Разматрања техничког дизајна, логика материјалног биланса, низводна интеграција и безбедносни захтеви за мале-заробљене хлор-алкалне објекте.
5 ТПД НаОХ постројење захтева интегрисани дизајн процеса
5 ТПД НаОХ-еквивалентна мембранска хлор-алкална фабрика је мали-систем хемијске производње, али његов инжењерски дизајн укључује више од једноставног одабира електролизера који може да произведе 5 тона каустичне соде дневно. Мембранска електролиза производи три примарне струје истовремено: натријум хидроксид, хлор и водоник. Према томе, постројење мора бити пројектовано око комплетног материјалног биланса ових производа. За постројење за затворену{8}}потрошку, НаОХ се може испоручити директно у низводни процес, док се произведени хлор и водоник могу претворити у хлороводоничну киселину и натријум хипохлорит у складу са стварним потребама за потрошњом на локацији.
Основна електрохемијска реакција:2НаЦл + 2Х2О → 2НаОХ + Цл₂ + Х2
Материјални баланс одређује капацитет хлора и водоника
Користећи теоретски стехиометријски однос, производња 5 тона 100% НаОХ еквивалента дневно одговара приближно 4,43 тоне хлора и 0,126 тона водоника дневно. Стварне бројке производње ће варирати у зависности од тренутне ефикасности, напона ћелије, радних услова, перформанси мембране и губитака у процесу. Овај однос је критичан када се димензионира секција за синтезу ХЦл и натријум хипохлорита, јер опрема која се налази испод мора бити способна да континуирано троши хлор који стварају електролизатори.
Пре избора опреме, купац треба да јасно дефинише да ли се наведени капацитет од 5 ТПД односи на 100% еквивалент НаОХ, специфичну концентрацију раствора НаОХ или другу основу производње.
Мембранска електролиза је главна производна јединица
Секција за мембранску електролизу претвара пречишћени слани раствор у каустичну соду, хлор и водоник. Типичан систем укључује припрему и пречишћавање слане воде, циркулацију пречишћеног сланог раствора, мембранске електролизере, једносмерне исправљаче, опрему за одвајање гаса{1}}течности, циркулацију каустике и инструментацију процеса. Мембрана за јонску{3}}имену одваја анодни и катодни одељак док дозвољава одабраним јонима да прођу кроз мембрану.
Напомена о критичном квалитету:Одржавање одговарајућег квалитета слане воде је посебно важно јер калцијум, магнезијум и друге нечистоће могу утицати на рад мембране и повећати захтеве за одржавањем. Сходно томе, део за пречишћавање слане воде треба сматрати интегралним делом хлор-алкалног постројења пре него помоћним комуналним системом.
Скоро{0}}Складиштење без хлора мења конфигурацију постројења
Захтев за практично нултим складиштењем хлора значајно утиче на укупан распоред процеса. Уместо производње хлора за дуготрајно-складиштење и каснији транспорт, хлор који ствара електролизатор треба да се непрекидно усмерава ка нижим тачкама потрошње. У овој конфигурацији, постројење може да користи хлор за синтезу ХЦл и производњу натријум хипохлорита док минимизира залихе хлора.
Практичан инжењерски дизајн и даље може да захтева ограничену запремину{0}}задржавања процеса, опрему за контролу притиска и капацитет хитног третмана, али систем не зависи од великог-складишта хлора. Овај приступ захтева блиску координацију између капацитета електролизера и тренутне потражње за хлором низводних јединица.
Синтеза ХЦл користи и хлор и водоник
Синтеза хлороводоничне киселине представља важан пут за конзумирање нуспроизвода мембранске електролизе-. Водоник и хлор произведени електролизером могу се комбиновати у складу са реакцијомЦл2 + Х2 → 2ХЦл, након чега следи апсорпција у води да би се добила хлороводонична киселина у потребној концентрацији.
Из перспективе интегрисаног постројења, овај аранжман је привлачан јер се и хлор и водоник могу користити уместо да се третирају као одвојени токови отпада. Међутим, капацитет производње ХЦл, циљна концентрација киселине, радни услови и стопа потрошње у наставку морају бити дефинисани пре избора опреме за синтезу, апсорпцију, хлађење и циркулацију ХЦл.
Натријум хипохлорит пружа други пут потрошње хлора
Производња натријум хипохлорита нуди још један метод за потрошњу хлора директно на месту производње. Хлор реагује са разблаженим натријум хидроксидом и формира натријум хипохлорит, натријум хлорид и воду. Пошто хлор-алкални процес већ производи НаОХ, део каустичне струје може да се додели одељењу за НаОЦл према захтеваној спецификацији производа.
Дизајн ове јединице зависи од потребног капацитета НаОЦл, доступне{0}}концентрације хлора, концентрације НаОХ, реакционе температуре, захтева за хлађење и времена складиштења производа. Ове параметре треба специфицирати одвојено уместо да се претпоставља да је капацитет НаОЦл аутоматски одређен цифром од 5 ТПД НаОХ.
Интегрисани материјални баланс повезује целу фабрику
Погодна конфигурација процеса може се организовати око континуираног протока материјала: пречишћени слани раствор улази у мембранске електролизере, НаОХ се шаље у затворену потрошњу или даљу концентрацију, водоник се усмерава ка синтези ХЦл, а хлор се дели између синтезе ХЦл и производње натријум хипохлорита.
Расподела хлора треба да се заснива на стварној потражњи за ХЦл и НаОЦл, а не на једноставном максимизирању производње било ког производа. Систем за контролу процеса такође мора да координише електролизер и низводне јединице тако да варијације у потражњи ХЦл или НаОЦл не доводе до неконтролисане акумулације хлора.
Безбедност хлора мора бити укључена у основни дизајн
Концепт складиштења скоро{0}}нулте количине хлора- не значи да се сигурносна опрема за хлор може елиминисати. Гас хлор ће и даље постојати унутар процесних цевовода, сепаратора и опреме низводно током нормалног рада. Постројење би стога требало да размотри детекцију хлора, контролисано усмеравање гаса, регулацију притиска, искључивање у нужди, вентилацију и хитну апсорпцију или чишћење хлора.
Систем за хитне случајеве треба да буде дизајниран на основу веродостојних сценарија рада и искључивања, укључујући низводно искључење опреме и губитак нормалне потрошње хлора. Циљ је да се спречи прекид у једној јединици низводно да створи несигурно стање у одељку за електролизу.
Спецификације набавке морају дефинисати комплетно постројење
Пре припреме техничке понуде, купац треба да обезбеди потребну концентрацију НаОХ, капацитет и концентрацију производње ХЦл, капацитет натријум хипохлорита и доступну-концентрацију хлора, радне сате, годишњи распоред рада, квалитет соли, квалитет воде, снабдевање електричном енергијом, услове на локацији и низводни образац потрошње.
Ови параметри утичу на димензионисање електролизера, система за пречишћавање слане воде, ДЦ исправљача, опреме за одвајање гаса, јединице за синтезу ХЦл, реактора НаОЦл, система за хлађење, резервоара за производе и безбедносних система.
