衬里等方法。根据本设备的结构特点,宜采用玻璃鳞片涂料法。
玻璃鳞片很薄,鳞片涂料经正确施工,使得它在涂层中可与基体平行叠压排列,形成致密的防渗层,据测可达数十上百层,使得腐蚀介质扩散渗透到被保护基体的途径变得曲曲折折,大大延长了介质渗透的途径和时间,相应提高了涂层的抗渗透性能及耐蚀寿命。玻璃鳞片用硅烷型偶联剂处理,可明显增加鳞片与树脂间的粘结力,相应有效地增加了涂层的抗渗性,降低了涂层的吸水性。而且处理过的玻璃鳞片在树脂中的漂浮性好,有利于鳞片与基体之间的平行排列,从而提高涂层的抗渗性。玻璃鳞片涂层比其他材料抗介质渗透性可提高几倍到十几倍。应用于防腐蚀涂料体系中的玻璃鳞片涂料主要有环氧玻璃鳞片涂料、聚酯和乙烯酯玻璃鳞片涂料等,其耐蚀性比同种未添加玻璃鳞片的涂料要强得多。其中,环氧玻璃鳞片涂料的应用最为广泛,适用于埋地和水下钢质管道及各种钢结构防腐,用于各种混凝土结构的防渗漏及作为耐磨、防滑层。也适用于钢质油、水、煤气储罐及化工容器的内外壁防腐。膜层具有优异的附着力和耐磨性,大多数烃类溶剂、精炼石油产品和多数常见醇,耐弱酸、耐强碱、耐中性和碱性盐溶液、耐淡水和盐水性能极佳。可在120℃以下温度长期使用,最大工作温差可达80℃,工作压力从负压至数MPa的场所均适合。
环氧玻璃鳞片涂料施工最为简便,可以刷涂、喷涂和辊涂。施工时应将所有粗糙的焊缝、表面的棱角磨圆、焊接时的溅熔物,表面的油脂、油污和其它污染物等清除掉。表面喷砂处理达到ISO标准Sa2. 5级或电动工具除锈St3级。暴露于大气条件下施工时,底材最低温度为5℃且高于露点3℃,一般应高于10℃,最高温度不高于45℃,相对湿度<85%,雾、雨、雪、大风天气下严禁施工,以保证涂层质量。
3 结 语
通过改造后的过滤器,不需停机维护,检修更方便;没有盐水流失,不会造成浪费;检修周期大大延长,由以前的一周一次,延长至一个月左右一次;成本大大降低,原来的Y型过滤器价格在12 000元左右,改造后的过滤器价格在1 000元左右,价格比约为12∶1。达到了方便、节能、降耗的目的。
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