基于节能环保的离子膜氢氧化钾生产研究

徐正群

摘 要：离子膜氢氧化钾的生产需要通过氯化钾水溶液的电解、氯氢处理、片碱等等不同的化学反应环节，我们在这些化学反应的步骤当中，将研究并分析如何对生产工艺的能耗进行最大程度的降低。我们将从生产工艺以及化学反应原理角度出发，结合离子膜氢氧化钾生产的技术，最终总结出一个能够有效降低能耗的方法。

关键词：离子膜氢氧化钾；生产工艺；节能降耗

随着我国社会的进步与科技的发展，能源成为了现代人类文明的灵魂，而环境的污染和能源的过度损耗，成为了国家不得不重视的问题。可持续发展以及节能减排的理念，成为了当下的热门话题，影响着我们生活的点滴。而且在各种企业也将这些理念进行了充分的贯彻，通过节能降耗，能够将成本进行有效的控制。并且当下的各种生产装置，也一直以节能降耗为目的，对技术进行不断的创新与改革，这样的理念将为企业的技术重点在未来发展的道路上指明方向。文章在通过江苏奥喜埃化工有限公司及其他相关企业，离子膜氢氧化钾生产线的一些技术革新，以及生产经验的总结，而浅析了氯化钾水溶液通过电解、氯氢、片碱的生产工艺在生产离子膜氢氧化钾的过程中是如何节能降耗的。

1 一次盐水工序

1.1 氢氧化钾加入量的控制

在生产离子膜氢氧化钾的整个工艺当中，有一个环节需要加入适量的氢氧化钾，其主要目的就是为了除去溶液当中所含有的镁离子，而盐水的pH值，对于所要加入的氢氧化钾的量会产生很大的影响，盐水pH值的变化与氢氧化钾和盐酸的变化量之比为1：10。奥喜埃化工在对于生产工艺进行研究后发现，在一小时之内，pH值每升高一点，就会增加浓度为30%的氢氧化钾56kg的用量。因此对于整个生产环节当中溶液的浓度以及pH值进行长期的监控，对于盐水的pH值进行有效的调控，盐水的温度适宜控制在50到60摄氏度之间，而除镁最佳的盐水其pH值大多位于10.5左右，这样可以有效的控制氢氧化钾的消耗量，从而节省成本并降低能耗。

1.2 盐水质量的控制

氯化钾原材料当中所含有的杂质，会因为原产地的不同，其含量也会产生很大的差别。比如，在我国青海所产的氯化钾原材料与加拿大所产的氯化钾相对比而言，青海所产的氯化钾原材料当中，所含有的镁杂质量较多，在生产过程当中含镁杂质较多的原材料将会对盐水过滤器的性能产生一定的影响，从而导致过滤出的盐水的质量大大降低，甚至会在生产过程中，影响到电槽的工作。为防止这种情况的发生，我们会在利用青海氯化钾原材料进行生产盐水的过程当中，加入适量的钙离子，营造一个钙镁离子相互平衡的溶液环境。通过这种方式，我们能够优化整个盐水精制工艺，大大提升过滤盐水的质量。

1.3 在化学实验当中

我们会通过对盐水溶液的蒸发来提取氯化钾结晶，同样的，在生产过程中对盐水进行加温时，我们可也可以利用片碱的余热，来帮助我们实现这个目的，这个方法对于化盐稀释水的加温尤为有效。

2 电解工序

2.1 解决好电网瞬间失电的问题

有时在电网瞬间失电之后，整个氢气系统会因为得不到电解盐水所产生的氢气的补充，从而很快使得氢气压强成为一个负值，因此整个氢气系统会重新进行氮气的补充。通常情况下，恢复系统的正常工作往往需要4到8个小时左右，甚至在情况严重的时候所需要的时间更加漫长，每当出现这样的情况，就会对电解槽的阴阳极涂层的使用寿命产生极大的损害。并且，会使盐水在电解的过程当中生成大量的氯酸盐。为了解决这个问题，我们可以使用氢气压缩装置和片碱性燃烧炉以及盐酸炉进行停车时的联锁或者使用氮气的自动充入功能对系统进行充氮，从而使得整个系统当中不会因为氢气量的供应不足而造成负压，或者说使负压产生的时间大大缩短，这样就可以有效的避免空气进入到氢气系统当中去。

2.2 做好酸性电解工艺参数控制

在酸性电解的工艺流程当中，控制酸性，直到达到一个平衡稳定的状况，这对于降低槽电压有着十分明显的作用，目前整个系统在这样的环境下进行工作，对于增长电解槽的寿命有着显著提升，同时还可以降低氯化氢含量，以及盐水当中氯酸盐的浓度。为了提高整个系统的工作效率，必须对盐水当中的各项指标进行调控，把电解池阳极附近的电解液的pH值尽量稳定在2.8到3.2之间，通过这种方式，可以强化整个酸性电解工艺技术，从而使得节能减排与可持续发展能够在整个系统当中得到利用。

2.3 电解系统节水措施

我们可以通过将电解系統当中的冷却水直接汇入循环水当中的方法，来实现整个电解系统能够稳定并且有效运行的目的，而在整个电解水系统当中，电解用的纯水，通常情况下被细分为，工艺用水以及整流维修用水两大用水体系。而在整个系统当中所用的冷凝水全部来源于片碱车间当中因高温所蒸发产生的。从而让全部的水资源在整个系统当中循环往复的进行利用，降低水资源的浪费。

2.4 新型自然循环电解槽的应用

在科技的不断发展进程当中，我们能够预见的是，新型的自然循环电解槽将是未来离子膜电解工艺发展的主要方向，他将完全改变未来的电解循环技术，其主要的特点有：在整个电解过程当中，对于能量的损耗较低，并且电解槽的电压相对来说比较低，而且在操作的过程中更加有安全保障，在不同的使用环境下，也会对电量的消耗有不同程度的降低。在整个工程的第二阶段当中，金牛钾碱分公司将新型的自然循环电解槽投入了试用当中，在其工作了一段时间之后发现，与工程前期的强制性循环电解槽比较而言，整体流动性以及能量的消耗都有很大程度的下降，每年在整个工程当中所节省下来的电量费用就将近有130万元之多，这就充分说明了技术的先进性对于成本的降低有多么重要的作用。

3 氯氢处理及液化工序

对于节能减排来说，氯氢处理工艺在期间能够发挥巨大的作用，通过这种工艺，我们可以研究并综合出以下方案：第一种，我们可以通过使用氯气透平机等前沿科技，将氯气进行最大程度的压缩，使其压力得到最大程度的提升，相对于氯气液化系统来说，只要在整个设备的极限范围之内，我们能够尽可能的升高氯气系统的压力，通过这种方式，我们就能够尽可能的将氯气液化过程当中的能耗降至最低；第二种是利用水环轻压机等等一些能够提供大量水压的先进设备，因为整个系统的运转效率是与水压有密切的关系，所以利用水压机对水压进行提升，就间接的升高了整个系统的运转效率，当运转效率得到了提升，那么能量的消耗也就相对得到了降低，所以这也是对整个工程进行节能减排的一个技术工艺。在整个工程运作的前期，某钾碱公司在当中汲取并总结了相当丰富的工艺经验，并且利用这样的工艺经验在工程的后期进行了有效的利用，他们在整个工程当中的氯氢工序所使用的设备重新进行了更换与升级，并且因为氯气压缩和水环氢压机等等先进设备技术的投入与使用，而使得节能减排的效果十分显著，我们通过了与前一期工程环节的对比，氯气液化环节，每小时节省的电量达到了185kW；氢气压缩环节，每小时所节省下来的电量达到了110kW，我们最终统计了在每年能耗上面的成本节约达到了200多万。可以说对液化工序进行优化，能够在节能减排方面做出巨大的贡献。

4 结束语

我们在对生产施工工艺的技术进行改造的时候对于如何利用蒸汽冷凝水产生的余热，在氢氧化钾溶液进行浓缩加工的时候，对整个系统进行升温，通过这种方式，我们可以最大程度的保证蒸汽的利用率，并且降低在生产过程中的能量损耗。某钾碱公司在曾经对于耗能最大的片碱蒸发工艺环节上进行了多次的节能减排研究，并取得成效。

参考文献：

[1]王新涛.离子膜氢氧化钾生产工艺的节能降耗[J].河北化工，2009（8）：51-52.

[2]薛春标.国产氯化钾在离子膜氢氧化钾生产中的应用[J].河北化工，2010（7）：54-55+67.